CN106990197A

CN106990197A - 双通道火焰光度检测器

Info

Publication number: CN106990197A
Application number: CN201610038071.XA
Authority: CN
Inventors: 徐章程
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2016-01-20
Filing date: 2016-01-20
Publication date: 2017-07-28

Abstract

本发明提供一种双通道火焰光度检测器，包括：火焰光产生部，产生火焰光；和火焰光检测部，对火焰光进行检测，包括：通光窗口，通过一部分火焰光；透镜组，收集通过通光窗口的火焰光以将其转换为平行光；分束器，将平行光分成第一束光和第二束光；光学滤光器，包括第一和第二光学滤光器，分别通过第一和第二波长范围内的光；和光电探测器，包括第一光电探测器和第二光电探测器，分别对通过第一和第二光学滤光器的光进行光电转换。该双通道火焰光度检测器能同时检测两个不同波长范围内的光信号。相比单通道火焰光度检测器，该双通道火焰光度检测器无需更换滤光器，检测效率高，并解决了由于更换滤光器而造成的***污染和数据重复性差等问题。

Description

双通道火焰光度检测器

技术领域

本发明涉及气体检测技术领域，特别涉及一种对含磷、硫的有机化合物和气体硫化物特别敏感的高灵敏度、高选择性的火焰光度检测器。

背景技术

目前在气相色谱仪中广泛使用的火焰光度检测器是一种对含磷、含硫化合物有高度选择性、高灵敏度的检测器，典型地用于检测含磷或含硫有机化合物的存在。并且，这样的火焰光度检测器通常为单通道火焰光度检测器。

图1是传统的单通道火焰光度检测器的结构示意图。图1所示的单通道火焰光度检测器由氢焰和光度两部分构成。氢焰部分主要包括火焰喷嘴1、载气进道2、点火器3、氧气或空气进道4、氢气进道5等。光度部分主要包括石英窗口6、透镜组7、带通滤光片8、光电探测器9等。在图1所示的单通道火焰光度检测器中，通过气相色谱仪的色谱柱分离出的未知物经由载气进道2随着N₂或He气等载气导入到火焰喷嘴1处，与通过氧气或空气进道4通入的O₂或空气和通过氢气进道5通入的H₂混合后被点火器3点燃，产生火焰光。一部分火焰光通过石英窗口6后经由透镜组7中的透镜71会聚和透镜72平行化后入射至带通滤光片8，经过带通滤光片8滤光后的平行光经由光电探测器9(光电倍增管等)接收并转换成电信号。

在图1所示的传统的单通道火焰光度检测器中，当检测含磷有机化合物时，采用中心波长为526nm附近的带通滤光片，当检测含硫有机化合物中时，采用中心波长为394nm附近的带通滤光片。由于一次只能使用一块滤光片，因而用户无法一次对含磷有机化合物和含硫有机化合物进行检测，必须根据需要拆换滤光片分别对含磷有机化合物和含硫有机化合物进行测量。这对用户来说，拆装滤光片比较麻烦和费时，而且在拆装时可能对光学元件带来一定的污染，并且拆装也是使得仪器的稳定性和测量重复性受到影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种双通道火焰光度检测器，该双通道火焰光度检测器一次可以使用两个光学滤光器，能够同时检测两个不同波长范围内的光信号，因而无需更换光学滤光器就能够实现一次对含有不同元素的被测物(例如，有机化合物)的含量进行检测，从而提高检测效率，给用户带来方便；并且，由于无需更换光学滤光器，可以避免由于更换滤光片而造成的光学***的污染；此外，由于无需更换光学滤光器，光学元器件全部固定在光路中，仪器的稳定性和测量数据的重复性也可以得到改善。

为达到上述目的，本发明提供一种双通道火焰光度检测器，包括：火焰光产生部，该火焰光产生部用于产生火焰光；以及火焰光检测部，该火焰光检测部用于对火焰光进行检测，包括：通光窗口，该通光窗口用于通过一部分火焰光；透镜组，该透镜组收集通过通光窗口的火焰光，以将该火焰光转换为平行光；分束器，该分束器用于将平行光分成两束光，两束光中的一束光作为第一束光，且另一束光作为第二束光；光学滤光器，该光学滤光器包括第一光学滤光器和第二光学滤光器，第一光学滤光器用于通过来自第一束光的第一波长范围内的光，第二光学滤光器用于通过来自第二束光的第二波长范围内的光；以及光电探测器，该光电探测器包括第一光电探测器和第二光电探测器，第一光电探测器对通过第一光学滤光器的光进行光电转换，第二光电探测器对通过第二光学滤光器的光进行光电转换。

该双通道火焰光度检测器中，分束器为半透半反镜。

该双通道火焰光度检测器中，分束器将平行光分成反射光和透射光，分束器的反射率与透射率不相等。

该双通道火焰光度检测器中，第一光学滤光器和第二光学滤光器为带通滤光片。

该双通道火焰光度检测器中，第一波长范围是适合于测量含有第一元素的被测物含量的波长范围，第二波长范围是适合于测量含有第二元素的被测物含量的波长范围。

该双通道火焰光度检测器中，被测物为有机化合物。

该双通道火焰光度检测器中，第一元素为磷，第二元素为硫。

该双通道火焰光度检测器中，第一光电探测器和第二光电探测器是光电倍增管、光电二极管或光电三极管。

该双通道火焰光度检测器中，透镜组包括第一透镜和第二透镜，第一透镜汇聚通过通光窗口的火焰光，第二透镜将经过第一透镜汇聚的火焰光平行化。

该双通道火焰光度检测器中，通光窗口为石英窗口或玻璃窗口。

如上所述，采用根据本发明的双通道火焰光度检测器，用户无需更换光学滤光器就能够实现一次对被测物(例如，有机化合物)中的两种被测元素进行检测，检测效率高，并且，可以解决由于更换光学滤光器而造成的光学***污染、仪器的稳定性和测量数据的重复性差等的问题。

附图说明

当结合附图一起阅读时，从下面的详细说明，实施例的其它目的和进一步特征将变得显而易见，其中：

图1是传统的单通道火焰光度检测器的结构示意图；

图2是根据本发明的实施例的双通道火焰光度检测器的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明的内容，以下结合附图，通过具体实施例的说明，对本发明进行更加深入而具体的介绍。

图2所示的双通道火焰光度检测器包括火焰光产生部和火焰光检测部。火焰光产生部用于产生火焰光，其主要包括火焰喷嘴21、载气进道22、点火器23、氧气或空气进道24、氢气进道25等。火焰光检测部主要包括通光窗口26、透镜组27、分束器28、第一光学滤光器29、第二光学滤光器30、第一光电探测器31和第二光电探测器32等。

在图2所示的双通道火焰光度检测器中，通过气相色谱仪的色谱柱分离出的未知物经由载气进道22随着N₂或He气等载气被导入到火焰喷嘴21处，与经由氧气或空气进道24导入的O₂或空气和经由氢气进道25导入的H₂混合后被点火器23点燃，从而产生火焰光。

所产生的火焰光中的一部分通过通光窗口26，实施例中，通光窗口26是石英窗口或玻璃窗口。透镜组27的第一透镜271汇聚通过通光窗口26的火焰光，第二透镜272将经过第一透镜271汇聚的火焰光平行化。换句话说，透镜组27收集通过通光窗口26的火焰光，以将该火焰光转换为平行光。

之后，平行光经由分束器28被分成两束光，两束光中的一束光称为第一束光，且另一束光称为第二束光。实施例中，分束器28例如是能够将平行光分成反射光和透射光的分束镜，其中，反射光作为第一束光或者第二束光，相应地，透射光则作为第二束光或者第一束光。作为分束器28的分束镜的透射率和反射率可以相等也可以不相等，也就是说，第一束光占平行光的比例与第二束光占平行光的比例可以相等也可以不相等。例如，若分束镜采用半透半反镜，则透射率为50％，反射率为50％，那么第一束光占平行光的比例与第二束光占平行光的比例相等。另外，若采用透射率为70％，反射率为30％的分束镜，则第一束光占平行光的比例与第二束光占平行光的比例不相等。可根据实际测量的需要来选择具有相应的透射率和反射率的分束镜，本发明在此不作限定。在以下对图2的说明中，以经由分束器28透射的光(透射光)作为第一束光，而经由分束器28反射的光(反射光)作为第二束光为例来进行说明，但不限于此。

如图2所示，第一束光入射至第一光学滤光器29，且第二束光入射至第二光学滤光器30。第一光学滤光器29和第二光学滤光器30具有波长选择性，其中，第一光学滤光器29允许其所接收的第一束光中的第一波长范围内的光通过，而将第一束光中的第一波长范围外的光滤除，第二光学滤光器30允许其所接收的第二束光中的第二波长范围内的光通过，而将第二束光中的第二波长范围外的光滤除。也就是说，第一光学滤光器29能够通过来自第一光束的第一波长范围内的光，第二光学滤光器30能够通过来自第二光束的第二波长范围内的光。这里，第一波长范围是适合于测量含有第一元素的被测物(例如，有机化合物)含量的波长范围，第二波长范围是适合于测量含有第二元素的被测物(例如，有机化合物)含量的波长范围。需要提及的是，这里，测量被测物含量包括检测被测物的有无(即，定性测量)和测量被测物的具体含有量(即，定量测量)。实施例中，第一光学滤光器29和第二光学滤光器30可以采用带通滤光片。例如，假设含有第一元素的被测物是含磷的有机化合物，含有第二元素的被测物是含硫的有机化合物，那么第一光学滤光器29可以选择采用中心波长为526nm附近的带通滤光片，第二光学滤光器30可以选择采用中心波长为394nm附近的带通滤光片。当然，含有第一元素的被测物也可以是含硫的有机化合物，而含有第二元素的被测物是含磷的有机化合物，则第一光学滤光器29和第二光学滤光器30可以相应地选择中心波长分别为394nm和526nm附近的带通滤光片。当然，第一元素和第二元素也不仅限于磷或硫，例如，本发明的双通道火焰光度检测器也可以用于同时对非含磷或硫的有机物的测量。因此，第一波长范围和第二波长范围可以根据被测物的种类而适当地进行选定。这里，第一波长范围与第二波长范围可以彼此不同，也可以相互接近，视具体应用情况而定。

随后，通过第一光学滤光器29的第一波长范围内的光由第一光电探测器31接收并进行光电转换为电信号，通过第二光学滤光器30的第二波长范围内的光由第二光电探测器32接收并进行光电转换为电信号。实施例中，第一光电探测器31和第二光电探测器32可以采用诸如光电倍增管、光电二极管或光电三极管等的光电探测器，本发明在此不作限定。

类似地，也可以将图2中经由分束器28透射的光作为第二束光，而经由分束器28反射的光作为第一束光，那么相应地，光学滤光器29为第二光学滤光器，其具有第二波长范围，光学滤光器30为第一光学滤光器，其具有第一波长范围，并且光电探测器31为第二光电探测器，且光电探测器32为第一光电探测器。

综上所述，可以看出，根据本发明的双通道火焰光度检测器中由于采用了一个分束器和两个光学滤光器和两个光电探测器，因而无需更换滤光器就能够实现一次对含有不同元素的被测物进行检测，尤其是对含磷和/或含硫有机化合物进行检测，从而给用户带来方便且节省时间；并且，由于无需更换滤光器，可以避免用户对光学元件的污染，光学元器件全部固定在光路中，仪器的稳定性和测量的重复性也可以得到改善。此外，在根据本发明的双通道火焰光度检测器的两个光学检测通道可以共用一套光学透镜组和相应的冷却装置(图2中未示出)，比同时采用两套单通道火焰光度检测器时制造成本低，***结构紧促稳定。

虽然经过对本发明结合具体实施例进行描述，对于本领域的技术技术人员而言，根据上文的叙述后作出的许多替代、修改与变化将是显而易见。因此，当这样的替代、修改和变化落入附后的权利要求的精神和范围之内时，应该被包括在本发明中。

Claims

1.一种双通道火焰光度检测器，其特征在于，包括：

火焰光产生部，所述火焰光产生部用于产生火焰光；以及

火焰光检测部，所述火焰光检测部用于对所述火焰光进行检测，包括：

通光窗口，所述通光窗口用于通过一部分所述火焰光；

透镜组，所述透镜组收集通过所述通光窗口的所述火焰光，以将所述火焰光转换为平行光；

分束器，所述分束器用于将所述平行光分成两束光，所述两束光中的一束光作为第一束光，且另一束光作为第二束光；

光学滤光器，所述光学滤光器包括第一光学滤光器和第二光学滤光器，所述第一光学滤光器用于通过来自所述第一光束的第一波长范围内的光，所述第二光学滤光器用于通过来自所述第二光束的第二波长范围内的光；以及

光电探测器，所述光电探测器包括第一光电探测器和第二光电探测器，所述第一光电探测器对通过所述第一光学滤光器的光进行光电转换，所述第二光电探测器对通过所述第二光学滤光器的光进行光电转换。

2.如权利要求1所述的双通道火焰光度检测器，其特征在于，

所述分束器为半透半反镜。

3.如权利要求1所述的双通道火焰光度检测器，其特征在于，

所述分束器将所述平行光分成反射光和透射光，所述分束器的反射率与透射率不相等。

4.如权利要求1所述的双通道火焰光度检测器，其特征在于，

所述第一光学滤光器和所述第二光学滤光器为带通滤光片。

5.如权利要求1所述的双通道火焰光度检测器，其特征在于，

所述第一波长范围是适合于测量含有第一元素的被测物含量的波长范围，所述第二波长范围是适合于测量含有第二元素的被测物含量的波长范围。

6.如权利要求5所述的双通道火焰光度检测器，其特征在于，

所述被测物为有机化合物。

7.如权利要求5所述的双通道火焰光度检测器，其特征在于，

所述第一元素为磷，所述第二元素为硫。

8.如权利要求1所述的双通道火焰光度检测器，其特征在于，

所述第一光电探测器和所述第二光电探测器是光电倍增管、光电二极管或光电三极管。

9.如权利要求1所述的双通道火焰光度检测器，其特征在于，

所述透镜组包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜汇聚通过所述通光窗口的所述火焰光，所述第二透镜将经过所述第一透镜汇聚的所述火焰光平行化。

10.如权利要求1所述的双通道火焰光度检测器，其特征在于，

所述通光窗口为石英窗口或玻璃窗口。