CN115078337A - 元素检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了元素检测方法，在激发阶段，待测样品被激发，发射出与各元素分别对应的具有特征波长的复色光；分光阶段为：复色光经过光栅分光，使得复色光中的各波长光在第一方向上分开，之后经过棱镜分光，使得各级衍射光在第二方向上分开，面阵探测器输出二维光谱，二维光谱包括分别在第一方向和第二方向上分布的多个光斑；分析阶段为，在二维光谱中建立坐标系，横轴为第一方向，纵轴为第二方向，并利用光栅方程，获得第一方向上分别与面阵探测器像元对应的波长分布，获得第二方向上衍射级次的分布，从而分别获得各衍射级次中，特征波长与光强的对应关系。本发明具有运算量小、谱图获取快速等优点。
Description
技术领域
本发明涉及元素检测，特别涉及元素检测方法。
背景技术
在元素检测中，通常使用ICP-OES技术，该技术为：利用中阶梯色散系统，采用交叉色散形式，在像面上形成二维光谱图。在数据处理过程中，信号光斑的准确定位以及波长精确标定时一项关键技术。传统的定位算法，是获取谱图质心的计算方法，计算特征谱线的级次与波长，实现定位。在计算过程中，信号光斑的定位精度、数据量大计算复杂等难题都会使计算时间变长，影响仪器使用效率。
发明内容
为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种元素检测方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
元素检测方法，元素检测方法，所述元素检测方法包括激发阶段、分光阶段和分析阶段，在所述激发阶段，待测样品被激发，发射出与各元素分别对应的具有特征波长的复色光；所述分光阶段为：
所述复色光经过光栅分光，使得复色光中的各波长光在第一方向上分开，之后经过棱镜分光，使得各级衍射光在第二方向上分开，面阵探测器输出二维光谱，所述二维光谱包括在在第一方向和第二方向上分布的多个光斑；所述第一方向和第二方向间夹角是直角或锐角；
所述分析阶段为，在所述二维光谱中建立坐标系，横轴为所述第一方向，纵轴为所述第二方向，并利用光栅方程，获得第一方向上分别与面阵探测器像元对应的波长分布；对于光斑的处理方式为，寻获每个光斑中光强最大值的坐标(xm，ym)，y0＝[ym]；
在y0条件下，寻找与xm最接近的有效点整数坐标x0，对ym上下取整，分别得到yceil、yfloor；
获得坐标(xm，ym)对应的波长
λceil是坐标(x0，yceil)对应的波长，λfloor是坐标(x0，yfloor)对应的波长，坐标(x0，yceil)和(x0，yfloor)分别与面阵探测器像元对应；
获得第二方向上衍射级次的分布，从而分别获得各衍射级次中，波长与光强的对应关系。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
本发明利用谱图还原算法，将经分光系统色散和由面阵探测器采集的二维谱图转化为波长与光强对应的一维谱图，同时采用波段拼接手段，进行快速、准确、直观的谱线定位，从根本上解决了二维谱图的数据计算复杂、时间长等问题。
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二维光谱的示意图；
图2是根据本发明实施例的一维光谱示意图。
具体实施方式
图1-2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：
本发明实施例的元素检测方法，所述元素检测方法包括：
激发阶段，在所述激发阶段，待测样品被激发，发射出与各元素分别对应的具有特征波长的复色光；
分光阶段，所述复色光经过光栅分光，使得复色光中的各波长光在第一方向上分开，之后经过棱镜分光，使得各级衍射光在第二方向上分开，面阵探测器输出二维光谱，如图1所示，所述二维光谱包括在在第一方向和第二方向上分布的多个光斑；所述第一方向和第二方向间夹角是直角或锐角；
分析阶段，在所述二维光谱中建立坐标系，横轴为所述第一方向，纵轴为所述第二方向，并利用光栅方程，获得第一方向上分别与面阵探测器像元对应的波长分布；对于光斑的处理方式为，寻获每个光斑中光强最大值的坐标(xm，ym)，y0＝[ym]；也即y0取整；
在y0条件下，寻找与xm最接近的有效点整数坐标x0，对ym上下取整，分别得到yceil、yfloor；
获得坐标(xm，ym)对应的波长
λceil是坐标(x0，yceil)对应的波长，λfloor是坐标(x0，yfloor)对应的波长，坐标(x0，yceil)和(x0，yfloor)分别与面阵探测器像元对应；
获得第二方向上衍射级次的分布，从而分别获得各衍射级次中，波长与光强的对应关系，如图2所示。
实施例2：
根据本发明实施例1的元素检测方法的应用例。
在该应用例中，本发明实施例的元素检测方法包括：
激发阶段，在所述激发阶段，利用ICP-OES技术激发待测样品，激发点发射出与各元素分别对应的具有特征波长的复色光；
分光阶段，所述复色光经过中阶梯光栅分光，使得复色光中的各波长光在第一方向上分开，之后经过棱镜分光，使得各级衍射光在第二方向上分开，面阵CCD探测器输出二维光谱，如图1所示，所述二维光谱包括在在第一方向和第二方向上分布的多个光斑，也即每一衍射级次上，具有多个光斑；所述第一方向和第二方向间夹角是直角；
分析阶段，在所述二维光谱中建立坐标系，横轴为所述第一方向，纵轴为所述第二方向，并利用光栅方程，获得第一方向上分别与面阵探测器像元对应的波长分布，也即横轴方向上坐标是整数的位置对应探测器像元，该位置的波长可根据衍射方程获得，但横轴方向上坐标是非整数的位置对应的波长未知，鉴于此，需要对光斑(每个光斑对应一个元素的特征谱线的强度)进行处理，具体方式为：
寻获每个光斑中光强最大值(即特征谱线光强最大点)的坐标(xm，ym)，y0＝[ym]；
在y0条件下，寻找与xm最接近的有效点整数坐标x0，对ym上下取整，分别得到yceil、yfloor；
获得坐标(xm，ym)对应的波长
也即光斑对应特征谱线的波长，λceil是坐标(x0，yceil)对应的波长，λfloor是坐标(x0，yfloor)对应的波长，坐标(x0，yceil)和(x0，yfloor)分别与面阵探测器像元对应；
获得第二方向上衍射级次的分布，从而分别获得各衍射级次中各光斑对应的波长，也即获得波长与光强的对应关系，如图2所示。
Claims (4)
1.元素检测方法，所述元素检测方法包括激发阶段、分光阶段和分析阶段，在所述激发阶段，待测样品被激发，发射出与各元素分别对应的具有特征波长的复色光；其特征在于，所述分光阶段为：
所述复色光经过光栅分光，使得复色光中的各波长光在第一方向上分开，之后经过棱镜分光，使得各级衍射光在第二方向上分开，面阵探测器输出二维光谱，所述二维光谱包括在在第一方向和第二方向上分布的多个光斑；所述第一方向和第二方向间夹角是直角或锐角；
所述分析阶段为，在所述二维光谱中建立坐标系，横轴为所述第一方向，纵轴为所述第二方向，并利用光栅方程，获得第一方向上分别与面阵探测器像元对应的波长分布；对于光斑的处理方式为，寻获每个光斑中光强最大值的坐标(xm，ym)，y0＝[ym]；
在y0条件下，寻找与xm最接近的有效点整数坐标x0，对ym上下取整，分别得到yceil、yfloor；
获得坐标(xm，ym)对应的波长
λceil是坐标(x0，yceil)对应的波长，λfloor是坐标(x0，yfloor)对应的波长，坐标(x0，yceil)和(x0，yfloor)分别与面阵探测器像元对应；
获得第二方向上衍射级次的分布，从而分别获得各衍射级次中，波长与光强的对应关系。
2.根据权利要求1所述的元素检测方法，其特征在于，利用ICP-OES技术激发所述待测样品。
3.根据权利要求1所述的元素检测方法，其特征在于，所述面阵探测器采用CCD或CMOS。
4.根据权利要求1所述的元素检测方法，其特征在于，所述光栅是中阶梯光栅。
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