一种直流光离子化检测紫外光源的制作方法

1.本发明涉光离子化检测设备及技术领域，尤其涉及一种直流光离子化检测紫外光源。


背景技术：

2.光离子化检测技术具有很高的灵敏度，能够检测ppb量级的化合物，因此在工业和实验室条件下的痕量分析以及环境污染控制中具有很高的应用价值。自20世纪70年代以来，一些化学分析仪器已经开始装载应用光离子化检测器（pid）。
3.在光离子化检测器中，待测气体吸收紫外灯发射的高于气体分子电离能的光子，产生成离子化，在外加电场的作用下带电粒子偏移形成微弱电流。产生的微弱电流一般通过使用大电阻转换为可以方便测量的电压值。由于被测气体浓度与光离子化电流在一定范围内成线性关系，因此，通过检测光离子化检测器的响应值便可得知被检测气体的浓度，从而确定被测气体是否存在或者超标。光离子化检测器结构工作原理如图1所示。
4.光离子化检测器目前被应用在气相色谱仪中用于分析多组分混合物，并广泛的被应用在气体分析仪中用于确定空气污染。光离子化检测器在气体分析仪中得到广泛应用的一个重要原因是，紫外灯发射的光子能量足以电离大多数空气污染物，同时又不足以电离纯空气成分，纯空气的成分对电离电流没有影响。
5.在过去几十年中，光离子化检测器所用的紫外灯的设计几乎没有改变。德国贺利氏集团是这种紫外灯最著名的生产商之一。其中图2描述了由贺利氏集团生产的直流紫外灯的设计，这也是其它厂家的直流紫外灯的典型设计。这种灯主要由玻璃制成。用作电极的金属环1和2焊接到玻璃外壳3上。紫外灯窗口4使用高温无机粘合剂粘接在灯体上。所有直流型的紫外灯内部都有管状结构5，它起着放电通道的作用。在紫外灯工作时，由于高速运动电子撞击惰性气体分子，管状结构5的空心部分会产生等离体6。这个等离子体6就是真空紫外线的主要来源。
6.在紫外灯工作过程中，等离子体6与管状结构5柱体相互作用，会释放o2、co、co2、h2o等分子，导致紫外灯内的气体成分会逐渐发生变化。由于高速运动的电子撞击惰性气体分子是真空紫外线的主要来源，这就会导致放电不稳定，辐射光谱发生变化，真空紫外线辐射强度下降，这也就意味着紫外灯的故障失效。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种直流光离子化检测紫外光源，减少了杂气分子的产生，延长紫外灯的使用寿命。
8.本发明公开的一种直流光离子化检测紫外光源所采用的技术方案是:一种直流光离子化检测紫外光源，包括第一灯体、第二灯体、第一电极和第二电极，所述第一电极中心开设有等离子体通道，所述第一电极设置于第一灯体上端，所述第一电极还包括插入端，所述插入端设置于第一电极靠近第一灯体一端，且所述插入端与第一
灯体下端内壁抵接，所述第一灯体底面开设有第一通孔，所述等离子体通道一端通过插入端与第一通孔连通，所述等离子体通道一端设有封堵件，所述第二电极设置于第一灯体下端，所述第二灯体设置于第二电极下端，所述第二电极中心开设有第二通孔，所述第二通孔一端与第一通孔连通，所述第二通孔另一端与第二灯体连通，所述第二灯体远离第二电极一端设有紫外灯窗口。
9.作为优选方案，所述第一电极和第二电极采用钨合金材料制成，且所述钨合金材料的钨含量大于20%。
10.作为优选方案，所述封堵件、第一电极、第一灯体、第二电极、第二灯体及紫外灯窗口均采用高温无机粘合剂粘接。
11.作为优选方案，所述第一电极靠近第一灯体一侧设有第一凸台，所述第一凸台嵌入第一灯体中。
12.作为优选方案，所述第一灯体靠近第二电极一端设有第二凸台，所述第二电极对应第二凸台设有凹槽，所述第二凸台卡入凹槽中。
13.本发明公开的一种直流光离子化检测紫外光源的有益效果是：通过将第一电极和第二电极设置于第一灯体两端，第一电极中心开设有等离子体通道，当第一电极和第二电极开始工作时，第一灯体起到放电通道的作用，而第一电极中心的等离子体通道产生等离子体，等离子体再通过插入端排放至第一通孔中，再通过第一通孔流至第二电极的第二通孔中，通过第二电极进入到第二灯体内，最后经过第二灯体一端的紫外灯窗口发出稳定的紫外线光进行气体检测。通过上述结构，使第一电极和第二电极在工作时，第一电极内部产生的等离子体与第一灯体接触面较小，等离子体仅与第一灯体的底部通孔内壁接触，从而相对传统的设计方案减少了杂气分子的产生，延长紫外灯的使用寿命。
附图说明
14.图1是光离子化检测器结构工作原理图。
15.图2是贺利氏集团的直流紫外灯的结构示意图。
16.图3是本发明一种直流光离子化检测紫外光源的结构示意图。
17.图4是本发明一种直流光离子化检测紫外光源的剖视图。
18.图5是本发明一种直流光离子化检测紫外光源的爆炸图。
具体实施方式
19.下面结合具体实施例和说明书附图对本发明做进一步阐述和说明:请参考图3、图4及图5，一种直流光离子化检测紫外光源，包括第一灯体10、第二灯体11、第一电极12和第二电极13，第一电极12中心开设有等离子体通道121，第一电极12设置于第一灯体10上端，第一电极12还包括插入端122，插入端122设置于第一电极12靠近第一灯体10一端，且插入端122与第一灯体10下端内壁抵接，第一灯体10底面开设有第一通孔101，等离子体通道121一端通过插入端122与第一通孔101连通，等离子体通道121一端设有封堵件14。
20.第二电极13设置于第一灯体10下端，第二灯体11设置于第二电极13下端，第二电极13中心开设有第二通孔131，第二通孔131一端与第一通孔101连通，第二通孔131另一端
与第二灯体11连通，第二灯体11远离第二电极13一端设有紫外灯窗口15。
21.通过将第一电极12和第二电极13设置于第一灯体10两端，第一电极12中心开设有等离子体通道121，当第一电极12和第二电极13开始工作时，第一灯体10起到放电通道的作用，而第一电极12中心的等离子体通道121产生等离子体，等离子体再通过插入端122排放至第一通孔101中，再通过第一通孔101流至第二电极13的第二通孔131中，通过第二电极13进入到第二灯体11内，最后经过第二灯体11一端的紫外灯窗口15发出稳定的紫外线光进行气体检测。
22.通过上述结构，使第一电极12和第二电极13在工作时，第一电极12内部产生的等离子体与第一灯体10接触面较小，等离子体仅与第一灯体10的底部通孔内壁接触，从而相对传统的设计方案减少了杂气分子的产生，延长紫外灯的使用寿命。
23.第一灯体10和第二灯体11由陶瓷或者玻璃加工而成，紫外灯窗口15由mgf2晶体加工而成，封堵件14由玻璃加工而成。
24.上述方案中，第一电极12和第二电极13采用钨合金材料制成，且钨合金材料的钨含量大于20%，第一电极12和第二电极13采用钨合金加工制作，第二电极13也能形成除了等离子体之外的第二个真空紫外线发光源。
25.钨原子的第一电离能是770kj
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mol-1，第二电离能是1700kj
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mol-1，在紫外灯工作时，第二电极13表面的钨原子会被高速电子和高能紫外光子电离，之后，其中一部分钨离子会从第二电离态跃迁回到第一电离态，同时释放出一个光子。
26.这个光子的能量e=1700-770=930kj
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mol-11ev/atom=96.15384615384615kj/mole=930/96.15384615384615≈9.7ev因此，钨离子从第二电离态跃迁回到第一电离态时释放的光子能量接近10ev。这种情况下，第二电极13靠近紫外灯窗口15的一面将成为一个稳定的真空紫外线发光源。甚至在第一灯体10内的惰性气体被杂气污染后，第二电极13也能稳定发出10ev附近的紫外光，并且钨合金的纯度越高，所含的杂质越少，对应所产生的杂质气体也越少。
27.封堵件14、第一电极12、第一灯体10、第二电极13、第二灯体11及紫外灯窗口15均采用高温无机粘合剂粘接，通过封堵件14和紫外灯窗口15使第一灯体10和第二灯体11形成密封结构，减少外界气体对内部的干扰。
28.并且在第一电极12靠近第一灯体10一侧设有第一凸台123，第一凸台123嵌入第一灯体10中，方便在对紫外灯进行组装时，将第一凸台123卡入到第一灯体10内部，使第一电极12能够更好地进行对位安装。
29.同样的在第一灯体10靠近第二电极13一端设有第二凸台102，第二电极13对应第二凸台102设有凹槽132，第二凸台102卡入凹槽132中，当第一灯体10与第二电极13在进行组装时，同样可通过将第二凸台102卡入到第二电极13的凹槽132内，实现更好地定位固定。
30.本发明提供一种直流光离子化检测紫外光源，。
31.最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。