一种微波等离子体炬原子发射光谱仪

摘要

本发明提出了一种微波等离子体炬原子发射光谱仪，微波等离子体炬原子发射光谱仪的微波源系统可产生大功率且连续稳定的微波，功率在0‑1500W范围内可调，微波输出稳定性高，将大功率的微波耦合到匹配的大功率微波等离子体炬光源系统中，激发等离子体的能力更强，等离子体不易被溶剂破坏，可将样品溶液直接雾化进样，从而省去加热去溶装置，极大地简化仪器进样系统，提高了仪器的可靠性，产生的等离子体光源在分光检测系统中更利于捕获检测，生成的光谱分析数据用于元素分析时效果更好，整机性能得到了提升。

权利要求

1.一种微波等离子体炬原子发射光谱仪，其特征在于，包括：大功率微波等离子体炬光源系统，其炬管为一端开放的三管同轴结构；气路控制系统，其用以控制各气瓶向大功率微波等离子体炬光源系统的进气；进样系统，所述气路控制系统控制输出的载气气体还通过进样系统进样处理形成样品，进样系统将样品输出至大功率微波等离子体炬光源系统的内管中；微波源系统，其产生在大功率范围内可调且连续的微波输出；微波传输系统，其用以接收并传输所述微波，并将微波耦合至大功率微波等离子体炬光源系统；分光检测系统，其用以捕获大功率微波等离子体炬光源系统的等离子体激发后的等离子体光源，并生成光谱分析数据；以及检测控制系统，其用以对各系统进行控制并接收处理所述光谱分析数据；

所述大功率微波等离子体炬光源系统包括：内管、中管、外管、耦合针、耦合环、反射机构、隔圈；所述内管、中管、外管同轴设置，所述反射机构连接在中管和外管的底部作为微波反射端，所述耦合环设置在中管外壁上，所述耦合针连接耦合环并将微波耦合到中管和外管之间，所述隔圈设置在内管和中管之间起同轴固定的作用，所述内管、中管、外管和隔圈均为金属材质；在大功率微波等离子体炬光源系统的炬管开放的端面激发形成等离子体；

所述反射机构构造为不可调谐机构，配置所述反射机构的位置使得大功率微波等离子体炬光源系统的腔体深度为1/4微波波长的奇数倍。

2.如权利要求1所述的微波等离子体炬原子发射光谱仪，其特征在于，还包括三维调节装置，其设置在所述微波传输系统上，三维调节装置通过X轴电机、Y轴电机、Z轴电机控制微波传输系统的三维运动，所述大功率微波等离子体炬光源系统与微波传输系统刚性连接。

3.如权利要求2所述的微波等离子体炬原子发射光谱仪，其特征在于，所述微波传输系统包括环形器，三销钉调节器，波导同轴转换器；环形器和三销钉调节器连接，三销钉调节器和波导同轴转换器连接；环形器用以调节接收的微波以使微波转换为单向环形传输形式输出；三销钉调节器用以调节微波输出耦合度；波导同轴转换器通过L29接头将微波耦合至大功率微波等离子体炬光源系统的炬管腔体中。

4.如权利要求1所述的微波等离子体炬原子发射光谱仪，其特征在于，所述微波源系统为连续波功率可调的大功率固态微波源系统，所述微波传输系统为一L29接头，微波源系统的微波输出口通过L29接头与大功率微波等离子体炬光源系统的炬管耦合连接。

5.如权利要求1所述的微波等离子体炬原子发射光谱仪，其特征在于，所述微波源系统包括大功率连续波磁控管和线性电源，所述线性电源用以向大功率连续波磁控管进行高功率供电；改变大功率连续波磁控管内的磁场强度以调节输出所述微波，大功率连续波磁控管通过波导与微波传输系统耦接。

6.如权利要求1所述的微波等离子体炬原子发射光谱仪，其特征在于，所述进样系统包括雾化器、雾室、蠕动泵；雾化器和雾室密封连接，雾室下端和蠕动泵相连，所述雾化器的气体入口输入所述载气气体，样品溶液在雾化器中雾化并混合载气气体形成样品气溶胶进入雾室中，样品气溶胶通过雾室上方的磨口进入内管中。

7.如权利要求1所述的微波等离子体炬原子发射光谱仪，其特征在于，所述进样系统包括雾化器、雾室、加热管、Nafion干燥管、温浴箱；雾化器和雾室密封连接，所述雾化器的气体入口输入所述载气气体，样品溶液在雾化器中雾化并混合载气气体形成样品气溶胶进入雾室中，样品气溶胶通过雾室上方出口进入到加热管中加热，加热后的样品气溶胶经由Nafion干燥管干燥后进入内管中，所述加热管和Nafion干燥管设置于温浴箱内保持恒温工作状态。

8.如权利要求1所述的微波等离子体炬原子发射光谱仪，其特征在于，所述进样系统包括第一三通阀、第二三通阀、样品池、反应池、干燥池，所述第一三通阀的入口用以通入载气气体，第一三通阀的第一出口连接所述第二三通阀的第一入口，第一三通阀的第二出口连接到反应池的气体入口，样品池用以提供样品溶液至反应池中进行反应以形成样品气溶胶，反应池的输出口输出样品气溶胶至干燥池中干燥，干燥池输出口输出干燥后的样品气至第二三通阀的第二入口，第二三通阀的出口连接到内管。

9.如权利要求1所述的微波等离子体炬原子发射光谱仪，其特征在于，所述分光检测系统包括凸透镜、狭缝、准直镜、棱镜、中阶梯光栅、聚焦镜、CCD或ICCD探测器；等离子体光源经过凸透镜进入狭缝，并依次经过准直镜、棱镜、中阶梯光栅、聚焦镜后透射到CCD或ICCD探测器上，CCD或ICCD探测器进行全波范围内的光电转换生成所述光谱分析数据。

10.如权利要求1所述的微波等离子体炬原子发射光谱仪，其特征在于，所述分光检测系统包括凸透镜，狭缝，准直镜，光栅，聚焦镜，光电倍增管或光电二极管阵列或电荷耦合器件或电荷注入器件；等离子体光源经过凸透镜进入狭缝，并依次经过准直镜、光栅、聚焦镜后透射到光电倍增管或光电二极管阵列或电荷耦合器件或电荷注入器件，光电倍增管或光电二极管阵列或电荷耦合器件或电荷注入器件按顺序扫描进行光电转换生成所述光谱分析数据。

说明书

一种微波等离子体炬原子发射光谱仪

技术领域

[0001] 本发明属于样品元素成分检测领域，具体涉及一种用于形成等离子体光源进行光谱分析技术的微波等离子体炬原子发射光谱仪。

背景技术

[0002] 在原子发射光谱分析领域，目前常用的技术为电感耦合等离子体(ICP)原子发射光谱法，以该技术为核心的光谱仪已得到了广泛的应用，仪器种类和型号也非常多样，包括顺序扫描型、全谱直读型等，总体性能满足科研与应用需求。但是，电感耦合等离子体光谱仪价格昂贵，运转和维护费用较高，对于一般的高等院校以及中小企业并不非常适用。此外，电感耦合等离子体原子发射光谱技术对卤素等非金属元素的测定较为困难。因此，寻找既保持电感耦合等离子体光谱仪的优点又克服其不足的新型理想光谱仪成为一个热点。

[0003] 微波等离子体炬光谱仪在一定程度上解决了电感耦合等离子体光谱仪价格昂贵的问题。中国专利局公开号为CN1174991A的发明专利申请中提出一种“微波等离子体炬原子发射光谱仪”，其涉及的光谱仪包括进样系统、雾化系统、去溶系统、等离子体光源、分光系统等，目的在于提高微波等离子体对样品的承受能力。中国专利局公开号为CN1474176A的发明专利申请中提出一种“微波等离子体炬全谱仪”，其涉及的光谱仪包括微波功率源系统，样品引入系统，微波等离子体炬系统，计算机系统等，其为一种全谱仪，实现多元素、多波长同时检测的效果。

[0004] 但是上述两种光谱仪的微波源系统功率范围在0-300W之间，属于低功率范畴，与千瓦级ICP相比，其等离子体激发能力仍然有限，且低功率下的等离子体对溶剂水的耐受力低，需要在进样系统中增加去溶系统将湿气溶胶中所含有的水分去除，常用的进样系统将样品雾化后加热气化再经水冷凝+浓硫酸实现去溶。浓硫酸操作、更换不便，玻璃冷凝器易碎，搭建也须小心谨慎，气密性不佳，无法保证样品分析的长期稳定性，整机性能较低。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的目的是提供一种微波等离子体炬原子发射光谱仪，可以工作在大功率状态，等离子体的激发能力更强，进样系统在样品雾化后可以不用经过去溶而直接进样至炬管中，提升了整机性能。

[0006] 为解决上述问题，本发明提出一种微波等离子体炬原子发射光谱仪，包括：大功率微波等离子体炬光源系统，其炬管为一端开放的三管同轴结构；气路控制系统，其用以控制各气瓶向大功率微波等离子体炬光源系统的进气；进样系统，所述气路控制系统控制输出的载气气体还通过进样系统进样处理形成样品，进样系统将样品输出至大功率微波等离子体炬光源系统的内管中；微波源系统，其产生在大功率范围内可调且连续的微波输出；微波传输系统，其用以接收并传输所述微波，并将微波耦合至大功率微波等离子体炬光源系统；分光检测系统，其用以捕获大功率微波等离子体炬光源系统的等离子体激发后的等离子体光源，并生成光谱分析数据；以及检测控制系统，其用以对各系统进行控制并接收处理所述光谱分析数据。

[0007] 根据本发明的一个实施例，所述大功率微波等离子体炬光源系统包括：内管、中管、外管、耦合针、耦合环、反射机构、隔圈；所述内管、中管、外管同轴设置，所述反射机构连接在中管和外管的底部作为微波反射端，所述耦合环设置在中管外壁上，所述耦合针连接耦合环并将微波耦合到中管和外管之间，所述隔圈设置在内管和中管之间起同轴固定的作用，所述内管、中管、外管和隔圈均为金属材质；在大功率微波等离子体炬光源系统的炬管开放的端面激发形成等离子体。

[0008] 根据本发明的一个实施例，所述反射机构构造为不可调谐机构，配置所述反射机构的位置使得大功率微波等离子体炬光源系统的腔体深度为1/4微波波长的奇数倍。

[0009] 根据本发明的一个实施例，还包括三维调节装置，其设置在所述微波传输系统上，三维调节装置通过X轴电机、Y轴电机、Z轴电机控制微波传输系统的三维运动，所述大功率微波等离子体炬光源系统与微波传输系统刚性连接。

[0010] 根据本发明的一个实施例，所述微波传输系统包括环形器，三销钉调节器，波导同轴转换器；环形器和三销钉调节器连接，三销钉调节器和波导同轴转换器连接；环形器用以调节接收的微波以使微波转换为单向环形传输形式输出；三销钉调节器用以调节微波输出耦合度；波导同轴转换器通过L29接头将微波耦合至大功率微波等离子体炬光源系统的炬管中。

[0011] 根据本发明的一个实施例，所述微波源系统为连续波功率可调的大功率固态微波源系统，所述微波传输系统为一L29接头，微波源系统的微波输出口通过L29接头与大功率微波等离子体炬光源系统的炬管耦合连接。

[0012] 根据本发明的一个实施例，所述微波源系统包括大功率连续波磁控管和线性电源，所述线性电源用以向大功率连续波磁控管进行高功率供电；改变大功率连续波磁控管内的磁场强度以调节输出所述微波，大功率连续波磁控管通过波导与微波传输系统耦接。

[0013] 根据本发明的一个实施例，所述进样系统包括雾化器、雾室、蠕动泵；雾化器和雾室密封连接，雾室下端和蠕动泵相连，所述雾化器的气体入口输入所述载气气体，样品溶液在雾化器中雾化并混合载气气体形成样品气溶胶进入雾室中，样品气溶胶通过雾室上方的磨口进入内管中。

[0014] 根据本发明的一个实施例，所述进样系统包括雾化器、雾室、加热管、Nafion干燥管、温浴箱；雾化器和雾室密封连接，所述雾化器的气体入口输入所述载气气体，样品溶液在雾化器中雾化并混合载气气体形成样品气溶胶进入雾室中，样品气溶胶通过雾室上方出口进入到加热管中加热，加热后的样品气溶胶经由Nafion干燥管干燥后进入内管中，所述加热管和Nafion干燥管设置于温浴箱内保持恒温工作状态。

[0015] 根据本发明的一个实施例，所述进样系统包括第一三通阀、第二三通阀、样品池、反应池、干燥池，所述第一三通阀的入口用以通入载气气体，第一三通阀的第一出口连接所述第二三通阀的第一入口，第一三通阀的第二出口连接到反应池的气体入口，样品池用以提供样品溶液至反应池中进行反应以形成样品气溶胶，反应池的输出口输出样品气溶胶至干燥池中干燥，干燥池输出口输出干燥后的样品气至第二三通阀的第二入口，第二三通阀的出口连接到内管。

[0016] 根据本发明的一个实施例，所述分光检测系统包括凸透镜、狭缝、准直镜、棱镜、中阶梯光栅、聚焦镜、CCD或ICCD探测器；等离子体光源经过凸透镜进入狭缝，并依次经过准直镜、棱镜、中阶梯光栅、聚焦镜后透射到CCD或ICCD探测器上，CCD或ICCD探测器进行全波范围内的光电转换生成所述光谱分析数据。

[0017] 根据本发明的一个实施例，所述分光检测系统包括凸透镜，狭缝，准直镜，光栅，聚焦镜，光电倍增管或光电二极管阵列或电荷耦合器件或电荷注入器件；等离子体光源经过凸透镜进入狭缝，并依次经过准直镜、光栅、聚焦镜后透射到光电倍增管或光电二极管阵列或电荷耦合器件或电荷注入器件，光电倍增管或光电二极管阵列或电荷耦合器件或电荷注入器件按顺序扫描进行光电转换生成所述光谱分析数据。

[0018] 采用上述技术方案后，本发明相比现有技术具有以下有益效果：微波等离子体炬原子发射光谱仪的微波源系统可产生大功率且连续稳定的微波，功率在0-1500W范围内可调，微波源系统输出稳定性高，将大功率的微波耦合到匹配的大功率微波等离子体炬光源系统中，激发等离子体的能力更强，等离子体不易被溶剂破坏，可将样品溶液直接雾化进样，从而省去加热去溶装置，极大地简化仪器进样系统，提高了仪器的可靠性，产生的等离子体光源在分光检测系统中更利于捕获检测，生成的光谱分析数据用于元素分析时效果更好，整机性能得到了提升。

[0019] 大功率下微波等离子体炬原子发射光谱仪整体性能得到了提升，相比低功率下微波等离子体炬原子发射光谱仪而言，卤族元素的检出有明显改善。

[0020] 采用三维调节装置控制微波传输系统进行三维运动，可以对微波耦合到大功率微波等离子体炬光源系统的空间坐标位置(X，Y，Z)进行调节，利于进行等离子体空间能量分布测量，为优化实验条件与研究等离子体物理化学特性提供了可能。

附图说明

[0021] 图1为本发明一个实施例的微波等离子体炬原子发射光谱仪的结构框图；

[0022] 图2为本发明一个实施例的气路控制系统的结构示意图；

[0023] 图3为本发明一个实施例的大功率微波等离子体炬光源系统的结构框图；

[0024] 图4为本发明一个实施例的三维调节装置的结构框图；

[0025] 图5为本发明一个实施例的微波传输系统的结构框图；

[0026] 图6为本发明一个实施例的进样系统的结构框图；

[0027] 图7为本发明另一个实施例的进样系统的结构框图；

[0028] 图8为本发明又一个实施例的进样系统的结构框图；

[0029] 图9为本发明一个实施例的全谱直读型分光检测系统的结构框图；

[0030] 图10为本发明一个实施例的顺序扫描型分光检测系统的结构框图。

具体实施方式

[0031] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

[0032] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

[0033] 参看图1，本发明的微波等离子体炬原子发射光谱仪包括大功率微波等离子体炬光源系统1，气路控制系统7，进样系统5，微波源系统2，微波传输系统3，分光检测系统8，检测控制系统6。

[0034] 本发明的微波等离子体炬原子发射光谱仪使用的微波源系统的功率可以在300W以上，微波源系统输出稳定度高，输出偏移误差小，保证了大功率微波等离子体炬光源系统1工作的稳定性。

[0035] 其中，大功率微波等离子体炬光源系统1的炬管为一端开放的三管同轴结构，该大功率微波等离子体炬光源系统1能够耦合接收大功率状态的微波，在炬管的中管和外管之间形成电磁场驻波，在炬管开口端电场最强激发等离子体，等离子体激发能力更强。气路控制系统7是用来控制各气瓶向大功率微波等离子体炬光源系统1进气，各气瓶包括载气瓶10(内装载气气体)、工作气瓶11(内装维持气)和屏蔽气氧气瓶12(内装屏蔽气体)，在一个实施例中，大功率微波等离子体炬光源系统1可以不需要屏蔽气体时，也可以省去屏蔽气氧气瓶12，各气瓶通过例如金属管或PU(聚胺酯)管等管道和气路控制系统7连接，气路控制系统7接收检测控制系统6的操作指令控制气体流速，气路控制系统7输出后经金属管或PU管的传输分别将载气气体、等离子气体、屏蔽气体通入炬管的内管、中管和外管。其中气路控制系统7控制输出的载气气体还通过进样系统5处理形成样品后进入或送入大功率微波等离子体炬光源系统1的内管中。微波源系统2提供在大功率范围内可调且连续的微波。微波传输系统3接收并转换微波，使得微波和炬管更匹配的耦合，将转换后的微波耦合至大功率微波等离子体炬光源系统1，微波耦合到炬管后，在炬管开放端激发等离子体，形成等离子体光源。分光检测系统4捕获大功率微波等离子体炬光源系统1的等离子体激发后的等离子体光源，并生成光谱分析数据。检测控制系统6在光谱仪中起到控制作用，控制各系统的正常工作，检测控制系统6还接收并处理分光检测系统4输出的光谱分析数据。

[0036] 参看图2，气路控制系统7包括载气质量流量控制器29、维持气质量流量控制器30、氧屏蔽气质量流量控制器31，均接收来自控制系统9的控制信号，对各路气体流量进行控制，利用气体运动热效应对气体流量进行控制，采用转接头与各管路连接，优选的，各管路采用外径6mm的金属或PU气管，在进样品时，载气质量流量控制器29与进样系统5相接，载气质量流量控制器29输出载气气体后通过进样系统5处理，为样品溶液进样提供载气。

[0037] 在一个实施例中，检测控制系统6包括控制系统9和上位机14，上位机14方便用户使用操作软件控制光谱仪，控制系统9可通过网线等传输线与上位机14通讯收发操作指令，通过通讯线与各系统连接，实现收发指令功能控制执行部件，控制系统9输出操作指令给气路控制系统7从而控制气体流速，分光检测系统经光电转换后的电信号(光谱分析数据)传至上位机14进行数据处理，显示并生成光谱图，完成元素测量。

[0038] 参看图3，在一个实施例中，大功率微波等离子体炬光源系统1包括内管15、中管16、外管17、耦合针18、耦合环19、反射机构20、隔圈24。内管15、中管16、外管17同轴装配，内管15通入载气，中管16通入维持气，外管17通入屏蔽气，反射机构20连接在中管16和外管17的底部作为微波反射端，耦合环19紧密贴合在中管16外壁上，耦合针18连接耦合环19并将微波耦合到中管16和外管17之间，微波频率例如是2.45GHz，隔圈设置在内管15和中管16之间起同轴固定的作用，此外还起到中管16和内管15间微波的反射端面的作用，内管15、中管
16、外管17和隔圈24均为金属材质，该结构的炬管内形成有双谐振的电磁场驻波场，适用于大功率和小功率的场合，在本实施例中，大功率微波等离子体炬光源系统1的炬管开放的一端激发等离子体，等离子体28激发能力更强，等离子体28由焰根21、焰核22、焰尾23组成；焰核22一般为最佳分析区，样品气溶胶在焰根部21经气化和原子化后焰核22受激发发射出各元素的特征发射。

[0039] 在一个实施例中，也可以采用内管15为石英材质，中管16和外管17为金属材质的大功率微波等离子体炬光源系统1。本实施例的大功率微波等离子体炬光源系统1是实现炬管大功率微波耦合从而获得更强等离子体28激发功能的一个具体实施方案，可以理解，其他能够实现该功能的大功率微波等离子体炬光源系统也可以用到本发明中去，微波耦合方式也并不限于耦合针18和耦合环19的方式，微波例如也可以通过波导耦合到中管和外管之间。

[0040] 较佳的，大功率微波等离子体炬光源系统1的反射机构20构造为不可调谐机构，配置反射机构20的位置使得大功率微波等离子体炬光源系统1的腔体深度为1/4微波波长的奇数倍，使得在炬管开放端面的电场强度最强，实现最强等离子体激发，可以保证等离子体工作重复性，而且该结构的炬管更利于散热，提高等离子体工作性能。此外，为避免待测样品进样溶液残留对炬管的腐蚀，提高炬管的使用寿命，还对炬管进行独特的防腐蚀处理。

[0041] 参看图4，在进一步的实施例中，光谱仪还包括三维调节装置13，设置在所述微波传输系统3上并通过X轴电机37、Y轴电机38、Z轴电机39调节控制微波传输系统3的三维运动，大功率微波等离子体炬光源系统1与微波传输系统3刚性连接。由于分光检测系统4的空间位置固定，等离子体28的形态因样品不同而调整，为了保证检测条件的优化，在微波传输系统3下方加装三维调节装置13，当然并不限制于下方，三维调节装置13安装在可以使得微波传输系统3进行三维运动的任意方位上都可以，利用大功率微波等离子体炬光源系统1与微波传输系统3的连体性实现炬管的三维调节。三维调节装置13可以进行炬管空间坐标位置(X，Y，Z)调节，利于进行等离子体空间能量分布测量，为优化实验条件与研究等离子体物理化学特性提供了可能。

[0042] 在一个实施例中，微波源系统2包括大功率连续波磁控管和线性电源(图中未示出)，线性电源为大功率连续波磁控管进行高功率供电，可选的，线性电源为开关电源，采用水冷却装置冷却磁控管保证工作稳定性；改变大功率连续波磁控管内的磁场强度以调节输出微波，大功率连续波磁控管通过波导与微波传输系统耦接，微波源系统输出功率可在0-1500W连续可调，稳定度优于±0.5％，微波源系统为连续波输出模式，输出微波频率为
2.45GHz。参看图5，和本实施例的微波源系统2耦接的微波传输系统3例如可以包括环形器
25、三销钉调节器26、波导同轴转换器27。环形器25和三销钉调节器26的连接方式优选为刚性连接，三销钉调节器26和波导同轴转换器27的连接方式优选为刚性连接；环形器25用以调节使接收的微波以使微波转换为单向环形传输形式输出；三销钉调节器26用以调节微波输出耦合度；波导同轴转换器27通过L29(一种射频同轴连接器的型号)接头将微波耦合至大功率微波等离子体炬光源系统1的炬管中。微波源系统产生微波信号传入微波传输系统
3，通过调节三销钉调节器26确保负载(炬管)与微波传输系统3阻抗匹配，波导同轴转换器
27通过L29接头将微波信号耦合进炬管中，在炬管内部反射，刚性连接优选为平面贴合后通过螺丝穿孔旋紧。当然，图5示出的微波传输系统也可以用于传输其他可以结合的功率可调微波源系统产生的微波。

[0043] 在一个实施例中，微波源系统2为连续波功率可调的大功率固态微波源系统(图中未示出)，所述微波传输系统3为一L29接头，微波源系统2的微波输出口通过L29接头与大功率微波等离子体炬光源系统的炬管耦合连接。微波源系统2采用LDMOS(横向扩散金属氧化物半导体)大功率固态功率器件进行多路合成输出微波，使用高精度定向耦合器与检波器保证输出信号的准确性，使用温度反馈补偿电路保证输出功率的稳定性，微波源系统输出功率可在0-1500W连续可调，稳定度优于±0.5％，微波源系统为连续波输出模式，输出微波频率为2.45GHz。将固态微波源耦合到大功率微波等离子体炬光源系统的炬管，炬管可以通过L29接头与固态微波源系统直接耦合连接，解决了现有技术中微波传输线缆发热的情况，节省了仪器空间，同时无需水冷却装置，仪器摆放搬运更加便捷。

[0044] 参看图6，在一个实施例中，进样系统5为一种直接雾化进样装置，进样系统包括雾化器41、雾室40、蠕动泵43，雾化器41例如是气动雾化器或者OneNeb雾化器(基于分散流技术的一种雾化器)，雾室40可以是单道或者双道旋流，其中雾化器41的气体入口连接气路控制系统7的载气气体管路接收载气气体，将样品溶液提升至雾化器41内雾化并进入雾室40中，雾化器41与雾室40优选采用卡扣旋紧连接保证气密性，雾室40上方例如配置为12号球形磨口42，12号球形磨口42与内管15下方接口相接，将雾化后的样品溶液气溶胶通入内管15，雾室40下端通过泵管与蠕动泵43相连，在雾室40内，大颗粒样品液体沿着壁面滑落形成废液经蠕动泵43排出，若采用OneNeb雾化器，样品溶液提升需要靠蠕动泵43驱动进入雾化器内。与背景技术相比，本发明光谱仪简化了进样系统，无需浓硫酸干燥池和加热冷凝装置，提高了装置便携性。

[0045] 参看图7，在一个实施例中，进样系统包括雾化器41、雾室40、加热管59、Nafion干燥管(高氟化离子交换树脂材质的干燥管)60和温浴箱61，样品溶液在雾化器41中雾化并混合载气气体形成样品气溶胶进入雾室40后，小颗粒气溶胶上升雾室40上方出口，通过玻璃管路进入加热管59，加热管59优选为石英材质，由加热丝和隔热棉控温，温浴箱61为Nafion干燥管60提供最佳的工作温度，加热管59和Nafion干燥管60放置于温浴箱61中保持恒温工作状态，加热后的样品气溶胶经Nafion干燥管60去除其中的水汽，干燥后的样品进入大功率微波等离子体炬光源系统1中。

[0046] 参看图8，在一个实施例中，进样系统5是一种气体发生装置，包括三通阀32、三通阀33、样品池34、反应池35、干燥池36，三通阀32的入口用以通入载气气体，三通阀32的第一出口连接三通阀33的第一入口，三通阀32的第二出口连接到反应池35的气体入口，样品池34用以提供样品溶液至反应池35中进行反应以形成样品气溶胶，反应池35的输出口输出样品气溶胶至干燥池36中干燥，干燥池36输出口输出干燥后的样品气至三通阀33的第二入口，三通阀33的出口连接到内管。样品池34优选采用玻璃器皿，例如可以为注射器，用于贮存样品溶液；反应池35优选采用玻璃器皿，为样品溶液的反应场所，反应池35中有一个搅拌棒，并在恒温加热磁力搅拌器进行加热搅拌，样品池34通过注射器穿过反应池35表面的橡胶密封盖连接，反应池35反应产生的气体经过玻璃管通入干燥管36，干燥管36内可以为浓硫酸，经干燥后的气体经过三通阀33进入内管15分析。将本实施例的进样系统用在本发明的光谱仪中，用于检测卤族元素(气体形式)，相比低功率光谱仪，本发明的光谱仪对卤素检出有明显改善，同时采用氦气或其他惰性气体作为载气和维持气可以对气体和干气溶胶样品做全元素分析检测，为食品安全和环境检测提供了一种便捷的分析检测和溯源平台。

[0047] 参看图9，在一个实施例中，分光检测系统3包括凸透镜52、狭缝53、准直镜58、棱镜57、中阶梯光栅55、聚焦镜56、CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件，一种图像传感器)/ICCD(强化电荷耦合器件)探测器54。分光检测系统4的光纤或光筒8对准等离子体的焰核22最佳分析区，光纤或光筒8采用光学平台或者机械结构固定，用于采集被测元素被激发产生的光，也就是等离子体光源51与分光检测系统4的光纤入口相对，等离子体光源51经过凸透镜52进入狭缝53，经过准直镜58的光束准直调节光束质量，之后经过棱镜57的色散再照射到中阶梯光栅55上，光束经聚焦镜56汇聚后透射到CCD或ICCD探测器54上，CCD或ICCD探测器54实现全波范围内的光电转换，经光电转换后的电信号(光谱分析数据)传至上位机
14进行数据处理，显示并生成光谱图，完成元素测量，可同时获得待测元素的全谱数据，大大缩减了测试时间和测试成本。

[0048] 参看图10，在一个实施例中，分光检测系统4包括凸透镜45，狭缝46，准直镜50，光栅48，聚焦镜49，光电倍增管或光电二极管阵列或电荷耦合器件或电荷注入器件54。等离子体光源44与凸透镜45正对，经过凸透镜45进入狭缝46，经过准直镜50的光束准直调节光束质量，再照射到光栅48上，光束经聚焦镜49汇聚后透射到光电倍增管或光电二极管阵列或电荷耦合器件或电荷注入器件47上，光电倍增管或光电二极管阵列或电荷耦合器件或电荷注入器件47按顺序扫描进行光电转换，经光电转换后的电信号(光谱分析数据)传至上位机14进行数据处理，显示并生成光谱图，完成元素测量。

[0049] 本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。