一种ICP离子源火焰检测位置的调整方法及调整装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种ICP离子源火焰检测位置的调整方法及调整装置，首先确定检测区域，根据设定的电压临界值确定X方向和Y方向的检测区间，随后获取X方向检测电压最大值对应的所有检测点并通过二分法确定X方向最佳检测点，最后利用二分法确定Y方向最佳检测点；调整装置中X方向与Y方向的移动均通过步进电机和滚珠丝杠副实现，步进电机和滚珠丝杠副的非连接端分别固定于导轨滑块副的滑块和滚轮上，X方向滚珠丝杠副与Y方向滚珠丝杠副均与基座螺纹连接，基座上的光电转换模块接收滤光片的光完成光电转换，由控制器对电信号进行处理进而控制步进电机；本发明专利技术能够快速实现最佳检测位置的调节，具有快速调节、定位准确、运行稳定的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种ICP离子源火焰检测位置的调整方法及调整装置
本专利技术涉及一种ICP离子源火焰检测位置的调整方法及调整装置，属于ICP离子源检测

技术介绍
ICP离子源是20世纪60年代研制的新型光源，由于它的性能优异，70年代迅速发展并获得广泛应用，如今已经应用于各行各业中，主要用来进行物质成分的检测和分析。电感耦合等离子体原子发射光谱仪是常用的分析仪器，利用物质在ICP离子源的加热下，元素的原子或者离子发射特征光谱来判断物质的组成，从而进行元素的定性或者定量的分析。其中，光谱的分析是很重要的环节，在采集光谱时，ICP离子源火焰和采光检测光纤的位置都起到关键作用。分别从这两个方面阐述：1、ICP离子源方面。现有的ICP离子源在火焰点着之后，会出现火焰闪烁的情况，主要有两种情况：在炬管底部通入载气进样后，样品在灼烧时产生尾焰，尾焰不稳定，持续地跳跃；在阻抗匹配不完全的时候，一部分功率会返还给射频电源，导致仪器发热，使反射功率发生变化，而ICP离子源的能量完全由射频电源输出功率提供，火焰不稳。同时，射频电源的升功率的过程中，总的输出功率改变，提供给ICP离子源的能量也发生变化，火焰的高度自然不同；2、采光位置方面。在炬管垂直放置的情况下，采用侧向采光，各种元素的最佳激发区因元素而异。具有较难激发的原子谱线的元素如As、Sb、Se等，它们的最佳激发区在ICP通道偏低的位置。而具有较易激发的离子谱线的元素如碱土族、碱金属元素，周期表的第三、四副族元素，最佳激发区则应在ICP通道偏高的位置。原子发射光谱分析的一个重大优势是多元素同时分析，很难仅考虑个别元素的最佳观察高度，必须兼顾一次采样分析所有待测元素，所以一般采用折中的观察高度。由于火焰高度不易控制，一般均通过改变光谱检测装置的采光位置来获取最佳光谱。在调试仪器时，一般以1ppm的Cd元素来选择最佳的观察高度(通常在15mm左右)。然而，一般的ICP离子源采光位置固定不变，很难保证大部分时间均处于最佳观测位置。或者采用轴向观测方式采光，这样导致基体干扰大、需要去尾焰，因而带来的问题较多。因此，保证光谱检测装置时刻处于最佳观测位置，对于样品元素的准确分析，具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术的不足，并提供一种ICP离子源火焰检测位置的调整方法及调整装置，能够快速实现最佳采光位置的调节，具有快速调节、定位准确、运行稳定、结构简单的特点，对ICP离子源火焰的光谱的准确分析产生重要作用。实现本专利技术目的所采用的技术方案为，一种ICP离子源火焰检测位置的调整方法，包括如下步骤：(1)设定检测区域，检测区域平行于ICP离子源火焰，设定水平方向为检测区域的X方向，竖直方向为检测区域的Y方向；(2)确定检测区间：通过光敏传感器测定检测区域中X方向各检测点对应的检测电压，从距ICP离子源火焰位置最近的检测点开始遍历X方向正向和反向各检测点对应的检测电压并与设定的电压临界值依次进行比较，当检测电压首次小于电压临界值时终止比较，终止比较时的X方向正向和反向两个检测点即为X方向的检测起始点与检测终止点，检测起始点至检测终止点之间的区间即为X方向检测区间；Y方向检测区间的确定方法同上；(3)确定最佳检测位置：(3-1)遍历X方向检测区间的各检测点并记录各检测点对应的检测电压，获取X方向各检测电压中最大值，当最大值对应的检测点唯一时，该检测点即为X方向最佳检测点；当最大值对应的检测点数量在2个以上时，将最大值对应的所有检测点按照检测点对应的X坐标进行排序，通过二分法查找所有检测点对应X坐标的中间坐标，中间坐标对应的检测点即为X方向最佳检测点；(3-2)以Y方向检测区间为初始检测区间，检测初始检测区间的起始检测点、中间检测点和终止检测点的检测电压，取两个大的检测电压对应的检测点作为新检测区间的起始检测点与终止检测点，重复上述过程，至起始检测点与终止检测点重合，该检测点即为Y方向最佳检测点；(3-3)X方向最佳检测点的X坐标与Y方向最佳检测点的Y坐标所确定的位置即为ICP离子源火焰的最佳检测位置。步骤(2)中将检测电压与设定的电压临界值进行比较，当首次出现连续五个检测电压均不大于电压临界值时，取五个检测电压的中间值所对应的检测点作为检测起始点或检测终止点。步骤(3-1)中任取一个检测电压与其余检测电压进行比较并去除小于该检测电压的值，对剩余检测电压重复上述步骤，得到检测电压中的最大值。本专利技术还对应提供了用于上述方法的调整装置，至少包括由聚光镜、检测光纤和滤光片构成的光谱获取单元，聚光镜与滤光片通过检测光纤连接，光谱获取单元通过控制单元和位置移动平台进行位置调节，位置移动平台所在区域即为检测区域，所述位置移动平台包括支架、固定在支架上的X方向移动组件和Y方向移动组件，以及用于安装光谱获取单元的基座，X方向移动组件和Y方向移动组件均包括电动机、滚珠丝杠副、导轨滑块副和滚轮，导轨滑块副安装于支架上，电动机固定于导轨滑块副的滑块上，滚珠丝杠副的丝杠一端连接电动机的输出轴，另一端与滚轮连接，支架上沿X方向或Y方向设有滑槽，滚轮位于滑槽中并且可沿滑槽滚动，X方向滚珠丝杠副和Y方向滚珠丝杠副均与基座螺纹连接；所述控制单元包括控制器和光电转换模块，光电转换模块连接控制器的输入端，电动机连接控制器的输出端，光电转换模块位于滤光片的出光侧，光电转换模块与滤光片封装于遮光管中。基座的四个侧面上均设有限位开关，限位开关连接控制器的输入端。所述支架包括两个U型支架和两个矩形支架，滑槽开设于矩形支架上，导轨滑块副安装于U型支架上。基座上设有安装板，安装板的一端固定于基座上表面，另一端上开设有圆通孔，聚光镜固定于圆通孔中。光电转换模块由线性光敏传感器及其输出端上并联的电阻构成，线性光敏传感器与滤光片封装于遮光管中。所述电动机优选步进电机，滤光片优选带通滤光片，控制器为哈佛结构的8位工业级单片机，单片机内置ADC模数转换电路。所述检测光纤为Y型检测光纤，Y型检测光纤的公共端通过接头连接聚光镜，两个分叉端的其中一个连接滤光片。由上述技术方案可知，本专利技术提供的ICP离子源火焰检测位置的调整方法，基于ICP离子源火焰侧向采光，确定平行于ICP离子源火焰的检测区域，ICP离子源的光谱图中的波长都是元素在光源的激发下产生的谱线，说明ICP离子源点燃的时候必定存在能发出这个谱线的元素。通过实验可知，并不是离火焰中心越近，这个波峰强度越大，而是在合适的位置达到最大值，且光谱图的各个波峰谱线的变化趋势相同，因此本方法选用光强作为最佳检测位置判断基准，通过判断此处的波峰的强度来调整采集光谱的位置；由于ICP离子源是在炬管口上方形成的泪滴状火焰，因此X方向(水平方向)上光强分布左右对称，靠近ICP离子源火焰时检测电压较大，Y方向(竖直方向)上光强分布不对称，但远离ICP离子源火焰时检测电压较小，因此设定电压临界值，电压临界值的设定标准为对应的检测点处光强足够小，该检测点成为最佳检测点的可能性几乎为零，取检测电压不小于电压临界值的检测范围作为检测区间；由于X方向(水平方向)上光强分布左右对称，因此X方向检测电压中最大值可能对应多个检测点，最大值对应的所有检测点按照检测点对应的X坐标进行排序，通过二分法查找所有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ICP离子源火焰检测位置的调整方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)设定检测区域，检测区域平行于ICP离子源火焰，设定水平方向为检测区域的X方向，竖直方向为检测区域的Y方向；(2)确定检测区间：通过光敏传感器测定检测区域中X方向各检测点对应的检测电压，从距ICP离子源火焰位置最近的检测点开始遍历X方向正向和反向各检测点对应的检测电压并与设定的电压临界值依次进行比较，当检测电压首次小于电压临界值时终止比较，终止比较时的X方向正向和反向两个检测点即为X方向的检测起始点与检测终止点，检测起始点至检测终止点之间的区间即为X方向检测区间；Y方向检测区间的确定方法同上；(3)确定最佳检测位置：(3‑1)遍历X方向检测区间的各检测点并记录各检测点对应的检测电压，获取X方向各检测电压中最大值，当最大值对应的检测点唯一时，该检测点即为X方向最佳检测点；当最大值对应的检测点数量在2个以上时，将最大值对应的所有检测点按照检测点对应的X坐标进行排序，通过二分法查找所有检测点对应X坐标的中间坐标，中间坐标对应的检测点即为X方向最佳检测点；(3‑2)以Y方向检测区间为初始检测区间，检测初始检测区间的起始检测点、中间检测点和终止检测点的检测电压，取两个大的检测电压对应的检测点作为新检测区间的起始检测点与终止检测点，重复上述过程，至起始检测点与终止检测点重合，该检测点即为Y方向最佳检测点；(3‑3)X方向最佳检测点的X坐标与Y方向最佳检测点的Y坐标所确定的位置即为ICP离子源火焰的最佳检测位置。...

【技术特征摘要】
1.一种ICP离子源火焰检测位置的调整方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)设定检测区域，检测区域平行于ICP离子源火焰，设定水平方向为检测区域的X方向，竖直方向为检测区域的Y方向；(2)确定检测区间：通过光敏传感器测定检测区域中X方向各检测点对应的检测电压，从距ICP离子源火焰位置最近的检测点开始遍历X方向正向和反向各检测点对应的检测电压并与设定的电压临界值依次进行比较，当检测电压首次小于电压临界值时终止比较，终止比较时的X方向正向和反向两个检测点即为X方向的检测起始点与检测终止点，检测起始点至检测终止点之间的区间即为X方向检测区间；Y方向检测区间的确定方法同上；(3)确定最佳检测位置：(3-1)遍历X方向检测区间的各检测点并记录各检测点对应的检测电压，获取X方向各检测电压中最大值，当最大值对应的检测点唯一时，该检测点即为X方向最佳检测点；当最大值对应的检测点数量在2个以上时，将最大值对应的所有检测点按照检测点对应的X坐标进行排序，通过二分法查找所有检测点对应X坐标的中间坐标，中间坐标对应的检测点即为X方向最佳检测点；(3-2)以Y方向检测区间为初始检测区间，检测初始检测区间的起始检测点、中间检测点和终止检测点的检测电压，取两个大的检测电压对应的检测点作为新检测区间的起始检测点与终止检测点，重复上述过程，至起始检测点与终止检测点重合，该检测点即为Y方向最佳检测点；(3-3)X方向最佳检测点的X坐标与Y方向最佳检测点的Y坐标所确定的位置即为ICP离子源火焰的最佳检测位置。2.根据权利要求1所述的ICP离子源火焰检测位置的调整方法，其特征在于：步骤(3-1)中任取一个检测电压与其余检测电压进行比较并去除小于该检测电压的值，对剩余检测电压重复上述步骤，得到检测电压中的最大值。3.一种用于权利要求1所述调整方法的调整装置，至少包括由聚光镜、...

【专利技术属性】
技术研发人员：金星，方健，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42