專利名稱：一種用于原子熒光光譜儀氣體傳輸系統(tǒng)的集擴式混勻模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于原子熒光光譜儀氣體傳輸系統(tǒng)的集擴式混勻模塊，屬于原子熒光分析測定儀器的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
原子熒光光譜儀是原子光譜的一種，其原理是利用特征激發(fā)光源照射原子態(tài)金屬原子，從而激發(fā)到激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)原子去激化時發(fā)射的光譜用來進行檢測。通常氫化法原子熒光光譜儀大致包括五個部分進樣反應(yīng)系統(tǒng)、氣體傳輸系統(tǒng)、原子化系統(tǒng)、光源系統(tǒng)、光學(xué)檢測系統(tǒng)。這種儀器設(shè)計的優(yōu)點是通過待測金屬元素與原生態(tài)氫生成氣態(tài)金屬氫化物，與液態(tài)的混合體進行分離，從而消除大量的基體干擾，并有較高的靈敏度。但在實際使用中，含酸性被測樣品在氬氣的帶動下與硼氫化鉀反應(yīng)生成的被測金屬氣態(tài)氫化物、燃氣(氫氣)、水蒸汽和氬氣等的混合氣體。由于它們的比重、密度及生成的量極不相同，在傳輸過程 中，難以充分混合均勻，因此在混合氣體傳輸?shù)皆踊鲿r的被測金屬氣體及燃氣等在原子化器的氬-氫火焰原子化過程及不均勻，并且火焰(氫氣燃燒)也極不穩(wěn)定(大小及上下抖動)，對檢測信號造成了極大的波動，不利于正確穩(wěn)定的檢測激發(fā)態(tài)原子去激化時所發(fā)射出的光譜能量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于原子熒光光譜儀氣體傳輸系統(tǒng)的集擴式混勻模塊，能夠?qū)Ψ磻?yīng)物所生成的被測氣體、燃氣及輔助氣體進行充分混合均勻，從而在原子化器處得到穩(wěn)定流速的被測氣體、燃氣及氬氣輔助氣體達到穩(wěn)定的層流燃燒火焰，得到重復(fù)性穩(wěn)定的測試結(jié)果。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)一種用于原子熒光光譜儀氣體傳輸系統(tǒng)的集擴式混勻模塊，包括混合氣體輸入?yún)^(qū)和混合氣體輸出區(qū)，兩者之間通過集擴式混勻通道連通，其特征在于，所述集擴式混勻通道包括一個或一個以上的拐角。進一步的，所述集擴式混勻通道兩端分別為與混合氣體輸入?yún)^(qū)相連的第一徑向通道，以及與混合氣體輸出區(qū)相連的第二徑向通道，第一、二徑向通道之間通過軸向通道連通并形成拐角。進一步的，所述軸向通道的截面為圓臺狀，兩端分別是收縮口和擴張口。進一步的，所述收縮口與水平面的夾角為10°至20°。進一步的，所述第一徑向通道的高度與軸向通道的長度之比為I : 3至I : 2。進一步的，所述軸向通道的內(nèi)壁上具有突起，所述突起為鋸齒狀和/或三角狀和/或梯形。進一步的，所述拐角為直角拐角。本發(fā)明具備的有益技術(shù)效果是集擴式混勻模塊內(nèi)部具有一個或一個以上的拐角，混合氣體在傳輸過程中曲折前進，不斷碰撞，充分得以混合均勻。混勻通道包括徑向通道和軸向通道，增加了拐角的數(shù)量，軸向通道還具有收縮口和擴張口，配合內(nèi)壁上的突起，進一步加強混合均勻效果；通過大量實驗得到收縮口與水平面的最佳夾角范圍，以及徑向通道的高度與軸向通道的長度的最優(yōu)比值。因此在混合氣體通過氣體傳輸系統(tǒng)的集擴式混勻模塊傳輸?shù)皆踊鲿r，被測金屬氣體、燃氣(氫氣)、氬氣等各種氣體可以得到均勻的混合及穩(wěn)定的流速，原子化器的氬-氫火焰原子化過程得到了穩(wěn)定的層流燃燒火焰，增強了測試結(jié)果的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。



圖I是本發(fā)明集擴式混勻模塊的第一實施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是第二實施例中軸向通道內(nèi)壁上鋸齒形突起的局部放大圖。圖3是第二實施例中軸向通道內(nèi)壁上三角形突起的局部放大圖。圖4是第二實施例中軸向通道內(nèi)壁上梯形突起的局部放大圖。
具體實施例方式通過下面對實施例的描述，將更加有助于公眾理解本發(fā)明，但不能也不應(yīng)當(dāng)將申請人所給出的具體的實施例視為對本發(fā)明技術(shù)方案的限制，任何對部件或技術(shù)特征的定義進行改變和/或?qū)φw結(jié)構(gòu)作形式的而非實質(zhì)的變換都應(yīng)視為本發(fā)明的技術(shù)方案所限定的保護范圍。如圖I所示本發(fā)明的第一實施例，集擴式混勻模塊包括混合氣體輸入?yún)^(qū)4和混合氣體輸出區(qū)5，兩者之間通過集擴式混勻通道連通，混合氣體輸入?yún)^(qū)4之前有三個進樣通道，分別用于進入樣品液體A、氬氣B和液體還原劑C，樣品液體A和液體還原劑C兩種液體混合時生成了不均勻的氫氣水蒸氣及被測元素的氣態(tài)氫化物，在氬氣的帶動下進入混合氣體輸入?yún)^(qū)4，集擴式混勻通道包括一個或一個以上的拐角，優(yōu)選拐角為直角拐角。混合氣體在傳輸過程中曲折前進，不斷碰撞，充分“四處碰壁”并得以混合均勻，直角拐角還能夠增加碰撞強度。集擴式混勻通道兩端分別為與混合氣體輸入?yún)^(qū)相連的第一徑向通道1，以及與混合氣體輸出區(qū)相連的第二徑向通道2，第一、二徑向通道之間通過軸向通道3連通并形成拐角一即第一、二徑向通道加上軸向通道3形成了混勻通道。軸向通道3的截面設(shè)計為圓臺狀，兩端分別是收縮口 31和擴張口 32，混合氣體在傳輸過程中得以集中和擴散，能夠充分地混合均勻，故稱之為“集擴式混勻模塊”。在有限長度的混合氣體傳輸距離中，形成多個集中區(qū)域(突然收縮，逐漸收縮)擴張區(qū)域(突然擴張，逐漸擴張)的結(jié)構(gòu)，從而形成了原子熒光光譜儀集擴式傳輸混勻模塊，一改傳統(tǒng)的原子熒光光譜儀的傳輸系統(tǒng)，在更短的距離內(nèi)對混合氣體進行了充分的混合。集擴式混勻模塊的理論依據(jù)如下通過對原子熒光光譜儀燃燒體系的分析，燃燒物質(zhì)的傳輸速度小于50米/秒，因此適用于流體動力學(xué)分壓縮流體理論所能處理的范疇，通過流體動力學(xué)中非壓縮流體理論，由具有拐角、收縮口和擴張口的混勻通道生成混合流體，流體在傳輸過程中形成湍流，從而進行不同成分流體的混合。在低速管流中氣體突然擴張，逐漸擴張，突然收縮，逐漸收縮及轉(zhuǎn)彎等可以引起局部流體能量損失的結(jié)構(gòu)，換言之，損失的能量是由于湍流的形成，從而破壞了層流流體的穩(wěn)定性，流體進行了混合，因此基于以上低速管流流體力學(xué)理論，使用不可壓縮流體理論研制出新型的原子熒光光譜儀集擴式傳輸混勻模塊。現(xiàn)有技術(shù)的缺陷主要有1、混合氣體等口徑直線傳輸，使混合氣體混合不均勻，使測試結(jié)果重現(xiàn)性較差；2、傳輸距離長，形成記憶效應(yīng)。本發(fā)明的集擴式混勻模塊克服了上述缺陷，尤其是克服了人們通常尋求單一增加傳輸距離長度的偏見，利用流體力學(xué)原理以緊湊簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了混合氣體的充分均勻混合，在曲折中傳輸，通過壓縮擴張拐角等不斷碰撞充分混合均勻，在傳輸?shù)皆踊鲿r被測金屬氣體、燃氣(氫氣)、氬氣等各種氣體可以得到均勻的混合及穩(wěn)定的流速，得到了穩(wěn)定的層流燃燒火焰，進而提高了儀器的穩(wěn)定性，并提高了檢出能力，以及檢出限。適用于氫化物發(fā)生法原子熒光光譜儀以及火焰法原子熒光光譜儀。如圖2至圖4所示本發(fā)明第二實施例，第二實施例是在第一實施例的基礎(chǔ)之上對軸向通道3進行改進，包括了第一實施例，本實施例其余部分與第一實施例相同，故不再贅述，僅用局部放大圖也足以清楚無誤地說明本實施例。軸向通道3的內(nèi)壁上開有突起，突起 可以是鋸齒狀突起33，也可以是三角狀突起34，還可以是梯形狀突起35，當(dāng)然也可以是上述三種不同形狀的突起混用，使軸向通道3的內(nèi)壁上具有多種不同突起。由于具有突起，混合氣體在軸向通道3內(nèi)傳輸時，受到突起的阻礙會發(fā)生擾動，一部分氣體還會向軸向通道3的軸線方向(圖2至圖4中的點劃線為軸向通道3的軸線)靠攏，使得氣體混合更加均勻，與第一實施例中軸向通道3的光滑內(nèi)壁相比，具有突起的內(nèi)壁能夠使得混合氣體輸出區(qū)5輸出的混合氣體更加均勻。在第一、二實施例的基礎(chǔ)之上，還可以做進一步的改進形成新的第三實施例。前述內(nèi)容已經(jīng)說到，現(xiàn)有技術(shù)的缺陷在于各種氣體的混合不勻、反應(yīng)距離長，從混合氣體輸入到原子化器的傳輸距離長，易產(chǎn)生記憶效應(yīng)，不便于清洗。第一、二實施例雖然已經(jīng)達到了相對較好的技術(shù)效果，但仍可做出改進——結(jié)合第一、二實施例，本實施例在大量的試驗數(shù)據(jù)和對比分析的基礎(chǔ)上，對集擴式混勻模塊進一步做出尺寸限定收縮口 31與水平面的夾角Θ取10°至20°的范圍，第一徑向通道I的高度H與軸向通道3的長度L之比為I : 3至
I 2，通過對角度的選擇和對尺寸比例的限定，使得混合氣體傳輸?shù)皆踊餍纬苫鹧嫒紵龝r的穩(wěn)定效果進一步的加強，相對于現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)取得了顯著的進步，達到了良好的技術(shù)效果。應(yīng)當(dāng)說明的是，本實施例與第一、二實施例的結(jié)合不只是限于夾角Θ和H : L比值同時滿足條件的情況，僅對夾角Θ進行限定并結(jié)合第 、二實施例，或僅對H L進行限定并結(jié)合第一、二實施例，同樣能夠形成更多的替代技術(shù)方案。當(dāng)然，本發(fā)明還可以有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于原子熒光光譜儀氣體傳輸系統(tǒng)的集擴式混勻模塊，包括混合氣體進入?yún)^(qū)和混合氣體輸出區(qū)，兩者之間通過集擴式混勻通道連通，其特征在于，所述集擴式混勻通道包括一個或一個以上的拐角。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于原子熒光光譜儀氣體傳輸系統(tǒng)的集擴式混勻模塊，其特征在于，所述集擴式混勻通道兩端分別為與混合氣體進入?yún)^(qū)相連的第一徑向通道，以及與混合氣體輸出區(qū)相連的第二徑向通道，第一、二徑向通道之間通過軸向通道連通并形成拐角。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于原子熒光光譜儀氣體傳輸系統(tǒng)的集擴式混勻模塊，其特征在于，所述軸向通道的截面為圓臺狀，兩端分別是收縮口和擴張口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于原子熒光光譜儀氣體傳輸系統(tǒng)的集擴式混勻模塊，其特征在于，所述收縮口與水平面為夾角為10°至20°。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于原子熒光氣體傳輸系統(tǒng)的集擴式混勻模塊，其特征在于，所述第一徑向通道的高度與軸向通道的長度之比為I : 3至I : 2。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項所述的用于原子熒光光譜儀氣體傳輸系統(tǒng)的集擴式混勻模塊，其特征在于，所述軸向通道的內(nèi)壁上具有突起，所述突起為鋸齒狀和/或三角狀和/或梯形。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項所述的用于原子熒光光譜儀氣體傳輸系統(tǒng)的集擴式混勻模塊，其特征在于，所述拐角為直角拐角。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于原子熒光光譜儀氣體傳輸系統(tǒng)的集擴式混勻模塊，在混合氣體輸入?yún)^(qū)和混合氣體輸出區(qū)之間通過集擴式混勻模塊連通，包括多個拐角。模塊兩端的第一、二徑向通道之間通過軸向通道連通并形成拐角，軸向通道的截面為圓臺狀，兩端分別是收縮口和擴張口。在混合氣體輸入?yún)^(qū)內(nèi)不均勻的被測金屬氣態(tài)氫化物、燃氣(氫氣)、水蒸氣和氬氣等的混合氣體，在曲折中前進，通過壓縮擴張拐角等不斷碰撞充分混合均勻，得到了穩(wěn)定的層流燃燒火焰，增加了測試結(jié)果的穩(wěn)定性。混勻通道具有拐角，軸向通道還具有收縮口和擴張口，配合以內(nèi)壁上的突起，并通過大量實驗得到收縮口與水平面的最佳夾角范圍，以及徑向通道的高度與軸向通道的長度的最優(yōu)比值。
文檔編號G01N1/38GK102879362SQ20121034777
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者高樹林 申請人:有色金屬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心