[发明专利]封闭式原子化系统

说明书

技术领域

本发明涉及原子化系统领域，尤其是涉及用于现场检测的便携式原子荧光光谱仪的原子化系统领域。

背景技术

原子荧光光谱仪作为痕量及超痕量分析仪器已经广泛应用在食品安全、环境监测、地矿冶金等领域，其检测原理如下：

(1)待测样品的酸性溶液与碱性硼氢化钾溶液混合后反应，生成大量的氢气和待测元素的气态物质，例如砷元素生成砷化氢气体，硒元素生成硒化氢气体。

(2)氢气和待测元素的气态物质经过气液分离后进入原子化器；

(3)氢气在传输在原子化器的上方时被点燃，形成氩氢混合火焰，同时待测元素的气态物质在氩氢火焰中分解为基态原子，完成原子化过程；

(4)氩氢火焰中的基态原子在特征元素空心阴极灯的辐射下，其外层电子吸收特定波长的光能量发生共振跃迁，生成原子荧光。

(5)原子荧光被光电探测系统接收，经过放大和后续信号处理后，根据原子荧光的信号强弱就可以定量计算出待测元素的浓度，从而达到定量检测痕量及超痕量金属元素的目的。

原子化系统是原子荧光检测过程中关键要素之一，承担着将待测元素的气态物质原子化的重要作用。原子化系统工作状态的稳定与否直接决定了原子荧光检测结果的可靠性。决定原子化系统稳定性的两个关键要素是氩氢火焰和尾气排放系统。在原子化器正上方氩氢火焰的中心位置上，基态原子密度最大，生成的原子荧光强度也最大，是原子荧光的最佳观测位置。氩氢火焰的稳定对于原子荧光分析结果的准确性起着至关重要的作用，当氩氢火焰发生波动时，氩氢火焰的中心偏离光源的光路，辐射光源的有效利用率大幅下降，从而导致原子荧光强度急剧下降，影响分析结果的准确性。

在实验室中运行的原子荧光光谱仪普遍采用环境空气向原子化室内部自由扩散的形式，为氩氢火焰的燃烧提供助燃空气，助燃空气的补充自动完成。由于实验室的环境相对稳定，因此氩氢火焰也就相对稳定。但是，如果原子荧光光谱仪走出实验室，来到环境复杂多变的野外分析现场，上述通过自然扩散提供助燃空气的方式则会严重影响氩氢火焰的稳定，进而影响原子荧光分析结果的准确性。

在实验室中工作的原子荧光光谱仪，一般均采用独立的排风系统抽取分析过程中产生废气。原子荧光光谱仪的原子化室内部气体通过排风系统抽取并排放至大气中时，抽取气体的流量是一个影响氩氢火焰稳定性的关键因素。当抽取气体流量过大时，氩氢火焰的会变得更高更细，同时剧烈抖动，原子荧光光谱仪的分析灵敏度急剧下降，同时分析结果的重复性也变得更差。当抽取气体流量过小时，氩氢火焰的稳定性不会受到影响，但会导致废气无法有效排出，进而污染实验室环境，损害人体健康。对于在野外分析现场工作的便携式原子荧光光谱仪而言，由于功耗、体积、重量以及在实际运行上的问题，因此实验室中使用的排风系统已经不适用于便携式原子荧光光谱仪。

目前还未见有关于封闭式原子化系统的报道和专利。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于：提供一种用于便携式原子荧光光谱仪的封闭式原子化系统。

为此，本发明的一种封闭式原子化系统，包括原子化室，所述原子化室的上方安装有尾气排放口，光学窗安装于所述原子化室的侧壁上，原子化器安装于所述原子化室内部，所述原子化器的上边缘比所述光学窗的中心点低，原子化室气体入口伸出所述原子化室的侧壁外，用于与原子荧光光谱仪的气液分离器出气口相连。

其中，所述尾气排放口上安装有涡轮风扇，所述涡轮风扇的出气口与尾气净化管相连接。

其中，所述涡轮风扇抽取气体的风量为1～30CFM，风压为1～50mmH₂O。

其中，差压传感器安装于所述原子化室的侧壁上，所述差压传感器的端口A深入到所述原子化室的内部，端口B置于所述原子化室的外部，所述差压传感器与所述涡轮风扇电连接。

其中，所述差压传感器的安装高度介于所述尾气排放口和所述光学窗之间，测量范围为-100～100mmH₂O。

其中，所述光学窗为多个，且均匀排布于所述原子化室的侧壁上。

其中，所述光学窗为直径为5～30mm的圆形石英双凸透镜。

其中，所述原子化器的上边缘比所述光学窗的中心点低5～15mm。

其中，所述原子化室为圆筒状，内径为20～100mm，所述原子化器安装于所述原子化室内部的中轴线位置。

其中，还包括空气管，所述空气管的一端为空气出气口，设于所述原子化器的下方，所述空气出气口向下，所述空气管的另一端为空气进气口，用于与空气源相连接。