[发明专利]一种用于原子吸收分光光度计的氘灯电源控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种原子吸收光谱仪器领域，具体的讲是一种原子吸收分光光度计的氘 灯电源控制电路。

背景技术

分光光度计就是利用分光光度法对物质进行定量定性分析的仪器。分光光度法是通过 测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸收度，对该物质进行定性和定量分析 的方法。常用的波长范围为：(1)200～400nm的紫外光区，(2)400～760nm的可见光 区，(3)2.5～25μm(按波数计为4000cm<-1>～400cm<-1>)的红外光区。所用仪器为紫外分 光光度计、可见光分光光度计(或比色计)、红外分光光度计或原子吸收分光光度计。

原子吸收光谱分析法是利用基态原子对特征波长的辐射吸收现象的一种测量方法。通 常原子处于基态，对于每种元素，其原子的基态跃迁到激发态所需能量是一定的，这种特 定的能量称为特征谱线。在原子吸收光谱分析法中，利用空心阴极灯作为光源，发射某一 元素特征波长，通过原子蒸汽以后，原子蒸汽对该特征波长光产生吸收，根据光的吸收程 度计算元素原子浓度。

当光强度为IO的光束通过原子浓度为C的媒质时，光强度减弱至I，它遵循郎伯- 比尔吸收定律：

A＝lg(IO/I)＝KCL

A：吸光度

I₀：入射特征谱线辐射光强度

I：出射特征谱线辐射光强度

k：吸收系数

L：特征辐射光经过火焰路程

C：原子浓度

这个方程告诉我们吸光度与原子浓度在一定条件下成线性关系。利用待测元素的共振 辐射，通过其原子蒸汽，测定其吸光度的装置称为原子吸收分光光度计。它有单光束， 双光束，双波道，多波道等结构形式。如图1所示，其基本结构包括光源，原子化器8， 光学系统和检测系统，空心阴极灯6为光源，阴极灯电源1氘灯电源2及半透半反镜7 组成了光学系统，平衡步进马达3、波长步进马达4、步进马达驱动5、单色器9、光电倍 增管10、微处理机11、计算机12、直流稳压电源13构成监测系统，空心阴极灯6发射某 一元素特征波长，通过计算机12控制微处理机11控制步进马达驱动5间接控制平衡步进 马达3、波长步进马达4，使半透半反镜7进行局部调整，光透过透镜经过原子化器8再 经过单色器9及光电倍增管10，从而通过微处理机11进行计算。它主要用于痕量元素杂 质的分析，具有灵敏度高及选择性好两大主要优点，广泛应用于特种气体，金属有机 化合物，金属醇盐中微量元素的分析。

在利用氘灯扣背景的原子吸收光谱仪器的设计中，给氘灯灯丝加热的氘灯电源2是一 个非常重要的问题，因为第一、氘灯灯丝加热状态的稳定与否，会对氘灯扣背景的效果产 生非常大的影响，氘灯工作越稳定，扣背景效果会越好，仪器性能也会得到很大的提高， 而如果氘灯工作不稳定，扣背景效果会很差，甚至会产生错误；第二，氘灯的使用寿命很 大程度上取决于氘灯加热灯丝的使用寿命，长时间加热会降低它的寿命，理论上讲，如果 降低氘灯点燃后的工作电压，就可以延长氘灯的寿命，但是，氘灯在点燃时又需要比较大 的电压与电流，从而造成了难以调和的矛盾。理想的情况应该是：氘灯电源在氘灯启动时 能提供一个较高的电压，而在氘灯工作时，则能提供一个较低的稳定电压，从而延长氘灯 的使用寿命。

而现有技术中，氘灯灯丝加热电源都是通过继电器控制灯丝与变压器的输出来实现加 热电压的切换。如图2所示，在此电路中，接口P_Power1与接口P_Control1为输入接口， P_D1为输出接口，连至氘灯加热丝两端。接口P_Power1接到电源输入端，电源电压范围 11V～15V，电流不小于2.5A；P_Control1接到单片机输出口，接口为5V；P_D1接到氘灯 加热丝两端。JD1为欧姆龙继电器，型号为OMRON-G6B。当控制端Heat为高电平时，继 电器不工作，P_D1两端电压为0V；当控制端Heat为低电平时，继电器正常工作，3脚与 4脚导通，P_D1两端电压等于输入电压Vin，此时对氘灯加热丝加热。这样氘灯一直输入 恒定电压，工作状态没法改变，长时间的加热肯定会缩短氘灯寿命；同时加热频率较低， 对背景扣除信号影响很大。

发明内容

本发明的目的是通过将DC/DC转换电路应用到原子吸收分光光度计的氘灯电源的控制 中，通过改变反馈量来适时变换输出电压，从而使氘灯的寿命大为增加，扣背景效果更好。