一種空心陰極燈檢定裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種空心陰極燈檢定裝置，所述裝置包括單色器、檢測器和適配器；所述空心陰極燈通過單色器與所述檢測器連接，所述適配器與所述空心陰極燈連接。本實用新型設(shè)置的適配器，保證空心陰極燈驅(qū)動電源的一致性，并利于空心陰極燈間的穩(wěn)定性比對；采用單色器消除二次色散并有效抑制雜散光，采用CCD檢測器消除波長變換對示值的影響，保證檢定裝置的示值穩(wěn)定性。
【專利說明】一種空心陰極燈檢定裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及空心陰極燈，尤其涉及空心陰極燈檢定裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]空心陰極燈作為計量分析光源既為原子吸收分光光度計提供特征譜線的銳線光源，又在計量檢定時作為主標(biāo)準(zhǔn)器檢定原子吸收的波長示值誤差、光譜帶寬偏差、邊緣能量等性能指標(biāo)。無論在原子吸收分光光度計使用中或者是計量檢定過程中，空心陰極燈均作為重要的測試部件參與檢測工作，其技術(shù)指標(biāo)的優(yōu)劣直接對測定結(jié)果產(chǎn)生影響?？招年帢O燈性能主要體現(xiàn)在穩(wěn)定性、背景噪聲、發(fā)射強(qiáng)度等方面。如果空心陰極燈的漂移太大，隨著測量時間的延長，將降低測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度；噪聲太大，測試數(shù)據(jù)的精密度會變差；發(fā)射強(qiáng)度降低，在進(jìn)行邊緣能量等項目測定時很可能誤判定儀器為不合格。此外，空心陰極燈本身是易耗品，其中填充的惰性保護(hù)氣泄漏、高純金屬損耗等都會使其性能隨時間逐步變差。因此，亟需一種計量設(shè)備對空心陰極燈性能進(jìn)行有效測試，減少其引入的測量不確定度，避免不良性能的空心陰極燈影響原子吸收分光光度計的測定結(jié)果。
[0003]空心陰極燈的性能還會直接影響原子吸收分光光度計的分辨率、檢出限、穩(wěn)定性、邊緣能量和波長等計量項目的檢定結(jié)果，劣質(zhì)空心陰極燈會導(dǎo)致對原子吸收分光光度計檢定結(jié)果的誤判。但目前所建立的原子吸收測量標(biāo)準(zhǔn)裝置中的標(biāo)準(zhǔn)空心陰極燈在向上溯源時，量傳單位由于沒有空心陰極燈測量標(biāo)準(zhǔn)，無法實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)空心陰極燈量值的準(zhǔn)確溯源；空心陰極燈也沒有一個統(tǒng)一的測量標(biāo)準(zhǔn)裝置來對其性能合格與否進(jìn)行判別。這種狀況嚴(yán)重制約了原子吸收分光光度計的準(zhǔn)確測量及其測量標(biāo)準(zhǔn)的量值溯源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的目的是提供一種空心陰極燈檢定裝置。
[0005]本實用新型的目的通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0006]一種空心陰極燈檢定裝置，包括:單色器、檢測器和適配器；所述空心陰極燈通過單色器與所述檢測器連接，所述適配器與所述空心陰極燈連接。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的一個或多個實施例可以具有如下優(yōu)點:
[0008]通過該裝置設(shè)置的適配器，保證空心陰極燈驅(qū)動電源的一致性，并利于空心陰極燈間的穩(wěn)定性比對；采用單色器消除二次色散并有效抑制雜散光，采用CCD檢測器消除波長變換對示值的影響，保證檢定裝置的示值穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是空心陰極燈檢定裝置結(jié)構(gòu)框圖；
[0010]圖2是空心陰極燈通用適配器結(jié)構(gòu)框圖；
[0011]圖3是單色器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖4是CXD檢測器結(jié)構(gòu)示意圖；[0013]圖5是CXD驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)框圖；
[0014]圖6是空心陰極燈結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0016]如圖1所示，為空心陰極燈檢定裝置結(jié)構(gòu)框圖，該結(jié)構(gòu)包括:單色器、檢測器和適配器；所述空心陰極燈通過單色器與所述檢測器連接，所述適配器與所述空心陰極燈連接。
[0017]空心陰極燈電源適配器提供Hg、Cu、Mn、Cd、As、Cs等空心陰極燈的起輝電壓及正常工作時的恒壓、恒流，并用于空心陰極燈的反向激活；單色器系統(tǒng)將被測空心陰極燈特征光譜聚焦在出射狹縫處的檢測器(CCD)受光窗面，形成對應(yīng)空心陰極燈特征波長相對強(qiáng)度的電信號，經(jīng)信號調(diào)理后由上位機(jī)計算峰值波長及對應(yīng)的信號強(qiáng)度。
[0018]如圖2所示，為空心陰極燈通用適配器結(jié)構(gòu)框圖，所述適配器包括脈沖發(fā)生電路、脈寬調(diào)節(jié)電路、信號放大電路、功率放大電路；所述脈沖發(fā)生電路、脈寬調(diào)節(jié)電路、信號放大電路和功率放大電路順次連接；所述功率放大電路與空心陰極燈連接。
[0019]上述脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生的方波輸出到脈寬調(diào)節(jié)電路，由脈寬調(diào)節(jié)電路產(chǎn)生所需頻率和脈寬的信號，輸出到信號放大電路，放大的脈沖信號經(jīng)功率放大后驅(qū)動外接空心陰極燈。
[0020]如圖3所示，為單色器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，所述單色器包括:入射狹縫1、平面反射鏡
2、準(zhǔn)直鏡3、衍射光柵4、聚焦鏡5和出射狹縫6 ;所述出射狹縫外連接設(shè)置檢測器7。
[0021]單色器是用于從輻射光源的復(fù)合光中分離出被測元素分析線的部件。用于較準(zhǔn)空心陰極燈的波長范圍為190nm?950nm，單色器的光譜范圍必須覆蓋190nm?950nm，選擇閃耀波長分別為250nm和500nm的閃耀光柵，其光譜范圍分別為185nm?500nm、330nm?IOOOnm,通過軟件在400nm?450nm自由切換。單色器采用C-T光路結(jié)構(gòu)，有利于消除二次色散并有效抑制雜散光。
[0022]如圖4所示，為檢測器結(jié)構(gòu)示意圖，檢測器為CXD檢測器，該C⑶檢測器包括輸入二極管41、信號輸入電路42、輸入柵43、轉(zhuǎn)移柵44、輸出柵45、信號輸出電路46和輸出二極管47。
[0023]在光盤儀器中，檢測器用來完成光電信號的轉(zhuǎn)換，即將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。光電倍增管是常用的光譜檢測器，其響應(yīng)速度快，線性好，噪聲低，光敏面積大且非常均勻，波長準(zhǔn)確度完全取決于單色器的波長，單色器的機(jī)械結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致儀器具有一定的重復(fù)性誤差；另外光電倍增管體積大，工作電壓高，因此該檢定裝置擬采用性能高的固態(tài)檢測器-CCD檢測器。
[0024]線陣CCD由光敏區(qū)、轉(zhuǎn)移柵、移位寄存器區(qū)、信號輸入電路、信號輸出電路等幾部分組成。每一光敏單元與移位寄存器區(qū)之間用轉(zhuǎn)移柵隔開，由轉(zhuǎn)移柵控制光敏單元所積累的光生信號電荷向移位寄存器轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移柵關(guān)閉時，光敏區(qū)在光照時間內(nèi)所積累信號電荷的多少與一行圖像中每個光柵單元所對應(yīng)的圖像的光強(qiáng)成正比，當(dāng)積分周期結(jié)束，轉(zhuǎn)移柵打開，每一光敏單元勢阱內(nèi)的信號電荷并行地轉(zhuǎn)移到移位寄存器相應(yīng)的單元內(nèi)；接著轉(zhuǎn)移柵關(guān)閉，光敏區(qū)開始對下一行圖像信號進(jìn)行積分。與此同時，在外加脈沖的作用下將移位寄存器中存儲的信號電荷輸出。[0025]上述CCD檢測器的波長定標(biāo):當(dāng)單色器光柵的色散角較小時，角色散率di/cU =k/d，與波長基本無關(guān)，光柵光譜波長基本成線性排列，但測量的He、Cu、Mn、Cd、As、Cs等空心陰極燈的特征波長分布在190nm?900nm,單色光的色散角不同,線性標(biāo)定算法會造成較大的波長偏差。因此以低壓汞燈的特征譜線如253.65nm、313.16nm、404.66nm、435.84nm、546.07nm、579.07nm等發(fā)射譜線為標(biāo)準(zhǔn)，采用多項式擬合算法進(jìn)行波長標(biāo)定，即首先通過實驗測得低壓汞燈的光譜曲線，確定與標(biāo)準(zhǔn)光譜的峰值波長對應(yīng)的CCD通道序號的對應(yīng)關(guān)系，然后采用最小二乘法進(jìn)行線性擬合，確定CCD通道序與波長的擬合曲線。
[0026]如圖5所示，是(XD驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)框圖，(XD的驅(qū)動電路主要由主頻時鐘發(fā)生器、三相脈沖發(fā)生器、分頻器及一系列組合邏輯控制電路構(gòu)成；所述主頻時鐘發(fā)生器與所述邏輯控制電路連接；所述三相脈沖發(fā)生器通過分頻器與所述邏輯控制電路連接；所述主頻時鐘還通過三相脈沖發(fā)生器連接微處理器。時鐘發(fā)生器產(chǎn)生基準(zhǔn)方波，三相脈沖發(fā)生器以該方波為觸發(fā)基準(zhǔn)產(chǎn)生一組相位差互為120°C的方波序列，再以該組方波序列為基礎(chǔ)，采用分頻和邏輯組合的方法獲得水平驅(qū)動信號Φ1、Φ 2、復(fù)位脈沖信號Φκ以及行轉(zhuǎn)移脈沖信號Φ SHo
[0027]如圖6所示,為空心陰極燈結(jié)構(gòu)示意圖,所述空心陰極燈包括管腳61、燈座62、陰極燈支架63及陰極燈支架上設(shè)置的陽極64、吸氣劑65、空心陰極66和屏蔽裝置67。
[0028]空心陰極燈是一種特殊形式的低壓輝光放電光源，放電集中于陰極空腔內(nèi)，當(dāng)在兩極之間施加幾百伏電壓時，便產(chǎn)生輝光放電。在電場作用下，電子在飛向陽極的途中，與載氣原子碰撞并使之電離，放出二次電子，使電子與正離子數(shù)目增加，以維持放電。正離子從電場獲得動能，獲得足夠動能的正離子克服金屬陰極表面的晶格能，當(dāng)其撞擊在陰極表面時，就可以將原子從晶格中濺射出來。除濺射作用之外，陰極受熱也要導(dǎo)致陰極表面元素的熱蒸發(fā)。濺射與蒸發(fā)出來的原子進(jìn)入空腔內(nèi)，再與電子、原子、離子等發(fā)生第二類碰撞而受到激發(fā)，發(fā)射出相應(yīng)元素的特征共振輻射。從空心陰極燈射出的激發(fā)光的波長嚴(yán)格等于該元素原子的吸收波長。在空心陰極燈的光譜輻射中，除陰極元素的光譜外，還有內(nèi)充氣體、雜質(zhì)元素及陰極支撐金屬材料的光譜。
[0029]空心陰極燈作為分析光源，是電光源的一個分支，對其性能指標(biāo)的要求應(yīng)該是嚴(yán)格的。無論在使用中或者是計量檢定過程中，空心陰極燈均作為重要的測試部件參與檢測工作，其性能的好壞直接對測試結(jié)果產(chǎn)生影響。衡量空心陰極燈性能的主要包括以下幾方面:首先是發(fā)射強(qiáng)度，與燈的結(jié)構(gòu)、陰極材料的性質(zhì)、載氣的性質(zhì)、壓力等諸多因素有關(guān)；其次是燈的穩(wěn)定性，即空心陰極燈發(fā)射強(qiáng)度的穩(wěn)定性，除了與陰極材料性質(zhì)、加工狀況、熱效應(yīng)等因素有關(guān)外，燈的供電電源的穩(wěn)定性將直接影響發(fā)射強(qiáng)度的穩(wěn)定性；最后是燈的使用壽命，燈的壽命取決于內(nèi)充氣體的壓強(qiáng)，陰極金屬的逸散程度、慢漏氣、雜質(zhì)氣體的存在以及燈殼體積等。燈在使用過程中，載氣被濺射出來的金屬原子所吸附，使載氣壓強(qiáng)逐漸降低，當(dāng)降低到一定程度之后，燈將不能再使用?？招年帢O燈的使用壽命通常為5000mAh，低熔點元素空心陰極燈壽命為3000mAh。
[0030]雖然本實用新型所揭露的實施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本實用新型而采用的實施方式，并非用以限定本實用新型。任何本實用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實施的形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化，但本實用新型的專利保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種空心陰極燈檢定裝置，其特征在于，所述裝置包括單色器、檢測器和適配器；所述空心陰極燈通過單色器與所述檢測器連接，所述適配器與所述空心陰極燈連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心陰極燈檢定裝置，其特征在于，所述適配器包括脈沖發(fā)生電路、脈寬調(diào)節(jié)電路、信號放大電路、功率放大電路；所述脈沖發(fā)生電路、脈寬調(diào)節(jié)電路、信號放大電路和功率放大電路順次連接；所述功率放大電路與空心陰極燈連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心陰極燈檢定裝置，其特征在于，所述單色器包括:入射狹縫、平面反射鏡、準(zhǔn)直鏡、衍射光柵、聚焦鏡和出射狹縫；所述出射狹縫外連接設(shè)置檢測器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心陰極燈檢定裝置，其特征在于，檢測器為CCD檢測器，該CCD檢測器包括輸入二極管、信號輸入電路、輸入柵、轉(zhuǎn)移柵、輸出柵、信號輸出電路和輸出二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空心陰極燈檢定裝置，其特征在于，CXD的驅(qū)動電路主要由主頻時鐘發(fā)生器、三相脈沖發(fā)生器、分頻器及一系列組合邏輯控制電路構(gòu)成； 所述主頻時鐘發(fā)生器與所述邏輯控制電路連接； 所述三相脈沖發(fā)生器通過分頻器與所述邏輯控制電路連接； 所述主頻時鐘還通過三相脈沖發(fā)生器連接微處理器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心陰極燈檢定裝置，其特征在于，所述空心陰極燈包括管腳、燈座、陰極燈支架及陰極燈支架上設(shè)置的陽極、吸氣劑、空心陰極和屏蔽裝置。
【文檔編號】G01M11/00GK203745181SQ201420128315
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月20日
【發(fā)明者】曹曄, 潘忠泉, 趙華, 王力, 叢繼信, 王建營, 范春華, 李寶庭 申請人:中國人民解放軍總裝備部衛(wèi)生防疫隊