便携式火花直读光谱分析装置和方法

技术领域

本发明涉及光谱技术，特别涉及便携式火花直读光谱分析装置和方法。

背景技术

火花激发台是直读光谱仪激发产生谱线的重要部件，它的性能指标决定了发射光谱谱线的好坏。在直读光谱仪的使用中，激发台在激发样品时会存在金属粉末残留物，时间长就会形成积压，最后可能会产生激发不良(白点、锈点)，火花放电异常，分析数据不准等现象，如果没有较好的废气处理方式方法，会造成电极与火花台之间短路，损坏光源。

传统的火花直读光谱仪清灰方式基本都是使用氩气吹扫的方式，一来可以使用氩气(惰性气体)作为保护气体，喷刷包围火花所及范围的金属表面，保障光谱仪能够精准地读取各个元素。因此，现有技术基本是使用废气管和吸尘器相结合的方式，将混在氩气中的灰尘吸进废气罐。同时，很多积灰已经粘附在电极和电极座上，无法使用吸尘器吸出，只能将激发台拆开进行手动清灰，而这种吸尘器装置基本只限于台式机，对于便携仪器来说，不能满足“便携”的基本要求，因此只能进行手动拆卸清灰。

发明内容

为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种便携式火花直读光谱分析装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

所述便携式火花直读光谱分析装置，所述便携式火花直读光谱分析装置包括手持探头，所述手持探头包括电极、第一绝缘件和第一承载件，所述电极设置在所述第一绝缘件上，并设置在第一承载件内；所述便携式火花直读光谱分析装置还包括：

第二承载件和第二绝缘件，所述第二承载件具有两端开口的筒状部分，所述第二绝缘件具有允许所述电极穿过的中心通孔，并设置在所述筒状部分内；所述筒状部分内部被所述第二绝缘件分隔为二个部分，二个部分间通过气体通道连通；

第一通光通道和第一光学窗片，所述第一通光通道相对所述筒状部分的中心轴线倾斜地贯穿所述第二承载件，一端开口处于第二绝缘件和筒状部分的一端开口之间的筒状部分内壁，另一端开口处设置所述第一光学窗片；

第一通气通道，所述第一通气通道贯穿所述第二承载件，一端开口处于第二绝缘件和筒状部分的第一端开口之间的筒状部分内壁；

第二通气通道，所述第二通气通道设置在第二承载件内，一端开口处于第二绝缘件和筒状部分的第二端开口之间的筒状部分内壁，另一端连通所述第一通光通道；

光接收单元，所述光接收单元设置在所述第二承载件的下侧，上侧具有与所述第一光学窗片位置对应的通光口。

本发明的目的还在于提供了一种根据本发明光谱分析装置的分析方法，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

根据本发明光谱分析装置的分析方法，所述分析方法为：

处于所述筒状部分内的电极放电，样品被激发；

激发光进入所述筒状部分内，并穿过所述第一通光通道和第一光学窗片，进入所述光接收单元内；

惰性气体环绕所述电极地穿过所述第一承载件，进入所述筒状部分内，之后分为二路，一路穿过所述第二绝缘件，进入第二绝缘件和第一端开口间的筒状部分内，另一路依次进入第二通气通道和第一通光通道，进入第二绝缘件和第一端开口间的筒状部分内，携带颗粒物进入所述第一通气通道内。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1.分析精度高；

利用通光通道和通气通道的设计，使得惰性气体分别进入通光通道和(第一端开口和第二绝缘件之间的)筒状部分内，使得光路上充满惰性气体，防止了污染物污染光路，从而提高了分析精度；

2.工作可靠性好；

利用第二绝缘件将筒状部分内部分隔为二个部分，仅留通气孔，防止了样品被激发时产生的污染物进入第一承载件内，提高了工作稳定性。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1是根据本发明实施例的便携式火花直读光谱分析方法的流程简图。

具体实施方式

图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

本发明实施例的便携式火花直读光谱分析装置，所述便携式火花直读光谱分析装置包括：

手持探头，所述手持探头包括电极、第一绝缘件和第一承载件，所述电极设置在所述第一绝缘件上，并设置在第一承载件内；

第二承载件和第二绝缘件，所述第二承载件具有两端开口的筒状部分，所述第二绝缘件具有允许所述电极穿过的中心通孔，并设置在所述筒状部分内；所述筒状部分内部被所述第二绝缘件分隔为二个部分，二个部分间通过气体通道连通；

第一通光通道和第一光学窗片，所述第一通光通道相对所述筒状部分的中心轴线倾斜地贯穿所述第二承载件，一端开口处于第二绝缘件和筒状部分的一端开口之间的筒状部分内壁，另一端开口处设置所述第一光学窗片，使得样品上的激发光依次穿过所述筒状部分的一端开口进入筒状部分，之后穿过第一通光通道和第一光学窗片；

第一通气通道，所述第一通气通道贯穿所述第二承载件，一端开口处于第二绝缘件和筒状部分的第一端开口之间的筒状部分内壁；

第二通气通道，所述第二通气通道设置在第二承载件内，一端开口处于第二绝缘件和筒状部分的第二端开口之间的筒状部分内壁，另一端连通所述第一通光通道；

光接收单元，所述光接收单元设置在所述第二承载件的下侧，上侧具有与所述第一光学窗片位置对应的通光口。

为了排出筒状部分内清洁用气体，进一步地，所述第一承载件具有连通所述第一通气通道的另一端开口的第三通气通道，所述第一绝缘件和第一承载件之间具有允许所述筒状部分的第二端开口插入的环形缝隙。

为了固定所述第二承载件，进一步地，所述第一承载件具有沿着轴向延伸的与所述环形缝隙连通的轴向缝隙，连接件连接所述轴向缝隙两侧的第一承载件。

为了提高分析精度，进一步地，所述第二绝缘件的临着所述第一端开口的一端为斜面，自上而下地，所述斜面到所述第一端开口的距离逐渐变大，第一通气通道的上端口、第一通光通道的上端开口和所述第一端开口依次设置。

为了方便地拆装以维护光学窗片，进一步地，所述第二承载件的底端具有凹槽，凹槽底部的宽度大于开口处的宽度；固定板插入所述凹槽底部，将所述光学窗片夹在固定板和第二承载件底端之间，所述固定板具有与所述第一光学窗片位置对应的通孔。

为了提高分析精度，进一步地，所述便携式火花直读光谱分析装置还包括：

第二通光通道和第二光学窗片，所述第二通光通道相对所述筒状部分的中心轴线倾斜地设置在筒状部分下侧的第二承载件内，上端开口处于第一通光通道和第一通气通道的上端开口之间，下端开口处设置所述第二光学窗片；

对应地，所述固定板具有与所述第二光学窗片位置对应的通孔，所述光接收单元的上侧具有与所述第二光学窗片位置对应的通光口。

为了降低气体使用量，进一步地，所述筒状部分的另一端开口的半径小于筒状部分的内径。

为了提高清洁效果以提高分析精度，进一步地，所述第一通气通道的上端开口在具有所述中心轴线的水平面上的投影完全落在所述斜面在所述水平面上的投影内。

图1示意性地给出了根据本发明实施例的光谱分析装置的分析方法的流程图，如图1所示，所述分析方法为：

处于所述筒状部分内的电极放电，样品被激发；

激发光进入所述筒状部分内，并穿过所述第一通光通道和第一光学窗片，进入所述光接收单元内；

惰性气体环绕所述电极地穿过所述第一承载件，进入所述筒状部分内，之后分为二路，一路穿过所述第二绝缘件，进入第二绝缘件和第一端开口间的筒状部分内，另一路依次进入第二通气通道和第一通光通道，进入第二绝缘件和第一端开口间的筒状部分内，携带颗粒物进入所述第一通气通道内，使得筒状部分和通光通道内的激发光光路上充满惰性气体，并带出了筒状部分内由于激发产生的颗粒物，避免了污染激发光光路，提高了分析精度。

为了固定第二承载件，进一步地，利用所述连接件缩小所述轴向缝隙的宽度，所述筒状部分被夹在环形缝隙内，从而将所述第二承载件固定在第一承载件上。

实施例2：

根据本发明实施例1的便携式火花直读光谱分析装置和方法的应用例。

在该应用例中，便携式火花直读光谱分析装置包括手持探头和主机，主机内设置光谱仪等模块；

手持探头包括电极、第一绝缘件和第一承载件，具有尖端的圆柱体电极设置在所述第一绝缘件上，并设置在第一承载件内；所述第一承载件具有允许通气接头插入的第三通气通道，所述第一绝缘件和第一承载件之间具有允许所述筒状部分的第二端开口插入的环形缝隙；所述第一承载件具有沿着轴向延伸的与所述环形缝隙连通的轴向缝隙，连接件连接所述轴向缝隙两侧的第一承载件；利用所述连接件缩小所述轴向缝隙的宽度，所述筒状部分被夹在环形缝隙内，从而将所述第二承载件固定在第一承载件上，通气接头插入第三通气通道并密封；

第二承载件具有两端开口的筒状部分，第一端开口的半径小于第二端开口本经；所述筒状部分内部被第二绝缘件分隔为二个部分，在第二绝缘件的两侧具有沿其中心轴线延伸的凸出部，并具有允许电极穿过贯穿第二绝缘件(包括贯穿凸出部)的中心通孔，第二绝缘件上具有多个允许气体穿过的环绕所述中心通孔的贯穿的通气孔；所述第二绝缘件的临着所述第一端开口的一端为斜面，自上而下地，所述斜面到所述一端开口间的距离变小；

第一通气通道贯穿所述第二承载件，一端开口处于第二绝缘件和筒状部分的第一端开口之间的筒状部分内壁，另一端开口处于所述第二承载件的临着第一承载件的一端端面，并设置通气接头，通气接收外缘设置密封件；所述第一通气通道的上端开口在具有所述中心轴线的水平面上的投影完全落在所述斜面在所述水平面上的投影内；第二通气通道设置在第二承载件内，一端开口处于第二绝缘件和筒状部分的第二端开口之间的筒状部分内壁，另一端连通第一通光通道和第二通光通道；

第一通光通道相对所述筒状部分的中心轴线倾斜地贯穿所述第二承载件，一端开口处于第二绝缘件和筒状部分的第一端开口之间的筒状部分内壁，另一端开口处设置所述第一光学窗片，使得样品上的激发光依次穿过所述筒状部分的一端开口进入筒状部分，之后穿过第一通光通道和第一光学窗片；第二通光通道相对所述筒状部分的中心轴线倾斜地设置在筒状部分下侧的第二承载件内，上端开口处于第一通光通道和第一通气通道的上端开口之间，下端开口处设置所述第二光学窗片；第一通气通道的上端口、第一通光通道的上端开口、第二通光通道的上端开口和所述第一端开口依次设置；所述第二承载件的底端具有第一凹槽，第一凹槽底部的宽度大于开口处的宽度；第一固定板插入所述第一凹槽底部，将所述第一光学窗片和第二光学窗片夹在第一固定板和第二承载件底端之间，所述第一固定板具有分别与所述第一光学窗片和第二光学窗片位置对应的通孔；

光接收单元，所述光接收单元设置在所述第二承载件的下侧，上侧具有分别与所述第一光学窗片和第二光学窗片位置对应的通光口，通光口处分别设置第三光学窗片和第四光学窗片；所述光接收单元的顶端具有第二凹槽，第二凹槽底部的宽度大于开口处的宽度；第二固定板插入所述第二凹槽底部，将所述第三光学窗片和第四光学窗片夹在第二固定板和光接收单元之间，所述第二固定板具有分别与所述第三光学窗片和第四光学窗片位置对应的通孔。

根据本发明实施例的光谱分析装置的分析方法，如图1所示，所述分析方法为：

处于所述筒状部分内的电极放电，样品被激发；

激发光进入所述筒状部分内，并依次穿过所述第一通光通道、第一光学窗片和第三光学窗片，以及依次穿过所述第二通光通道、第二光学窗片和第四光学窗片，进入所述光接收单元内，之后被耦合进光纤送所述光谱仪；

惰性气体环绕所述电极地穿过所述第一承载件，进入所述筒状部分内，之后分为二路，一路穿过所述第二绝缘件上的通气孔，进入第二绝缘件和第一端开口间的筒状部分内，另一路依次进入第二通气通道和第一通光通道(及第二通光通道)，进入第二绝缘件和第一端开口间的筒状部分内，携带颗粒物依次进入所述第一通气通道和第三通气通道内，使得筒状部分和通光通道内的激发光光路上充满惰性气体，并带出了筒状部分内由于激发产生的颗粒物，避免了污染激发光光路，提高了分析精度。

实施例3：

根据本发明实施例1的便携式火花直读光谱分析装置和方法的应用例，与实施例2不同的是：

在一开始激发样品时，惰性气体不开启，光谱仪输出各特征波长处的强度；

判断强度的变化是否低于阈值(阈值的大小根据分析装置使用者对分析结果准确度的可接受程度决定，可接受的准确度越低，阈值越大)；

如果低于阈值，无需开启惰性气体；

如果不低于阈值，则需开启惰性气体，使得惰性气体进入第一承载件和第二承载件上，保持光路上的洁净。