[发明专利]手持的自容式光发射光谱（OES）分析仪

说明书

本申请要求下述申请的优先权：2007年2月23日提交的美国临时专利申请 “Hand-Held，Self-Contained Optical Emission Spectroscopy(OES)Analyzer” (申请号为：60/891,408)，通过引用将该临时专利申请并入本文中。

由Denis Baiko等人共同转让的美国专利申请“Fast and Precise Time-Resolved Spectroscopy with Linear Sensor Array”(申请号为：12/035,477， 申请日为2008年2月22日)的全部内容通过引用并入本文中。

由John E.Goulter等人共同转让的美国专利申请“A compact Cross-Dispersed Spectrometer for Extended Spectral Range”(申请号待提供， 申请日为2008年2月22日)的全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本发明涉及光发射光谱(OES)分析仪，具体地，涉及手持的自容式OES 分析仪。

背景技术

分析样本的化学成分在许多情况下是重要的，分析包括在户外金属回收 设施、工厂的质量控制测试和司法工作中识别并分离金属类型(尤其是各类 钢铁)。目前有数种分析的方法。

光发射光谱(OES)是一种用于材料的元素分析的成熟的、稳健的技术。 在OES中，少量样本材料被蒸发并被激发到原子基态之上。光导收集在蒸发的 样本中的元素的发射特性，该光导将光导向光谱仪，该光谱仪产生并分析来 自光的光谱，从而得出元素成分。

对于金属样本而言，生成发射光谱的普遍技术利用电弧和/或火花蒸发少 量的待分析样本。可选地，可利用激光诱导击穿光谱(LIBS)或辉光放电蒸 发并激发发射样本。OES分析技术的概况可在Slickers所著的《Automatic Atomic-Emission Spectroscopy》(1993年第二版)一书中找到，通过引用将该 书并入本文中，如同本文阐述其全文一样。

为了确保通过测量(通常测试一小部分样本)推导出的成分代表整个样 本的成分，需要尽量减小内含物、基体和表面杂质的影响，常规的做法是： 将由数千个在测量的几秒钟内作用于100平方毫米大小的区域的弧/火花产生 的光谱平均。

一些OES分析仪是计划用于实验室的大型、非便携式单元。其他OES分析 仪是“便携式”的，这是由于它们能够被任意移动。然而，现有技术中能够 识别钢铁中的碳或其他常见成分的“便携式”OES分析仪需要通过光纤/电缆 互连的两个分离组件。例如，可从Spectro A.I.公司购得商品名称为Spectroport 的分析仪，该分析仪包括手持式探针，该手持式探针通过10英尺长的电缆连 接到手提箱大小、33磅重的分析单元。同样由Spectro A.I.公司生产的Spectro iSort分析仪包括通过电缆连接到位于10磅重的背包内的分析单元的手持式探 针。

为了覆盖检测识别常见材料(如铸铁和各种合金)所必需的碳、磷、硫 和其他元素所需要的光谱范围，现有技术中的这些分析仪在手持式探针中包 括固定波长的探测器并在分析单元中包括光谱仪，所述探测器用于碳、磷、 硫和铁，所述光谱仪用于其他元素。这种不灵活的两部分结构使得这些分析 仪难以使用和任意移动。

可从新泽西州尤因市的Metorex购买商品名称为ARC-MET 8000 MobileLab的两部分式分析仪，这种分析仪包括通过10英尺的电缆连接到滚动 “主单元”的手持式“探针”。所述探针包含光谱仪，据广告称该光谱仪具 有175-370nm的光谱范围；然而，需要滚动主单元为所述探针提供电力和冷却， 并分析来自所述光谱仪的输出。至少一些用户会倾向于使用手持的完全自容 式的OES分析仪。

同样由Spectro A.I.公司生产的Spectrosort分析仪是单件的、电池供电、手 持式的分析仪。然而，这种分析仪中的光谱仪的光谱限制使得它不能探测碳、 磷和硫，因此严重限制了这种分析仪的实用性。