專利名稱：一種扣除光譜背景的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及光譜分析，特別涉及一種扣除光譜背景的裝置。
背景技術：
直讀光譜儀是一種專門用于金屬成分分析的儀器，廣泛應用于冶金行業，基本結構如圖1所示。電極7和待分析的金屬樣品6之間的距離在0.5-5mm之間。發生裝置8產生一個高壓脈沖，施加在金屬樣品6與電極7之間，將金屬樣品6與電極7之間的氣體(空氣或保護氣體)電離，使其電阻較低的等離子區，然后發生裝置向等離子區輸出強度在IA 到IOA的長脈沖，持續時間保持0. 5s到IOs的時間；或者發生裝置在等離子區以50-1000HZ 的頻率輸出持續時間在50us到2ms的短脈沖，每個短脈沖都需要一個高壓脈沖來電離電極和樣品之間的氣體。電極7和金屬樣品6之間的氣體被擊穿，并形成一個溫度在4000K到10000K的熱等離子體，金屬樣品6的一部分蒸發至等離子體中，以原子或粒子的狀態存在，這些原子或粒子受到熱激發，內部的電子躍遷到高能級，再自發從高能級回到低能級，輻射出線光譜。 線光譜的波長與元素的種類相關，線光譜的強度與元素的含量有關。所有元素輻射出的線光譜經過入射狹縫部件1后，入射到羅蘭光柵2上。這些線光譜經過羅蘭光柵2的衍射作用后，按波長順序排列在羅蘭圓3上，衍射角(例如β -1、β -2 等)與波長及入射角α有關。羅蘭圓3上安裝有多個出射狹縫G-l、4_2等)，出射狹縫的寬度一般在20-80 μ m之間。由于羅蘭圓3上的光譜是按波長順序排列的，因此出射狹縫4的實際作用是只讓羅蘭圓3上特定波長范圍內的線光譜通過，再利用對應的光電探測器(5-1、5-2等)探測線光譜的強度。直讀光譜儀探測的譜線強度如圖3所示，是出射狹縫4左右邊界內的光譜強度。這部分強度不僅包含譜線的強度，還包含分子輻射、雜散光等產生的背景光11，這部分背景強度會對元素含量的測量產生干擾，引起測量誤差。
實用新型內容為了解決現有技術中的不足，本實用新型提供了一種能扣除光譜中背景光的裝置，有效地降低了背景光對測量結果的干擾，提高光譜分析的精度。為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案一種扣除背景光的方法，待測光通過入射狹縫后入射到光柵，被光柵分光后的待測光穿過出射狹縫，最后被探測器接收，從而得到待測光在波長域的強度分布；特點是在上述工作過程中，保持光柵不動，改變待測光在光柵上的入射角α，使得探測器接收到待測波長及其側部的光強；待測波長處的光強扣除側部的光強，從而得出待測波長處的實際光強。所述側部是指待測波長的一側或兩側。[0013]當是兩側時，扣除兩側光強的平均值。作為優選，通過改變入射狹縫的位置去改變所述入射角。所述入射狹縫包括第一組件，第一組件上具有至少兩個狹縫，第二組件上具有至少一個狹縫；第一組件和第二組件間的相對運動改變了待測光所通過的狹縫的位置。作為優選，通過改變狹縫后方的玻片的旋轉角度去改變所述入射角。為了實現上述方法，本實用新型還提出了這樣一種扣除光譜背景的裝置，包括入射狹縫、光柵、出射狹縫和探測器，待測光通過入射狹縫后入射到光柵，被光柵分光后的待測光穿過出射狹縫，最后被探測器接收；特點是所述裝置還包括用于改變通過入射狹縫后的待測光在光柵上的入射角的調節件。作為優選，所述入射狹縫包括第一組件，第一組件上具有至少兩個狹縫，第二組件上具有至少一個狹縫；第一組件和第二組件間的相對運動改變了待測光所通過的狹縫的位置。作為優選，所述裝置還包括當在入射狹縫后方旋轉時而改變待測光行進路線的玻片。進一步，所述玻片至少為兩片，且設置在移動部件上。所述調節件為移動部件，入射狹縫設置在該移動部件上。與現有技術相比較，本實用新型具有如下有益效果光柵、出射狹縫和探測器保持不動，通過調整待測光在光柵上的入射角，從而獲得待測波長及其側部的光譜強度，利用待測波長處的光譜強度扣除側部的光譜強度，從而得到待測波長出的真實光譜強度，有效地降低背景光譜對測量結果的干擾，提高光譜分析的
精度。[0025]
[0026]圖1是系統結構示意圖；[0027]圖2是羅蘭圓面上的光譜分布示意圖；[0028]圖3是光譜采集示意圖；[0029]圖4是采集到的光譜強度隨入射角變化的示意圖[0030]圖5是實施例1中入射狹縫部件示意圖；[0031]圖6是實施例2中入射狹縫部件示意圖；[0032]圖7是圖6的A-A剖視圖；[0033]圖8是實施例3中入射狹縫部件示意圖；[0034]圖9是圖8的A-A剖視圖；[0035]圖10是實施例3中入射狹縫部件示意圖；[0036]圖11是圖10的A-A剖視圖；[0037]圖12是實施例5中入射狹縫部件示意圖(一)；[0038]圖13是實施例5中入射狹縫部件示意圖(二)；[0039]圖14是實施例6中入射狹縫部件右視圖；[0040]圖15是實施例6中入射狹縫部件正視圖；[0041]圖16是實施例7中入射狹縫部件示意圖；[0042]圖17是圖16的A-A剖視圖；[0043]圖18是圖16的B-B剖視圖；圖19是圖16的C-C剖視圖。
具體實施方式
實施例1如圖1、圖5所示，一種扣除光譜背景的裝置，包括發生模塊8，可產生高壓脈沖，施加在金屬樣品6與電極7之間，將金屬樣品6與電極7之間的氣體(空氣或保護氣體)電離。金屬樣品6和電極7之間的距離為3. 5mm。入射狹縫部件1包括第一組件13，上面刻有一條寬10 μ m，高IOmm的狹縫15。 縫片13固定在移動部件14上，可隨移動部件14 一起移動。移動部件14可沿圖1中a方向或b方向移動，亦即圖5中χ方向移動。凹面光柵2，將從入射狹縫部件1入射的光譜按波長分開，并按波長順序匯聚在羅蘭圓3的不同位置上。入射狹縫部件1中的狹縫15在羅蘭圓3上。多個出射狹縫，例如4-1、4-2等，每個出射狹縫均包含一條寬20-80 μ m，高20mm 的狹縫，出射狹縫的位置剛好在凹面光柵2的羅蘭圓3上。以出射狹縫4-1為例，其后端有一個對應的光電倍增管5-1，用于探測經過狹縫4-1之后的衍射光。本實施例還揭示了一種扣除光譜背景的方法，如圖1、4、5所示，具體為沿著羅蘭圓的方向移動入射狹縫部件1時，入射角α也會隨之改變，羅蘭圓上的線光譜也會產生相應的移動，光電探測器探測到的光譜范圍也會發生改變。例如，入射狹縫部件1在羅蘭圓3上沿圖1中a方向移動時，線光譜就會按圖中b方向移動。圖2所示的是入射狹縫部件1移動前后，光電探測器5-1探測到的波長范圍，其中橫坐標“弧長”是指從光柵法線9與羅蘭圓3的交點A開始計算，以b方向為正方向的羅蘭圓3上的弧長；10表示的是出射狹縫4的左右邊界。入射狹縫部件1移動之前，羅蘭圓3上的光譜分布如圖2中實線所示，光電探測器5-1探測到是入工士八λ范圍內的光譜強度；沿圖1中a方向移動一段距離后，光譜也產生移動，如圖2中虛線所示，此時光電探測器5-1 探測到的是λ ‘ Δ λ ‘范圍內的光譜強度。利用上述裝置，金屬樣品6中元素輻射出的線光譜經過入射狹縫部件1后，入射到羅蘭光柵2上。這些線光譜經過羅蘭光柵2的衍射作用后，按波長順序排列在羅蘭圓3上， 之后穿過出射狹縫被光電倍增管接收；在上述工作過程中，移動部件14連續移動入射狹縫部件1，也即改變待測光在光柵2上的入射角，并且在每個位置都激發樣品并記錄光電探測器探測到的光強；選取入射角分別為α ρ α 2和α 3時的光強Ip 12、I3，其中I2是待測波長處的光強，I1^ I3是待測波長兩側的光強；C、待測波長處的光強扣除掉兩側的光強，從而得到待測波長處的真實光強，具體方式為 I = I2-(IJI3)/^實施例2如圖1、圖6、圖7所示，一種扣除光譜背景的裝置，與實施例1不同的是入射狹縫部件1包括第一組件16，上面刻有三條相同大小的狹縫18、19和20，狹縫的寬為10 μ m，高為10mm。光線分別從狹縫18、19和20入射時，入射角分別為α ^ α2 和α 3。第二組件17上刻有一條狹縫21，狹縫的寬度為狹縫18與狹縫20的中心距離的一半，狹縫高度大于10mm。第二組件17固定在移動部件14上，可隨移動部件14 一起沿χ方向移動，第一組件16不移動。本實施例還揭示了一種扣除光譜背景的方法，如圖1、6、7所示，與實施例1不同的是移動部件14移動第二組件17，使得狹縫21分別與狹縫18、19、20的中心重合，待測光在光柵2上的入射角分別為αι、％和α 3;在上述三個位置激發樣品并記錄光強Ip
12、 I3O本實施例中，決定入射狹縫位置的第一組件16保持不動，因此可以避免通過移動入縫改變入射角帶來的定位誤差，從而確保每次測得的是同一位置的線光譜和背景的強度，測量結果更準確。實施例3如圖1、圖8、圖9所示，一種扣除光譜背景的裝置，與實施例2不同的是所述第二組件17包括兩塊獨立的縫片22、23，縫片22和縫片23之間形成狹縫 21。實施例4如圖1、圖10、圖11所示，一種扣除光譜背景的裝置，與實施例2不同的是所述第二組件17上刻有兩條狹縫對、25，狹縫的寬度為狹縫18與狹縫20的中心距離的一半，狹縫高度大于10mm。狹縫M與狹縫25的中心距離等于狹縫18與狹縫20的中心距離。本實施例還揭示了一種扣除光譜背景的方法，如圖1、10、11所示，與實施例2不同是移動第二組件17，使的狹縫24 (或狹縫2 與狹縫19的中心重合，激發樣品并記錄光強I2 ；移動第二組件17，使的狹縫M與狹縫18的中心重合，激發樣品并記錄光強 (I^I3)t5本實施例中，一次激發即可獲得左、右背景的強度之和(IJI3)，因此可以減少激發次數，縮短分析時間。實施例5如圖1、圖12、圖13所示，一種扣除光譜背景的裝置，與實施例1不同的是1、所述入縫部件1固定不動；2、調節件采用折射片部件沈，包括一塊長方形的玻璃片觀和旋轉部件27。光線通過玻璃片觀時，由于光的折射原理，其傳播方向會發生偏移，從而使入射角發生改變。所述玻璃片觀固定在旋轉部件27上。本實施例還揭示了一種扣除光譜背景的方法，如圖1、12、13所示，與實施例1不同的是a、旋轉部件27旋轉玻璃片觀，分布處于圖13中d、e、f所示位置，使得在三個位置處時待測光在光柵上的入射角分別為Ql、％和α 3，記錄三個位置處的激發光強Ip 12、
I3O實施例6[0082]如圖1、圖14、圖15所示，一種扣除光譜背景的裝置，與實施例5不同的是折射片部件沈包括三塊平板玻璃片四、30、31和移動部件32。所述三塊平板玻璃片四、30、31間不平行，且固定在移動部件32上，從而隨移動部件32按照y方向移動。本實施例還揭示了一種扣除光譜背景的方法，如圖1、14、15所示，與實施例5不同的是移動部件32工作，分別使玻璃片四、30、31置于第一組件13之后，玻璃片四、30、 31置于第一組件13之后時，使得待測光在光柵上的入射角分別為αι、α2* Ci3，記錄三個入射角時的激發光強Ii、I2、I3。實施例7如圖1、圖16、圖17、圖18、圖19所示，一種扣除光譜背景的裝置，與實施例5不同的是所述折射片部件沈包括三塊平板玻璃片四、30、31和旋轉部件33。玻璃片29、 30,31固定在旋轉部件33上，且隨著旋轉部件33的轉動而朝ζ方向轉動，從而分別使玻璃片四、30、31置于第一組件13之后。本實施例還揭示了一種扣除光譜背景的方法，如圖1、16、17、18、19所示，與實施例5不同的是旋轉部件33工作，分別使玻璃片四、30、31置于第一組件13之后，玻璃片四、30、 31置于第一組件13之后時，使得待測光在光柵上的入射角分別為αι、α2* Ci3，記錄三個入射角時的激發光強Ii、I2、I3。
權利要求1.一種扣除光譜背景的裝置，包括入射狹縫、光柵、出射狹縫和探測器，待測光通過入射狹縫后入射到光柵，被光柵分光后的待測光穿過出射狹縫，最后被探測器接收；其特征在于所述裝置還包括用于改變通過入射狹縫后的待測光在光柵上的入射角的調節件。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述入射狹縫包括第一組件，第一組件上具有至少兩個狹縫，第二組件上具有至少一個狹縫。
3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述裝置還包括當在入射狹縫后方旋轉時而改變待測光行進路線的玻片。
4.如權利要求3所述的裝置，其特征在于所述玻片至少為兩片，且設置在移動部件上。
5.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述調節件為移動部件，入射狹縫設置在該移動部件上。
專利摘要本實用新型涉及一種扣除光譜背景的裝置，包括入射狹縫、光柵、出射狹縫和探測器，待測光通過入射狹縫后入射到光柵，被光柵分光后的待測光穿過出射狹縫，最后被探測器接收；所述裝置還包括用于改變通過入射狹縫后的待測光在光柵上的入射角的調節件。本實用新型有效地降低了背景光對測量結果的干擾，提高光譜分析的精度。
文檔編號G01J3/20GK201964956SQ20102067074
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月10日 優先權日2010年12月10日
發明者呂全超, 孫敬文, 壽淼鈞 申請人:聚光科技(杭州)股份有限公司