[发明专利]多工位自动切换的光路装置及光谱仪

说明书

本发明提供了一种支持多工位自动切换和微调灯源的光路装置，包括安装微调装置、动力输出装置，所述的安装微调装置中的多工位法兰为具有中心孔的圆盘，对称设有多个光源安装座，旋转支撑轴穿过法兰的中心孔。所述动力输出装置可通过旋转支撑轴而带动多工位法兰发生旋转，并带动光源进行旋转进位到达指定位置。本发明还提供包含所述光路装置的气相分子吸收光谱仪。本发明能够自动选择并使得光源到达指定的待检测位置，并随时将故障光源移出指定的待检测位置；同时，利用步进电机配合了红外光耦感应技术，将安装在多工位法兰盘上灯源位置进行精确微调。

技术领域

本发明涉及光学分析仪器，具体涉及一种支持多工位切换和微调灯源的气相分子吸收光谱仪的光路装置，及其制备的气相分子吸收光谱仪。

背景技术

气相分子吸收光谱法(简称GPMAS)是基于被测成分所分解成的气体对光的吸收强度与被测成分浓度的关系遵守光吸收定律这一原则来进行定量测定的；根据吸收波长的不同,也可以确定被测定的成分而进行定性分析。气相分子吸收光谱法可用于测定氨氮、总氮、硫化物、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、凯氏氮等。气相分子吸收光谱法的检测原理是：首先通过化学反应，将水溶液中的离子或者分子转化为某种气体。气体分子在不受外界影响的情况下，通常处于相对稳定的状态，称之为基态气体分子。但是，一旦这些气体分子接受到特定波长的光辐射时，很容易产生相应的分子振动。发生分子振动所需能量是一定的，这种特定的能量称为分子特征谱线。在气相分子吸收光谱法中，选特定波长的光源，气态分子对该光源发出的特征波长光产生分子振动吸收，根据光的被吸收程度计算出分子浓度。每个光子的能量等于普朗克常量和光子的频率的乘积。对于一个光波函数来说，可以通过数学手段把它分解为许多不同频率的波的和。如果一个光分解出来的频率是连续的，称为连续谱；如果分解出来的频率是离散的称为离散谱，不同光源，由于发光的物质不同，辐射能(辐射功率)按照波长分布的情况也就不一样。使用气相分子吸收光谱法进行物质的光谱检测时，不同的物质需要特定波长范围的光进行辐射，其辐射能需达到一定的强度才可以保证检测结果的准确性。因此光源的工作性能是否达标决定着检测仪器原始数据的可靠性。

气相分子吸收光谱仪是由发明人所在团队的核心人物臧平安先生1987年研发，1998年全世界第一台样机问世。由于研发初期是经过原子吸收改装的，所以2005年制定国标采用的光源是空心阴极灯。经过多年的积累，申请人还成功研发了使用氘灯代替空心阴极灯的改进方法(齐文启，臧平安等，气相分子吸收光谱仪光源优化方案探讨，《现代科学仪器》第6期2016年12月)。

最初的光源是单一光源或一种固定光源来发射特定波长的检测光。随着应用的发展，现在需要能支持多光源的吸收光谱仪。例如，针对多种待测元素或氮元素较多的待测用品，需要使用不同的单一元素灯源或不同波长的灯源。然而，在使用过程中，如果频繁的更换灯源，既耽误时间，也不利于检测的顺利进行。另外，长期使用同一个的单一灯源，会造成灯源过渡损耗的情形。因此，目前已经出现了使用多种光源的光路装置。

目前涉及多光源的光路装置或光谱仪，通常是在同一或不同位置设置多个光源以发射相同或不同波长的检测光。如果在同一位置设置多光源，容易出现单一光源故障而影响其他光源的工作。如果在不同位置设置多个光源，又存在结构复杂、难以维护的缺点，因此难以实现自动化、机械化控制。另外，对于不适宜的光源位置，现有装置又存在难以检测位置差异和难以微调的缺点。