專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于原子熒光光譜儀氣體傳輸系統(tǒng)的集擴(kuò)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(kuò)式混勻模塊，屬于原子熒光分析測(cè)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(shí)發(fā)射的光譜用來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。通常氫化法原子熒光光譜儀大致包括五個(gè)部分進(jìn)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(cè)系統(tǒng)。這種儀器設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)待測(cè)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(jìn)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(shí)際使用中，含酸性被測(cè)樣品在氬氣的帶動(dòng)下與硼氫化鉀反應(yīng)生成的被測(cè)金屬氣態(tài)氫化物、燃?xì)?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(guò)程 中，難以充分混合均勻，因此在混合氣體傳輸?shù)皆踊鲿r(shí)的被測(cè)金屬氣體及燃?xì)獾仍谠踊鞯臍?氫火焰原子化過(guò)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(dòng))，對(duì)檢測(cè)信號(hào)造成了極大的波動(dòng)，不利于正確穩(wěn)定的檢測(cè)激發(fā)態(tài)原子去激化時(shí)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(kuò)式混勻模塊，能夠?qū)Ψ磻?yīng)物所生成的被測(cè)氣體、燃?xì)饧拜o助氣體進(jìn)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(cè)氣體、燃?xì)饧皻鍤廨o助氣體達(dá)到穩(wěn)定的層流燃燒火焰，得到重復(fù)性穩(wěn)定的測(cè)試結(jié)果。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種用于原子熒光光譜儀氣體傳輸系統(tǒng)的集擴(kuò)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(guò)集擴(kuò)式混勻通道連通，其特征在于，所述集擴(kuò)式混勻通道包括一個(gè)或一個(gè)以上的拐角。進(jìn)一步的，所述集擴(kuò)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(guò)軸向通道連通并形成拐角。進(jìn)一步的，所述軸向通道的截面為圓臺(tái)狀，兩端分別是收縮口和擴(kuò)張口。進(jìn)一步的，所述收縮口與水平面的夾角為10°至20°。進(jìn)一步的，所述第一徑向通道的高度與軸向通道的長(zhǎng)度之比為I : 3至I : 2。進(jìn)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(jìn)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(kuò)式混勻模塊內(nèi)部具有一個(gè)或一個(gè)以上的拐角，混合氣體在傳輸過(guò)程中曲折前進(jìn)，不斷碰撞，充分得以混合均勻?；靹蛲ǖ腊◤较蛲ǖ篮洼S向通道，增加了拐角的數(shù)量，軸向通道還具有收縮口和擴(kuò)張口，配合內(nèi)壁上的突起，進(jìn)一步加強(qiáng)混合均勻效果；通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)度的最優(yōu)比值。因此在混合氣體通過(guò)氣體傳輸系統(tǒng)的集擴(kuò)式混勻模塊傳輸?shù)皆踊鲿r(shí)，被測(cè)金屬氣體、燃?xì)?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(guò)程得到了穩(wěn)定的層流燃燒火焰，增強(qiáng)了測(cè)試結(jié)果的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。



圖I是本發(fā)明集擴(kuò)式混勻模塊的第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是第二實(shí)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(shí)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(shí)施例中軸向通道內(nèi)壁上梯形突起的局部放大圖。
具體實(shí)施例方式通過(guò)下面對(duì)實(shí)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(qǐng)人所給出的具體的實(shí)施例視為對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制，任何對(duì)部件或技術(shù)特征的定義進(jìn)行改變和/或?qū)φw結(jié)構(gòu)作形式的而非實(shí)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(hù)范圍。如圖I所示本發(fā)明的第一實(shí)施例，集擴(kuò)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(guò)集擴(kuò)式混勻通道連通，混合氣體輸入?yún)^(qū)4之前有三個(gè)進(jìn)樣通道，分別用于進(jìn)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(shí)生成了不均勻的氫氣水蒸氣及被測(cè)元素的氣態(tài)氫化物，在氬氣的帶動(dòng)下進(jìn)入混合氣體輸入?yún)^(qū)4，集擴(kuò)式混勻通道包括一個(gè)或一個(gè)以上的拐角，優(yōu)選拐角為直角拐角。混合氣體在傳輸過(guò)程中曲折前進(jìn)，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(qiáng)度。集擴(kuò)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(guò)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(jì)為圓臺(tái)狀，兩端分別是收縮口 31和擴(kuò)張口 32，混合氣體在傳輸過(guò)程中得以集中和擴(kuò)散，能夠充分地混合均勻，故稱(chēng)之為“集擴(kuò)式混勻模塊”。在有限長(zhǎng)度的混合氣體傳輸距離中，形成多個(gè)集中區(qū)域(突然收縮，逐漸收縮)擴(kuò)張區(qū)域(突然擴(kuò)張，逐漸擴(kuò)張)的結(jié)構(gòu)，從而形成了原子熒光光譜儀集擴(kuò)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(duì)混合氣體進(jìn)行了充分的混合。集擴(kuò)式混勻模塊的理論依據(jù)如下通過(guò)對(duì)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(dòng)力學(xué)分壓縮流體理論所能處理的范疇，通過(guò)流體動(dòng)力學(xué)中非壓縮流體理論，由具有拐角、收縮口和擴(kuò)張口的混勻通道生成混合流體，流體在傳輸過(guò)程中形成湍流，從而進(jìn)行不同成分流體的混合。在低速管流中氣體突然擴(kuò)張，逐漸擴(kuò)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(jìn)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(kuò)式傳輸混勻模塊?，F(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(cè)試結(jié)果重現(xiàn)性較差；2、傳輸距離長(zhǎng)，形成記憶效應(yīng)。本發(fā)明的集擴(kuò)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(zhǎng)度的偏見(jiàn)，利用流體力學(xué)原理以緊湊簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了混合氣體的充分均勻混合，在曲折中傳輸，通過(guò)壓縮擴(kuò)張拐角等不斷碰撞充分混合均勻，在傳輸?shù)皆踊鲿r(shí)被測(cè)金屬氣體、燃?xì)?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(jìn)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(shí)施例，第二實(shí)施例是在第一實(shí)施例的基礎(chǔ)之上對(duì)軸向通道3進(jìn)行改進(jìn)，包括了第一實(shí)施例，本實(shí)施例其余部分與第一實(shí)施例相同，故不再贅述，僅用局部放大圖也足以清楚無(wú)誤地說(shuō)明本實(shí)施例。軸向通道3的內(nèi)壁上開(kāi)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(shí)，受到突起的阻礙會(huì)發(fā)生擾動(dòng)，一部分氣體還會(huì)向軸向通道3的軸線方向(圖2至圖4中的點(diǎn)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(shí)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(shí)施例的基礎(chǔ)之上，還可以做進(jìn)一步的改進(jìn)形成新的第三實(shí)施例。前述內(nèi)容已經(jīng)說(shuō)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(zhǎng)，從混合氣體輸入到原子化器的傳輸距離長(zhǎng)，易產(chǎn)生記憶效應(yīng)，不便于清洗。第一、二實(shí)施例雖然已經(jīng)達(dá)到了相對(duì)較好的技術(shù)效果，但仍可做出改進(jìn)——結(jié)合第一、二實(shí)施例，本實(shí)施例在大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和對(duì)比分析的基礎(chǔ)上，對(duì)集擴(kuò)式混勻模塊進(jìn)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(zhǎng)度L之比為I : 3至
I 2，通過(guò)對(duì)角度的選擇和對(duì)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(shí)的穩(wěn)定效果進(jìn)一步的加強(qiáng)，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)步，達(dá)到了良好的技術(shù)效果。應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，本實(shí)施例與第一、二實(shí)施例的結(jié)合不只是限于夾角Θ和H : L比值同時(shí)滿足條件的情況，僅對(duì)夾角Θ進(jìn)行限定并結(jié)合第 、二實(shí)施例，或僅對(duì)H L進(jìn)行限定并結(jié)合第一、二實(shí)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(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)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(hù)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(kuò)式混勻模塊，包括混合氣體進(jìn)入?yún)^(qū)和混合氣體輸出區(qū)，兩者之間通過(guò)集擴(kuò)式混勻通道連通，其特征在于，所述集擴(kuò)式混勻通道包括一個(gè)或一個(gè)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(kuò)式混勻模塊，其特征在于，所述集擴(kuò)式混勻通道兩端分別為與混合氣體進(jìn)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(guò)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(kuò)式混勻模塊，其特征在于，所述軸向通道的截面為圓臺(tái)狀，兩端分別是收縮口和擴(kuò)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(kuò)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(kuò)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(zhǎng)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(xiàng)所述的用于原子熒光光譜儀氣體傳輸系統(tǒng)的集擴(kuò)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(xiàng)所述的用于原子熒光光譜儀氣體傳輸系統(tǒng)的集擴(kuò)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(kāi)了一種用于原子熒光光譜儀氣體傳輸系統(tǒng)的集擴(kuò)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(guò)集擴(kuò)式混勻模塊連通，包括多個(gè)拐角。模塊兩端的第一、二徑向通道之間通過(guò)軸向通道連通并形成拐角，軸向通道的截面為圓臺(tái)狀，兩端分別是收縮口和擴(kuò)張口。在混合氣體輸入?yún)^(qū)內(nèi)不均勻的被測(cè)金屬氣態(tài)氫化物、燃?xì)?氫氣)、水蒸氣和氬氣等的混合氣體，在曲折中前進(jìn)，通過(guò)壓縮擴(kuò)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(cè)試結(jié)果的穩(wěn)定性?；靹蛲ǖ谰哂泄战?，軸向通道還具有收縮口和擴(kuò)張口，配合以內(nèi)壁上的突起，并通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)度的最優(yōu)比值。
文檔編號(hào)G01N1/38GK102879362SQ20121034777
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)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(shù)林 申請(qǐng)人:有色金屬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心