專利名稱：交變縱向磁場塞曼效應(yīng)測汞儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于一種改進的利用塞曼效應(yīng)來測定汞元素的理化分析檢測儀器。
測汞儀廣泛用于治金、地質(zhì)、環(huán)保、防疫、商檢、化工等部門。目前國內(nèi)廠家所生產(chǎn)的測汞儀，不外乎冷原子吸收和原子熒光兩種。它們的共同特點是被測試樣都必須經(jīng)過一番化學或物理方法的預(yù)處理，這樣不僅試樣在處理過程中易遭污染和損耗而帶來測定誤差，而且處理試樣既費時又費力，還費試劑，同時會對操作實驗人員產(chǎn)生一定的毒害。
目前國外又推出一種利用塞曼效應(yīng)來測定汞的儀器，比較典型的如日本日立公司生產(chǎn)的“日立——51”型測汞儀。塞曼(ZEEMAN)效應(yīng)也叫蔡曼效應(yīng)，是一種磁光效應(yīng)，是目前世界上應(yīng)用來測定汞成份的最有效的方法之一?！叭樟ⅰ?1”型測汞儀的特點是采用恒定橫向磁場塞曼效應(yīng)，試樣無需預(yù)處理即可直接加熱至原子化而進行測定。但恒定橫向磁場塞曼效應(yīng)測汞儀所采用的磁鐵為永久磁鐵，磁場強度不隨時間而發(fā)生變化，磁力線與儀器光軸方向是相互垂直的，這樣，汞在磁場中特征普線會分裂為π線和兩條±δ線，就必須用旋轉(zhuǎn)的檢偏器(羅匈棱鏡)將π線和兩條±δ線分開后，再使它們分別進入有被測試樣原子蒸氣的吸收池，對被測試樣進行測定。因此，目前利用塞曼效應(yīng)來測定汞的儀器中，都必須使用檢偏器，不僅成本高，制作復(fù)雜，而且，會造成能量損耗，使儀器信噪比惡化，直接影響到儀器的測定精度。另外，要制作高磁場強度的永久磁鐵，其制做費用較高，也會加大儀器的總造價。
本實用新型的目的是研制一種不需要檢偏器(羅匈棱鏡)，并且具有測定方便、快速、準確和成本低廉的塞曼效應(yīng)測汞儀。
本實用新型的技術(shù)方案是用交流電磁鐵取代永久磁鐵來使汞特征普線產(chǎn)生塞曼效應(yīng)，進而對試樣汞進行定量測定。為了實現(xiàn)這一技術(shù)方案，本實用新型設(shè)計了一個由交流電磁鐵和汞放電燈構(gòu)成的既能使汞特征普線在其磁場中產(chǎn)生塞曼位移，又只能在光軸方向觀察到±δ線，而無需使用檢偏器的交變縱向磁場塞曼效應(yīng)裝置。該裝置的交流電磁鐵兩磁極彼此相對，中間相隔2至5毫米的距離，在一磁極的中心開有一透光的錐形孔，其小孔朝向另一磁極，口徑為2至5毫米，大孔朝向磁鐵外部的聚光透鏡，口徑為8至14毫米；在交流電磁鐵兩磁極之間安放一個汞放電燈，使汞放電燈中心對準磁極上的錐形孔，其光軸方向與磁力線平行；該汞放電燈的兩頭為球形，球形部分的直徑為6至15毫米，中間為棒形，棒形部份直徑為2－4毫米，長度為20至40毫米，其中棒形部份置于交流電磁鐵兩磁極之間，球形部份置于磁極之外；汞放電燈的電極安裝在它的兩頭球形內(nèi)。
交流電磁鐵用市電作為電源，其兩磁極之間的磁場強度為10000高斯到16000高斯；汞放電燈的供電電壓為1000至1300伏特，頻率為1.5KH。
本實用新型的優(yōu)點在于，由于采用了特別設(shè)計的由交流電磁鐵和置于其磁極之間汞放電燈所組成的交變縱向磁場塞曼效應(yīng)裝置，就使得汞放電燈發(fā)出的汞特征普線的光軸方向與磁場磁力線方向能相互平行，這樣，相對于光軸方向來說，磁鐵的磁場就是一個所謂的“交變縱向磁場”。而交變磁場在電源的每一交流變化周期中，均可獲得瞬時零磁場，此時在磁場中光源的光既不會產(chǎn)生譜線塞曼位移，又處于吸收線輪廓中心，有最大的吸收系數(shù)，此時的光就取代了恒定橫向磁場中的π線，產(chǎn)生背景吸收和原子吸收；隨著時間的變化，零磁場消失，此時在磁場中的光產(chǎn)生塞曼位移，普線分裂為π線和±δ線，但由于交變縱向磁場在光軸方向只能觀察到±δ線，因此，就可完全取消用于分開π線和±δ線的檢偏器。另外，用交流電磁鐵取代高磁場強度的永久磁鐵，降低了儀器的成本。
本實用新型的積極效果在于，由于不需要檢偏器，就避免了光能量的損失和檢偏器旋轉(zhuǎn)時所造成的信噪比惡化，使得該儀器的靈敏度小于1ppb，可滿足微量汞的測定要求。


圖1為交變縱向磁場塞曼效應(yīng)裝置示意圖；圖2為交變縱向磁場塞曼效應(yīng)裝置俯視圖；圖3為交變縱向磁場塞曼應(yīng)測汞儀方框圖。其中，1、交流電磁鐵，2、錐形孔，3、磁極，4、開錐形孔的磁極，5、電磁鐵線圈，6、汞放電燈，7、聚光透鏡。
實施例首先制作一個由交流電磁鐵和汞放電燈組成的交變縱向磁場塞曼裝置。具體制作為，(1)用加工改制過的E型硅鋼片和漆包線繞制一個用市電作為電源的交流電磁鐵。該電磁鐵的兩磁極彼此相對，中間相隔3.5毫米的距離，在一磁極的中心開一透光的錐形孔，小孔口徑為3.5毫米，朝向另一磁板，大孔口徑為10毫米，朝向磁鐵外部的聚光透鏡。交流電磁鐵硅鋼片的規(guī)格和線圈的匝數(shù)要滿足兩磁極之間的磁場強度達到13000高斯；(2)汞放電燈用石英玻璃材料制作成啞鈴形，即兩頭呈球形，中間呈棒形，兩頭球形的直徑為10毫米，中間棒形的直徑為3毫米，長度為30毫米，在兩頭球形部分裝有放電電極，整個汞燈內(nèi)充有汞蒸氣；(3)把制作好的交流電磁鐵和汞放電燈組合安裝起來，即把汞放電燈的棒形部份置于交流電磁鐵的兩磁極之間，球形部份露于磁極之外，并讓置于兩磁極之間的棒形部份的中心對準磁極上所開的錐形孔。
然后制作儀器的其它部份，包括電熱原子化器吸收池，光電轉(zhuǎn)換倍增管，放大電路；讀數(shù)顯示器等。
通過把各部份按照設(shè)計要求組合連接安裝起來，就做成了一臺完整的，可獨立使用的交變縱向磁場塞曼效應(yīng)測汞儀。經(jīng)過實測，該儀器的主要技術(shù)指標達到1、靈敏度小于1ppb；2、測定精度(RSD)小于5％。
權(quán)利要求1.一種塞曼效應(yīng)測汞儀，其特征在于，使汞特征普線發(fā)生塞曼分裂的裝置是由交流電磁鐵和汞放電燈構(gòu)成，交流電磁鐵的兩磁極彼此相對，其中有一磁極的中心開有一透光的錐形孔，小孔朝向另一磁極，大孔朝向聚光透鏡，汞放電燈置于兩磁極之間，并對準磁極上的錐形孔，其光軸方向與磁力線平行。
2.按照權(quán)利要求1所述的塞曼效應(yīng)測汞儀，其特征在于，兩磁極之間的距離為2至5毫米，在磁極上所開的錐形孔，其小孔口徑為2至5毫米，大孔口徑為8至14毫米。
3.按照權(quán)利要求1所述的塞曼效應(yīng)測汞儀，其特征在于，汞放電燈的兩頭呈球形，中間呈棒形，電極安置在兩頭球形內(nèi)，棒形部分直徑為2至4毫米，長度20至40毫米，球形部分直徑為6至15毫米。
專利摘要一種改進的塞曼效應(yīng)測汞儀，即交變縱向磁場塞曼效應(yīng)測汞儀。它可以廣泛用于冶金、地質(zhì)、環(huán)保、防疫、商檢、化工等部門對微量汞進行直接取樣測定。其改進之處是使汞特征普線發(fā)生塞曼分裂的裝置由交流電磁鐵和汞放電燈構(gòu)成，交流電磁的兩磁極彼此相對，其中有一磁極的中心開有一透光的錐形孔，小孔朝向另一磁極，大孔朝向聚光透鏡，汞放電燈置于兩磁極之間，并對準磁極上的錐形孔，其光軸方向與磁力線平行。
文檔編號G01N21/65GK2084617SQ9021847
公開日1991年9月11日 申請日期1990年8月21日 優(yōu)先權(quán)日1990年8月21日
發(fā)明者何長一, 李貴學 申請人:何長一, 劉毓柯