一種多通道合并光譜化學(xué)分析方法及其儀器技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供了一種多通道合并光譜化學(xué)分析方法以及實(shí)現(xiàn)該方法的多通道合并光譜類(lèi)分析儀器。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)的多通道合并光譜化學(xué)分析方法通過(guò)使多通道光譜儀中兩個(gè)或兩個(gè)以上通道的相同光源同時(shí)照射被測(cè)樣品，共同測(cè)試同一元素，獲得該元素的濃度數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)該種方法的多通道合并光譜類(lèi)分析儀器在測(cè)定小濃度樣品時(shí)，兩個(gè)或兩個(gè)以上的相同光源同時(shí)照射被測(cè)樣品，相當(dāng)于把多個(gè)光源的強(qiáng)度進(jìn)行了迭加，等效加大了單個(gè)光源的輻射強(qiáng)度，這樣大大增大了光源強(qiáng)度，提高了儀器的靈敏度和檢出限，而且操作簡(jiǎn)單、方便。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)可以應(yīng)用到原子熒光光譜儀化學(xué)分析方法中。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)涉及儀器分析領(lǐng)域，特別涉及一種光譜類(lèi)分析方法及儀器。
技術(shù)介紹
目前，光譜類(lèi)分析儀器被廣泛應(yīng)用于元素的定量測(cè)定。光譜類(lèi)分析儀器由激發(fā)光源、原子化器以及檢測(cè)器三個(gè)主要部分組成。原子熒光光譜儀是其中一種常用的光譜類(lèi)分析儀器。其整個(gè)測(cè)試過(guò)程的基本工作原理是測(cè)試樣品中的各元素經(jīng)反應(yīng)后形成相應(yīng)的氫化物，與氫氣和載氣混合，進(jìn)入原子化器實(shí)現(xiàn)原子化后，在激發(fā)光源的照射下發(fā)出特定波長(zhǎng)原子熒光信號(hào)，檢測(cè)器收集此熒光信號(hào)并根據(jù)此熒光信號(hào)強(qiáng)度與元素濃度成正比的特性來(lái)獲得元素的濃度數(shù)據(jù)。按照原子熒光光譜儀通道的數(shù)目，原子熒光光譜儀可以分為單通道原子熒光光譜儀和多通道原子熒光光譜儀。由于具有能夠同時(shí)分析多種元素的優(yōu)點(diǎn)，多通道原子熒光光譜儀被廣泛應(yīng)用于環(huán)保、衛(wèi)生、食品、醫(yī)藥、冶金、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域。多通道原子熒光光譜儀之所以區(qū)別于單通道原子熒光光譜儀，可以同時(shí)分析多種元素，其基本原理為多通道原子熒光光譜儀配置有數(shù)個(gè)通道，在同時(shí)測(cè)定數(shù)個(gè)不同元素時(shí)，數(shù)個(gè)通道上裝有相應(yīng)的元素光源燈。在信號(hào)發(fā)生器的控制下，在一個(gè)測(cè)試周期內(nèi)的某一時(shí)刻，只有唯一的一只光源燈被激發(fā)。此時(shí)原子化器中所產(chǎn)生的一個(gè)原子的蒸氣在這個(gè)特征光源的輻射之下，即可發(fā)出一個(gè)特征熒光信號(hào)。由于在原子蒸氣中存在有多個(gè)被測(cè)元素成分，而每一個(gè)被測(cè)元素僅僅對(duì)自己相對(duì)應(yīng)的特征波長(zhǎng)輻射敏感。因此，在一個(gè)測(cè)試周期內(nèi)，順序點(diǎn)亮的各只光源燈產(chǎn)生出各個(gè)被測(cè)元素所對(duì)應(yīng)的不同強(qiáng)度的熒光信號(hào)，這一序列的熒光信號(hào)被光電檢測(cè)器檢出并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。從光電檢測(cè)器輸出的這組混合電信號(hào)被分離為代表各個(gè)被測(cè)元素、不同強(qiáng)度的信號(hào)。最終，通過(guò)信號(hào)處理單元對(duì)所輸入信號(hào)的采集、轉(zhuǎn)換等數(shù)據(jù)處理，同時(shí)得到各個(gè)被測(cè)元素的濃度結(jié)果。激發(fā)光源在光譜化學(xué)分析方法中具有很重要的作用，它的強(qiáng)度直接影響測(cè)試方法的靈敏度，因此光源是光譜類(lèi)分析儀器的重要組成部分?，F(xiàn)有的多通道光譜類(lèi)分析儀器，在同時(shí)分析樣品所含的多種元素時(shí)，單個(gè)通道對(duì)應(yīng)測(cè)定一個(gè)元素，各通道間是相互獨(dú)立的。這樣，儀器檢測(cè)設(shè)備的靈敏度受到單個(gè)光源強(qiáng)度的限制。為了增加單個(gè)光源的強(qiáng)度，儀器制造商們大大發(fā)展了光源技術(shù)。在原子熒光光譜儀方面，光源從最初的無(wú)極放電燈到空心陰極燈，最后發(fā)展到現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)制造商采用的高強(qiáng)度空心陰極燈。吉林大學(xué)出版社出版的由James D.Ingle，Jr.等人編寫(xiě)的國(guó)內(nèi)編譯書(shū)籍《光譜化學(xué)分析》中對(duì)高強(qiáng)度空心陰極燈做了詳細(xì)介紹。高強(qiáng)度空心陰極燈比起無(wú)極放電燈而言，光源強(qiáng)度得到了很大的提高。目前，采用高強(qiáng)度空心陰極燈光源的原子熒光光譜儀可以檢測(cè)元素濃度為10-9～10-12g/ml的樣品。但是隨著人們生活水平的提高和環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，海洋、漁業(yè)、農(nóng)業(yè)等部門(mén)系統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)，以及與人們密切相關(guān)的水質(zhì)、土壤污染、食品、礦泉水、醫(yī)藥、醫(yī)療等行業(yè)對(duì)有害有毒元素檢測(cè)對(duì)儀器的檢出限提出了更高的要求，要求能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)元素濃度為10-10～10-13g/ml的小濃度樣品。對(duì)于這種小濃度樣品的測(cè)量，現(xiàn)有的高強(qiáng)度空心陰極燈光源儀器的單個(gè)光源強(qiáng)度仍顯不足，導(dǎo)致無(wú)法測(cè)試小濃度樣品或者測(cè)試小濃度樣品時(shí)準(zhǔn)確度和精密度差，不能得到令人滿(mǎn)意的結(jié)果。光源技術(shù)制約著儀器測(cè)試靈敏度的進(jìn)一步提高，給測(cè)試小濃度的樣品帶來(lái)困難。目前，在測(cè)試小濃度樣品時(shí)，通常采取富集等其它化學(xué)處理方法以增大待測(cè)元素的濃度，使其達(dá)到儀器可準(zhǔn)確測(cè)量的范圍。但是這種化學(xué)處理方法步驟繁瑣，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且會(huì)導(dǎo)致樣品中待測(cè)成分的損失，無(wú)法保證儀器的測(cè)試精密度，從而影響了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的之一是克服現(xiàn)有光譜類(lèi)分析技術(shù)不能測(cè)試小濃度樣品或者測(cè)試小濃度樣品時(shí)準(zhǔn)確度和精密度差的缺點(diǎn)，提供一種多通道合并光譜化學(xué)分析方法。本專(zhuān)利技術(shù)的目的之二是提供一種實(shí)現(xiàn)上述分析方法的多通道合并光譜類(lèi)分析儀器。本專(zhuān)利技術(shù)目的之一的多通道合并光譜化學(xué)分析方法是這樣實(shí)現(xiàn)的 本專(zhuān)利技術(shù)的多通道合并光譜化學(xué)分析方法通過(guò)使多通道光譜儀中兩個(gè)或兩個(gè)以上通道的相同光源同時(shí)照射被測(cè)樣品，等效于將這些相同光源合并成一個(gè)光源強(qiáng)度迭加后的光源照射被測(cè)樣品，共同測(cè)試同一元素，獲得該元素的濃度數(shù)據(jù)。具體實(shí)施時(shí)，本專(zhuān)利技術(shù)所述的多通道合并光譜化學(xué)分析方法優(yōu)選多通道合并原子熒光光譜儀化學(xué)分析方法。本專(zhuān)利技術(shù)目的之二的多通道合并光譜類(lèi)分析儀器實(shí)現(xiàn)方式如下本專(zhuān)利技術(shù)的實(shí)現(xiàn)上述多通道合并光譜化學(xué)分析方法的多通道合并光譜類(lèi)分析儀器的組成包括信號(hào)發(fā)生器，用于對(duì)每個(gè)通道的光源燈的照射順序和照射時(shí)間進(jìn)行控制，使得在不同通道中裝有的相同光源燈的照射時(shí)序相同；具體實(shí)施中，上述的信號(hào)發(fā)生器可以為信號(hào)觸發(fā)器。并且可以用一般多通道光譜類(lèi)分析儀器的信號(hào)發(fā)生器稍加調(diào)整即可；多通道激發(fā)光源，具體實(shí)施中，上述的多通道激發(fā)光源可以為常規(guī)的多通道激發(fā)光源；原子化器，具體實(shí)施中，上述的原子化器可以為常規(guī)的原子化器；光電倍增管，具體實(shí)施中，上述的光電倍增管可以為常規(guī)的光電倍增管；常規(guī)放大器；數(shù)據(jù)采集單元，該單元對(duì)各通道數(shù)據(jù)進(jìn)行順序采集，由數(shù)據(jù)采樣保持通用芯片LF1/2/398和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成；數(shù)據(jù)計(jì)算單元，該單元把輸入的被測(cè)元素的光強(qiáng)度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為被測(cè)元素的濃度，具體實(shí)施中，上述的數(shù)據(jù)計(jì)算單元可以為常規(guī)的數(shù)據(jù)計(jì)算單元。其中，儀器各組成部分的功能順序?yàn)樵谛盘?hào)發(fā)生器的控制下，多通道激發(fā)光源中每個(gè)通道的光源燈以預(yù)定的時(shí)序照射原子化器中所產(chǎn)生的原子蒸氣，產(chǎn)生光信號(hào)，經(jīng)由光電倍增管檢測(cè)、常規(guī)放大器放大后，再由數(shù)據(jù)采集單元對(duì)各通道數(shù)據(jù)進(jìn)行順序采集，最后經(jīng)數(shù)據(jù)計(jì)算單元把輸入的被測(cè)元素的光強(qiáng)度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為被測(cè)元素的濃度。具體實(shí)施時(shí)，本專(zhuān)利技術(shù)所述的多通道合并光譜分析儀器優(yōu)選多通道合并原子熒光光譜儀；上述產(chǎn)生的光信號(hào)為熒光信號(hào)。由于本專(zhuān)利技術(shù)上述的方法和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本專(zhuān)利技術(shù)具有如下突出的效果1、采用本專(zhuān)利技術(shù)的合并通道技術(shù)測(cè)定小濃度樣品時(shí)，兩個(gè)或兩個(gè)以上通道的相同光源同時(shí)照射被測(cè)樣品，相當(dāng)于把多個(gè)光源的強(qiáng)度進(jìn)行了迭加，等效加大了單個(gè)光源的輻射強(qiáng)度，這樣大大增大了光源強(qiáng)度，提高了儀器的檢出限。而且因?yàn)閮x器的電噪聲沒(méi)有增加，所以同時(shí)提高了信噪比。與單通道技術(shù)相比，相同條件下，檢出限得到了大大的提高，同時(shí)能夠確保高精密度。2、采用本專(zhuān)利技術(shù)的合并通道技術(shù)測(cè)定小濃度樣品時(shí)，可以免除富集等其它復(fù)雜的化學(xué)處理步驟，既節(jié)省了樣品又提高了工作效率。附圖說(shuō)明圖1四通道原子熒光光譜儀結(jié)構(gòu)原理2普通四通道原子熒光光譜儀的各通道陰極燈時(shí)序示意3三通道合并的四通道原子熒光光譜儀中各通道陰極燈時(shí)序示意4兩組兩通道合并的四通道原子熒光光譜儀中各通道陰極燈時(shí)序示意圖具體實(shí)施方式下面，通過(guò)實(shí)施例并且結(jié)合附圖，進(jìn)一步說(shuō)明本專(zhuān)利技術(shù)的方法和儀器的技術(shù)方案，以及達(dá)到的技術(shù)效果。但是本專(zhuān)利技術(shù)的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)，不受實(shí)施例1 使用實(shí)現(xiàn)多通道合并光譜化學(xué)分析方法的四通道合并原子熒光光譜儀測(cè)試樣品中的砷和碲元素；配置系列砷碲混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。在附圖1中A、B、C通道上裝入相同的專(zhuān)用砷激發(fā)光源的空心陰極燈，附圖1中D通道裝入專(zhuān)用碲激發(fā)光源的空心陰極燈。通過(guò)附圖1中信號(hào)發(fā)生器5，控制附圖1中A、B、C、D通道的燈脈沖時(shí)序?yàn)楦綀D3所示，即附圖1中A、B、C通道的相同砷激發(fā)光源的空心陰極燈同時(shí)照射附圖1中原子化器4，附圖1中D通道的碲激發(fā)光源的空心陰極燈間隔隨后照射附圖1中原子化器4，處于基態(tài)的被分析元素砷本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種多通道合并光譜化學(xué)分析方法，其特征在于：該方法通過(guò)使多通道光譜儀中兩個(gè)或兩個(gè)以上通道的相同光源同時(shí)照射被測(cè)樣品，等效于將這些相同光源合并成一個(gè)光源強(qiáng)度迭加后的光源照射被測(cè)樣品，共同測(cè)試同一元素，獲得該元素的濃度。

【技術(shù)特征摘要】

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周志恒，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：周志恒，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：11[中國(guó)|北京]