CN103868871A - 一种浓度分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种浓度分析方法，先对待测样品预处理，再将待测元素转化为其气态化合物，然后将待测元素的气态化合物由载气引入所述多次反射光谱吸收腔室，探测所述腔室内的激光功率的衰减，得到气体激光吸收光谱线，进而计算出所述待测元素气态化合物的浓度；本发明方法直接采用分子吸收光谱线进行分析,无需色谱柱等仪器耗材、无需原子化炉或离子化炉等附件、且不受背景吸收和荧光干扰;本发明方法以样品对光的绝对吸收来进行分析，无需如原子光谱等那样频繁的制作测量标准曲线，不仅可以简化测量流程，还能够大幅度延长标定周期实现即时测量，从而方便实现测量自动化和便携化。该方法还分析速度快、设备成本低、灵敏度高和测量准确。

Description

一种浓度分析方法

技术领域

本发明涉及一种浓度分析方法，属于化学元素浓度分析技术领域。

背景技术

在社会生产和科学研究中经常需要对相关材料及矿物的化学元素进行定性和定量的检测分析，其中能够实现对元素进行定量分析的方法很多，可以分为直接分析和间接分析两大类。

直接分析方法是以样品中元素的初始存在形态进行分析，间接分析方法则需要改变样品中元素的初始存在形态后再进行分析。

目前，X射线荧光光谱法（XRF）是在现场勘探行业中最常用的一种用于对元素进行定量分析的直接分析方法，该方法采用X荧光能量色散或波长色散原理，不需要取样及破坏待测样品，可现场对矿石成分进行直接检测分析，但其在空气环境中对原子量低于23的轻元素鉴别能力弱，需要选配充氦装置，增加了仪器附加成本和分析流程；再者，采用XRF法测量时必须与被测样品直接接触，易形成二次污染；另外，X射线的辐射危害较大，长期使用将会对操作人员的身体造成损害。

但是，对于大多数的元素而言，均没有办法采用直接分析法进行元素的检测及测定。尤其是对于性质较为特殊的第IV、V、VI族元素而言，其多价态以及易在不同价态间转换的特性，不易使用直接分析法进行测定。现有技术中常采用的方式即是将待测元素通过氢化转化成价态稳定的气态化合物后，将目标元素从复杂背景组分中分离出来再进行分析。通常情况下分析元素气态氢化物浓度时，有以下几种方法：①质谱分析技术：质谱分析仪具有分析灵敏度高、分析通量大等优点，但因其工艺要求高、技术难度大，价格比较昂贵。而且质谱分析通常需用电子轰击等手段将样品离子化，存在轰击效率等问题；②色谱分析技术：色谱分析中使用色谱柱来分离预处理所获得的气态化合物，分析选择性好。但色谱柱是仪器耗材。而且样品需在色谱柱中滞留，所以分析速度较光谱分析速度慢。色谱分析技术的分析灵敏度也较差；③原子吸收光谱分析技术：需要使用原子化炉或离子化炉，增加了仪器分析流程和附件成本。且原子吸收光谱技术用总的光强损失分析样品浓度，容易受有吸收的背景杂质的干扰。原子吸收光谱分析技术的灵敏度也稍差；④原子荧光光谱分析技术：需要使用原子化炉或者离子化炉，增加了仪器附件成本和分析流程。且原子荧光光谱分析技术用总的荧光光强分析样品浓度，容易受有荧光激发的背景杂质的干扰。

此外，现有技术中测量氮元素最常用的凯氏定氮法，其在消化等预处理后得到的NH₃需用硼酸等吸收，再用滴定的方法分析NH₃的浓度，从而算出氮元素或者蛋白质的含量；也就是说，这种分析方法在获得氮元素的气态化合物后还需要吸收和滴定两个步骤才能获得氮元素的浓度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有传统的元素分析技术中，存在的仪器分析流程长、仪器系统和附件成本高、背景干扰大、灵敏度差，且不易便携化等技术问题，从而提供一种分析速度快、设备成本低、抗干扰能力强、灵敏度高，且易自动化和便携化的元素浓度分析方法。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种元素浓度的分析方法，其包括如下步骤：

（1）将样品中的待测元素进行气化处理，获得待测元素的气态化合物；

（2）利用载气输入单元提供的载气，将所述气态化合物通过样气入口引入多次反射光谱吸收腔室；利用连续工作的激光发射单元，发射选定频率的激光；激光被耦合进多次反射光谱吸收腔室并被气态化合物所吸收；

（3）通过光电传感器探测多次反射光谱吸收腔室输出的激光强度，采集该光电信号，扫描激光波长得到元素气态化合物的吸收光谱线，以确定光谱吸收强度；

（4）用所得光谱吸收强度计算所述待测元素气态化合物的浓度，进而得到待测元素的浓度。

所述步骤（3）中，通过直接测量激光功率的衰减量或分量，或者间接测量激光功率的衰荡时间得到光谱吸收强度。

所述直接测量激光功率的衰减量或分量的方法介绍如下：

波长为λ的激光进入气态化合物前功率是I₀，经过气态化合物后离开时激光功率是I，则所述气态化合物对所述波长激光的吸收率α与激光功率衰减量有如下关系，

α（λ）=-ln(I/I₀)

扫描激光波长可得到元素气态化合物的吸收光谱线，以确定光谱吸收强度。

如入射的激光功率或相位受到一定的调制，则可以通过相敏检测等技术探测激光功率的衰减分量来测量光谱吸收强度。

所述间接测量激光功率的衰荡时间的方法具体如下：

通过光电传感器自动监视多次反射光谱吸收腔室输出的激光强度，当其输出幅度高于预先所设定值时，自动切断所述激光发射单元输出的激光信号，此时所述腔室内的激光信号强度会因为反射镜面的损耗和气态样品的吸收而迅速衰减，采集该衰减的光电信号，模拟拟合得到吸收强度，扫描激光波长得到元素气态化合物的吸收光谱线，以确定积分光谱吸收强度；

具体过程描述如下：

所述腔室内的激光信号强度会因为反射镜面的损耗和气态样品的吸收而迅速衰减，采集所述衰减的光电信号经模数转换后依指数关系拟合出衰荡时间τ，进而计算出所述气态化合物对所述波长激光的吸收率α，制作所述气态化合物的分子吸收光谱线，其中，所述吸收率α与衰减时间τ与有如下关系：

α（λ）=(cτ)^-1-(cτ₀)^-1

α(λ)是波长λ处气态化合物样品的吸收率，τ₀是所述多次反射光腔为空时的衰荡时间，c是光速；

在所述气态化合物的分子吸收光谱线的中心附近扫描激光波长，得到所述分子吸收光谱线上各波长点处的气体吸收率以及所述分子吸收光谱线的积分吸收率，结合元素浓度-积分吸收率的标准曲线，计算所述待测元素气态化合物的浓度，进而得到待测元素的浓度。

进一步的，所述气态化合物为气态氢化物。

所述待测元素为第IV、V、VI主族元素。

所述载气为氮气或稀有气体。

所述步骤（1）之前，还选择性的包括将样品中的待测元素充分分散或溶解的预处理步骤。

所述预处理步骤包括但不限于消解或燃烧的处理方式。

所述多次反射光谱吸收腔室包括至少两面反射率大于90%的高反射率的镜片。

各所述镜片之间按照能够使所述激光的光路形成闭路的规则设置。

所述镜片为两面高反射率的平凹镜。

所述两面高反射率的平凹镜以共焦的方式平行放置。

具体的，实施该元素分析方法的步骤主要包括：样品预处理过程、元素气化过程、分子吸收光谱分析过程，如图1。

①对待测样品进行分析前的预处理：当样品以固体、液体或悬浊液等形式存在，进行分析前需对样品进行必要的预处理，通常可采用消解法等常规技术手段使得样品转化为充分溶解的待测元素，即得清澈透明无沉淀的待测元素溶液；或可采用燃烧法直接将元素氧化成气态氧化物；需要说明的是，所述预处理方法并不限于上述消解法或燃烧法，也可以采用现有技术中任何能够将固体、液体或悬浊液样品直接或进一步间接转化为气体化合物的预处理方法。

②将待测元素气化生成待测元素的气态化合物：当待测元素属于IV、V、VI主族元素时，一般采用氢化方法将元素进行气化。氢化即将待分析物质在酸性溶液中与氢反应转化成气态氢化物的过程。氢化物发生通常用金属和酸或硼氢化碱金属盐来产生氢原子作为还原剂，并加入并以抗坏血酸溶液等做增感剂。待测元素进行还原氢化后，得到待测元素的挥发性气态氢化物；

③测量待测元素气态化合物的分子吸收光谱线来分析元素浓度：将待测元素的气态化合物以氮气等惰性气体做载气，载入到光谱分析仪进行光谱测量。本发明特别是在多次反射光腔中使用直接吸收激光气体光谱分析技术进行测量。所述的多次反射光腔包括光路不形成闭路的长光学吸收程激光光谱分析技术和光路形成闭路的腔增强激光光谱分析技术等。光谱仪在选定的气态化合物分子吸收线的中心附近扫描激光波长，通过直接测量激光功率的衰减量或分量，或者间接测量激光功率的衰荡时间，得到分子吸收线上各个波长点上分子的吸收率，从而得到分子气体浓度的响应量即分子光谱吸收强度，即可制作浓度标准曲线和测定待测样品浓度。

该元素浓度分析方法可用于自动化检测样品中的元素浓度。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的元素浓度分析的方法，通过将含待测元素的气态化合物在载气带动下通过样气入口引入所述多次反射光谱吸收腔室;所述激光发射单元发射连续的激光，其工作在根据待测气态化合物分子所选定的中心频率；之后通过光电传感器探测多次反射光谱吸收腔室输出的激光强度，采集该光电信号，扫描激光波长得到元素气态化合物吸收光谱线，以确定分子光谱吸收强度，用所得分子光谱吸收强度计算所述待测元素气态化合物的浓度，进而得到待测元素的浓度；相较于现有技术，本发明所述装置在多次反射光腔中直接获取待测元素气态化合物的分子吸收光谱线，不需要将待测元素气态化合物进行诸如吸收、分离、原子化、离子化等转化，避免了样品转化误差从而可以提高分析准确性；本发明方法采用直接吸收分子光谱线进行分析，分析流程简单，无需色谱柱等仪器耗材、无需原子化炉或离子化炉、不受背景吸收和荧光干扰；本发明方法是以样品对光的绝对吸收来进行分析，因此无需如质谱、色谱、原子光谱等那样频繁的制作测量标准曲线，从而可以大幅度延长标定周期，能够实现即时测量；本发明方法通过利用特定波长的、与分子转动有关的单根分子吸收光谱线来进行浓度分析，分析光谱范围窄（通常小于1cm^-1），可以在无需分离样品的情况下选择性地分析样品中分子浓度，抗干扰能力强；本发明方法可以其吸收光程可以达到上千米，能够实现ppb（10^-9）甚至ppt（10^-12）级别的检测，灵敏度高；本发明方法因其检测的是光电信号的衰荡时间，测量的线性范围较大；本发明方法同时还由于采用非接触光电分析技术，分析速度快。

本发明方法因为以上优点，很方便实现浓度分析的自动化和便携化。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中，

图1是本发明所述的元素浓度分析方法的分析流程图；

图2是本发明所述的分子吸收光谱线谱示意图；

图3是本发明所述多次反射光谱吸收腔室的工作原理示意图；

图4是本发明所述元素浓度分析装置示意图；

图5是本发明实施例1测定大米中硒含量的标准曲线；

图6是本发明实施例2测定水中砷含量的标准曲线；

图7是本发明实施例3测定奶粉中氮含量的标准曲线。

具体实施方式

本发明下述各个实施例的浓度检测方法利用所述元素浓度分析装置实现。如图4所示，所述元素浓度分析装置包括多次反射光谱吸收腔室、光电探测单元、数据采集和处理单元以及图像输出单元，以及分别与所述多次反射光谱吸收腔室连接的激光发射单元、待测样品预处理单元、待测元素气化单元以及载气输入单元；其中，

所述激光发射单元作为光源，用于发射选定频率的激光，并通过所需的光机结构将激光耦合入多次反射光谱吸收腔室；

如图2、图3、图4所示，所述多次反射光谱吸收腔室，利用所述元素气态化合物对所述激光的吸收以及所述腔室中多次反射造成的损耗，获取所述元素气态化合物的分子吸收光谱线，并计算其分子光谱吸收强度，用于计算元素的浓度；

所述光电探测单元用于接收和探测多次反射光谱吸收腔室输出的激光，并转化成光电信号，进行信号的滤波、放大、模数转换等处理；

所述数据采集和处理单元采集转化后的光电数字信号，并进行平均、浓度计算等光谱信号处理；

所述图像输出单元用于输出所述激光的吸收光谱线、分子光谱吸收强度、浓度值等信息和图像。需要说明的是，所述图像输出单元的设置是为了显示元素浓度等信息，其形式和结构不受限制；

所述待测样品预处理单元进行分析前对样品进行必要的预处理，所述预处理方法并不限于上述消解法或燃烧法，也可以采用现有技术中任何能够将固体、液体或悬浊液样品直接或进一步间接转化为气态化合物的预处理方法；

所述待测元素气化单元将所述待测样品预处理单元获得的样品中待测元素进一步转化为其气态化合物。所述气化方法并不限于上述氢化气化和燃烧气化，也可以采用现有技术中任何能够将样品中元素转化为其气态化合物的方法；

所述载气输入单元用于提供氮气或惰性气体作为载体将待测元素的气态化合物通过样气入口引入所述多次反射光谱吸收腔室进行光谱检测及分析。

实施例1

本实施例提供一种大米中硒元素浓度分析方法，如图1所示为所述的元素浓度分析方法的分析流程图，其包括如下步骤：

（1）样品预处理：

称取2.50g待测大米样品，加入25mL混合酸，放置过夜（12小时以上），之后加热消解直至溶液呈无色透明；其中，混合酸采用1.40g/mL硝酸（优级纯）和1.68g/mL高氯酸（优级纯）按照体积比4:1混合配制而成；

待溶液体积加热至1-2mL时取下冷却，再加5mL的6mol/L的盐酸，加热至溶液变为无色且有白烟出现，则待测大米样品中的元素硒从六价硒还原成四价硒，冷却后，将溶液转移到25mL容量瓶定容；

（2）用5%盐酸作为载液，1.5%硼氢化钠作为还原剂，使待测元素硒气化生成气态氢化物H₂Se；

（3）从所述载气输入单元输入氮气作为载气，在纯度99.9999%、流量为500mL/min氮气作用下将所述气态氢化物H₂Se通过样气入口输入所述多次反射光谱吸收腔室进行分析，当波长λ的激光耦合进入所述腔室时，通过探测用光电传感器自动监视电路输出幅度，当其输出幅度高于预先设定值3.5V，即腔内激光强度积累到足够强度以获得合适的原始信号信噪比，自动切断所述激光发射单元的激光信号，激光信号被切断后，在所述腔室内激光的强度因反射和H₂Se的吸收而衰减，采集所述衰荡的光电信号经模数转换后依指数关系拟合出衰荡时间τ，进而计算出所述H₂Se对所述波长激光的吸收率α，扫描波长制作H₂Se的分子吸收光谱线，其中，所述吸收率α与衰减时间τ与有如下关系：

α（λ）=(cτ)^-1-(cτ₀)^-1

α(λ)是波长λ处H₂Se气体样品的吸收率，τ₀是所述多次反射光腔为空时的衰荡时间，c是光速；分析激光的中心频率为9181.16cm^-1，激光器频率扫描范围为1.0cm^-1，如图3所示为所述多次反射光谱吸收腔室的工作原理示意图，所述多次反射光谱吸收腔室包括两面反射率为99.998%的高反射率的平凹镜片，所述镜片的曲率半径均约为1米，所述两个镜片之间按照能够使所述激光的光路形成闭路的方式进行设置，本实施例中所述两个平凹镜片以共焦的方式平行放置，具体是以0.985米的间距平行设置。

如图2所示为所述的分子吸收光谱线谱图，由此，在H₂Se的分子吸收光谱线的中心附近扫描激光波长，得到所述分子吸收光谱线上各波长点处的气体吸收率以及所述分子吸收光谱线的积分吸收率，结合大米中硒含量的标准曲线，即硒元素浓度-积分吸收率的标准曲线，即得所述待测元素硒的浓度。

其中，元素硒标准曲线的制作采用如下方法：

实验用硒标准储备液含硒1000ug/mL，采用超纯水依次稀释成浓度分别为：25、50、100、150、200ug/mL的标准溶液，采用本发明所述装置对上述系列标准溶液中元素硒进行分析，如图5所示为大米中硒含量的标准曲线，在0-200ug/L范围内，标准曲线相关系数为0.9999；硒的检出限为0.023ug/L，相对标准偏差1.2%。

为了验证上述实验方法的精确度，在含硒量180.43ug的试样中加入25ug/mL的砷标液3mL、5mL、10mL进行检测，在相同的实验参数下重复以上实验操作过程，检测结果证明实验回收率为98.7-101.3%。

可见，本发明方法无需色谱柱等仪器耗材、无需原子化炉或离子化炉、不受背景吸收和荧光干扰，且在测量线性范围、检出限、检测精度等方面表现突出。在本实验中，可以选择采用自动定量吸入还原剂、样品溶液和载流，从而通过方法改进，可进一步提高本发明方法的分析自动化程度，实现分析装置的便携化。

实施例2

本实施例提供一种饮用水中砷元素浓度分析方法，其包括如下步骤：

（1）在酸性条件下用0.4%的KI溶液先将待测样品中的五价砷还原成三价砷，再用1.5%的KBH₄溶液（其中含有0.2%的抗坏血酸做增感剂）在微酸性溶液中将三价砷还原成负三价砷，反应时间为1h，即得AsH₃气体；

（2）从所述载气输入单元输入氮气作为载气，在纯度99.9999%、流量为500mL/min氮气作用下将所述气态氢化物AsH₃通过样气入口输入所述多次反射光谱吸收腔室进行分析，当波长λ的激光耦合进入所述腔室时，通过探测用光电传感器自动监视电路输出幅度，当其输出幅度高于预先设定值3.5V，即腔内激光强度积累到足够强度以获得合适的原始信号信噪比，自动切断所述激光发射单元的激光信号，激光信号被切断后，在所述腔室内激光的强度因反射和AsH₃的吸收而衰减，采集所述衰减的光电信号经模数转换后依指数关系拟合出衰荡时间τ，进而计算出所述AsH₃对所述波长激光的吸收率α，制作AsH₃的分子吸收光谱线，其中，所述吸收率α与衰减时间τ与有如下关系：

α（λ）=(cτ)^-1-(cτ₀)^-1

α(λ)是波长λ处AsH₃气体样品的吸收率，τ₀是所述多次反射光腔为空时的衰荡时间，c是光速；分析激光的中心频率为8050.15cm^-1，激光器频率扫描范围为1.0cm^-1，所述多次反射光谱吸收腔室包括两面反射率为99.998%的高反射率的平凹镜片，所述镜片的曲率半径均约为1米，且以0.985米的间距平行设置。

由此，在AsH₃的分子吸收光谱线的中心附近扫描激光波长，得到所述分子吸收光谱线上各波长点处的气体吸收率以及所述分子吸收光谱线的积分吸收率，结合水中砷含量的标准曲线，即硒元素浓度-积分吸收率的标准曲线，即得所述待测元素砷的浓度。

其中，元素砷标准曲线的制作采用如下方法：

实验用砷标准储备液浓度为1mg/mL，采用去离子水依次稀释成浓度分别为：30、60、120、180、250ug/mL的标准溶液，采用本发明所述装置对上述系列标准溶液中元素砷进行分析，如图6所示为水中砷含量的标准曲线，在0-250ug/L范围内，标准曲线相关系数为0.9997；砷的检出限为0.015ug/mL，相对标准偏差1.3%。

为了验证上述实验方法的精确度，在含砷量230.37ug的试样中加入30ug/mL的砷标液5mL、8mL、10mL进行检测，在相同的实验参数下重复以上实验操作过程，检测结果证明实验回收率为98.6%-100.2%。

世卫组织认为，长期饮用含砷量超过10mg/L的水可造成砷中毒，导致皮肤紊乱、坏疽及肾癌和膀胱癌等慢性病，因此水中砷的检测有重要意义。

实施例3

本实施例提供一种奶粉中氮元素浓度分析方法，其是在凯氏定氮法的基础上，通过本发明方法的改进，简便而准确的测定奶粉中总氮的含量；其包括如下步骤：

（1）样品预处理：

称取0.50g奶粉，置于凯氏烧瓶内，加入8.5g K₂SO₄、0.4gCuSO₄.5H₂O及15ml浓硫酸，加数粒玻璃球缓慢加热并尽量减少泡沫产生以防止溶液外溅，确保样品全部浸没在硫酸中；待奶粉样品中泡沫消失后加大火力至溶液澄清，继续加热1h后冷却至室温；加入50ml纯水以溶解盐类，冷却后转入100ml容量瓶中，用纯水冲洗烧瓶数次并入容量瓶中，加纯水定容摇匀；

（2）向蒸汽发生器的水中加5滴甲基红指示剂、3滴H₂SO₄及6粒沸石，在整个蒸馏过程中通过补加H₂SO₄来保持溶液始终呈橙红色；之后取10.0ml样品消解液，注入反应室内，用少量水冲洗进样口，再加入10ml50%NaOH溶液于反应室内，即得NH₃；

（3）从所述载气输入单元输入氩气作为载气，在纯度99.9999%、流量为500mL/min氩气作用下将所述NH₃通过样气入口输入所述多次反射光谱吸收腔室进行分析，当波长λ的激光耦合进入所述腔室时，通过探测用光电传感器自动监视电路输出幅度，当其输出幅度高于预先设定值3.5V，即腔内激光强度积累到足够强度以获得合适的原始信号信噪比，自动切断所述激光发射单元的激光信号，激光信号被切断后，在所述腔室内激光的强度因反射和NH₃的吸收而衰减，采集所述衰减的光电信号经模数转换后依指数关系拟合出衰荡时间τ，进而计算出所述AsH₃对所述波长激光的吸收率α，制作NH₃的分子吸收光谱线，其中，所述吸收率α与衰减时间τ与有如下关系：

α（λ）=(cτ)^-1-(cτ₀)^-1

α(λ)是波长λ处NH₃气体样品的吸收率，τ₀是所述多次反射光腔为空时的衰荡时间，c是光速；实验所用分析激光的中心频率为6596.4cm^-1，激光器频率扫描范围为1.0cm^-1，所述多次反射光谱吸收腔室包括两面反射率为99.998%的高反射率的平凹镜片，所述镜片的曲率半径均约为1米，且以0.985米的间距平行设置。。

由此，在NH₃的分子吸收光谱线的中心附近扫描激光波长，得到所述分子吸收光谱线上各波长点处的气体吸收率以及所述分子吸收光谱线的积分吸收率，结合奶粉中氮含量的标准曲线，即NH₃浓度-积分吸收率的标准曲线，即得所述待测元素氮的浓度。

其中，元素氮标准曲线的制作采用如下方法：

实验用NH₃标准气体（余气为Ar）的浓度为100ppm，通过质量流量计将其与高纯氩（99.9999%）混合稀释成其余浓度分别为：12.5、25、50、75、100ppm的标准气；采用本发明装置对上述系列标准气中元素氮进行分析，如图7所示为奶粉中氮含量的标准曲线，在总氮0-100ppm范围内，标准曲线相关系数为0.9999；氮的检出限为0.65ppm，相对标准偏差1.16%。

为了验证上述实验方法的精确度，在含氮量的167.82mg的试样中加入12.5g/L的(NH₃)₂SO₄标准溶液20mL、50mL、70mL进行检测，重复以上实验操作过程和实验参数，检测结果证明实验回收率为97.6%-99.2%。

传统的凯氏定氮法在用于测定物质中总氮含量时，需要首先在CuSO₄等催化剂条件下，用浓硫酸消化样品将有机氮转化为无机氨盐；然后无机铵盐在碱性条件下转化为氨，馏出的氨被过量的硼酸等吸收，再以标准盐酸等溶液滴定，即可计算出原样品中氮的总含量。将本发明公布的方法用于测量样品总氮含量时，馏出的氨无需用酸吸收，也无需进行滴定测量，而是将馏出的氨直接通过惰性载气通过样气入口引入多次反射光腔中进行直接吸收激光分子光谱分析，测量NH₃的浓度，从而可换算成样品中总氮的含量。

可见，本发明方法无需吸附和滴定等步骤，可通过直接吸收分子光谱测量NH₃浓度，且在测量线性范围、检出限、检测精度等方面表现突出。而且本实验中，自动定量吸入浓硫酸、NaOH溶液、样品溶液和载气等。通过方法改进，可进一步提高本方法的分析自动化程度。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种浓度分析方法，其包括如下步骤：

（1）将样品中的待测元素进行气化处理，获得待测元素的气态化合物；

（2）利用载气将所述气态化合物引入多次反射光谱吸收腔室；利用连续工作的激光发射单元，发射选定频率的激光；激光被耦合进多次反射光谱吸收腔室并被气态化合物所吸收；

（3）通过光电传感器探测多次反射光谱吸收腔室输出的激光强度，采集该光电信号，扫描激光波长得到元素气态化合物的吸收光谱线，以确定光谱吸收强度；

（4）用所得光谱吸收强度计算所述待测元素气态化合物的浓度，进而得到待测元素的浓度。

2.根据权利要求1所述的浓度分析方法，所述步骤（3）中，通过直接测量激光功率的衰减量或分量，或者间接测量激光功率的衰荡时间得到光谱吸收强度。

3.根据权利要求2所述的浓度分析方法，所述间接测量激光功率的衰荡时间的方法具体如下：

通过光电传感器自动监视多次反射光谱吸收腔室输出的激光强度，当其输出幅度高于预先所设定值时，自动切断所述激光发射单元输出的激光信号，此时所述腔室内的激光信号强度会因为反射镜面的损耗和气态样品的吸收而迅速衰减，采集该衰减的光电信号，模拟拟合得到吸收强度，扫描激光波长得到元素气态化合物的吸收光谱线，以确定积分光谱吸收强度。

4.根据权利要求1或2或3所述的浓度分析方法，其特征在于，所述气态化合物为气态氢化物。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的浓度分析方法，其特征在于，所述待测元素为第IV、V、VI主族元素。

6.根据权利要求1-5任一所述的浓度分析方法，其特征在于，所述步骤（1）之前，还选择性的包括将样品中的待测元素充分分散或溶解的预处理步骤。

7.根据权利要求1-6所述的浓度分析方法，其特征在于，所述多次反射光谱吸收腔室包括至少两面反射率大于90%的高反射率的镜片。

8.根据权利要求7所述的浓度分析方法，其特征在于，各所述镜片之间按照能够使所述激光的光路形成闭路的方式进行设置。

9.根据权利要求8所述的浓度分析方法，其特征在于，所述镜片为两面高反射率的平凹镜。

10.根据权利要求9所述的浓度分析方法，其特征在于，所述两面平凹镜以共焦的方式平行放置。

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