一種吸收光譜儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于吸收光譜測(cè)定的儀器裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種吸收光譜儀。
【背景技術(shù)】
[0002]熔鹽由于其優(yōu)良的熱物性和傳蓄熱性能在太陽(yáng)能和核能領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。氟鋰鈹熔鹽由于其優(yōu)異的傳熱性能和中子特性被選定為熔鹽堆(六個(gè)四代堆型之一)一回路冷卻劑，其光學(xué)性質(zhì)一一摩爾吸收系數(shù)對(duì)堆的安全性起到關(guān)鍵性的作用。在堆安全性設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮到發(fā)生卡泵事故時(shí)，堆芯冷卻劑氟鋰鈹熔鹽處于滯止?fàn)顟B(tài)，石墨燃料球處于熔鹽包圍之中，最高溫度可能在800-1600°C之間。堆芯內(nèi)石墨燃料球之間除了熱傳導(dǎo)傳熱之外，還可以通過(guò)熱輻射的方式進(jìn)行傳熱，在這其中，熔鹽不僅作為熱傳導(dǎo)的介質(zhì)，還對(duì)熱輻射起到一定的“阻礙”作用。而，要想精確的知道熔鹽的“阻礙”作用，必須獲悉熔鹽在特定波段的摩爾吸收系數(shù)。通過(guò)黑體熱輻射計(jì)算公式可以模擬石墨燃料球在800-1600°C溫度范圍的熱輻射譜，結(jié)果表明其熱輻射能量(95%以上)主要分布在700-5000nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)。吸收光譜法是獲得物質(zhì)摩爾吸收系數(shù)的一種重要手段，因此，只需測(cè)定700-5000nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)氟鋰鈹熔鹽的吸收光譜就可以確定其在該波段的摩爾吸收系數(shù)，但是標(biāo)準(zhǔn)儀器無(wú)法獲得高溫(500°C )條件下物質(zhì)的吸收光譜，尤其是具有強(qiáng)腐蝕性的氟化熔鹽。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種吸收光譜儀，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中的光譜儀不能測(cè)定高溫流體吸收光譜的缺陷。
[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]提供一種吸收光譜儀，包括:提供光源和檢測(cè)器的光譜儀主機(jī)，樣品池；還包括:用于對(duì)所述待測(cè)樣品升溫的加熱爐，所述加熱爐提供用于容置所述樣品池的密閉空間，所述加熱爐上具有允許光線穿過(guò)的光學(xué)視窗；其中，所述樣品池包括用于容置待測(cè)樣品的樣品池主體，所述樣品池主體具有倒“T”形，包括:橫向延伸的通光通道，以及垂直于該通光通道延伸并具有從所述加熱爐的頂端延伸至外側(cè)的末端的輔助通道，所述通光通道的兩側(cè)通過(guò)窗片封閉，所述輔助通道的末端安裝有通氣塞；其中，所述樣品池的窗片，加熱爐的光學(xué)視窗，以及由所述光源發(fā)出的光束的中心一致。
[0006]所述樣品池還包括:與所述通氣塞的另一端連接的帶有第一針閥的進(jìn)氣管和帶有第二針閥的出氣管，所述第二針閥與真空泵連接。
[0007]所述吸收光譜儀還包括與所述第一針閥連接的用于充入惰性氣體的惰性氣體存儲(chǔ)裝置。
[0008]為了達(dá)到耐高溫和耐腐蝕的目的，樣品池主體由不銹鋼或鎳基合金等耐高溫、腐蝕金屬材質(zhì)組成，窗口材料由單晶SiC、藍(lán)寶石等可透過(guò)可見(jiàn)及紅外光且耐高溫、腐蝕的材料料加工定制而成。由于單晶SiC、藍(lán)寶石價(jià)格昂貴且不易機(jī)械加工成型，因此本發(fā)明采取的解決方案是主體部分使用不銹鋼或鎳基合金等金屬材質(zhì)，透光部分采用單晶SiC或藍(lán)寶石窗片材料。這樣分開(kāi)組裝的設(shè)計(jì)帶了密封問(wèn)題，為了解決這一問(wèn)題，我們?cè)诖捌昂蟾髟黾右粋€(gè)柔性石墨墊圈。
[0009]所述樣品池由第一密封圈，窗片，第二密封圈以及環(huán)形螺帽由里而外分別固定在通光通道的兩側(cè)組裝而成。
[0010]所述加熱爐提供為箱式爐或管式爐，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述樣品池的程序升溫以及程序降溫。
[0011]為了滿足樣品池能夠自由進(jìn)出的需求，所述加熱爐采用兩開(kāi)式設(shè)計(jì)，包括:鏡像對(duì)稱的左半部分和右半部分，前方通過(guò)手動(dòng)夾進(jìn)行開(kāi)合，后方通過(guò)鉸鏈連接。
[0012]所述吸收光譜儀還包括設(shè)置在所述加熱爐內(nèi)部的用于支撐樣品池的樣品池支架，所述樣品池支架由不銹鋼板材形成，包括:從下往上并向內(nèi)傾斜延伸具有三角形截面形狀的下半部分，以及緊接下半部分又向外彎曲延伸具有與樣品池的通光通道的輪廓相適應(yīng)的上半部分。
[0013]所述樣品池的通光通道和輔助通道，以及樣品池支架的上半部分分別具有圓形的橫截面形狀。
[0014]為了使加熱爐左右的中心與光譜儀光路聚焦中心一致，所述吸收光譜儀還包括:固定于所述加熱爐底部使所述加熱爐在光束的方向移動(dòng)的移動(dòng)平臺(tái)。
[0015]樣品池要滿足可以抽真空或充惰性氣體的需要，而且通光部分需放進(jìn)加熱爐內(nèi)，加熱爐需放進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)光譜儀樣品倉(cāng)內(nèi)，而受樣品倉(cāng)空間所限，加熱爐的體積需要非常小巧，相應(yīng)的也要求樣品池的體積小巧，而且也要滿足可以自由進(jìn)出樣品池的要求，因此，樣品池和加熱爐的設(shè)計(jì)是最重要的。
[0016]本發(fā)明所提供的光譜儀的工作原理如下:
[0017]由光源發(fā)出的聚焦光(強(qiáng)度定義為Ici)作用于經(jīng)加熱爐加熱的樣品池中的高溫熔融鹽，部分光線透過(guò)高溫熔融鹽到達(dá)檢測(cè)器，強(qiáng)度定義為it。則，透過(guò)率τ = ItAtl，根據(jù)比爾-郎伯(Lambert-Beer)定律，可知，A = -1gT = lgl0/lt= abc(A，吸光度；a，摩爾吸收系數(shù)；b，光程；C，物質(zhì)濃度)。由于光源發(fā)出的光為一連續(xù)譜，因此，通過(guò)光譜儀可以得到一定波段內(nèi)的每一波數(shù)對(duì)應(yīng)的透過(guò)率或吸收光度，對(duì)特定波段進(jìn)行積分，即可得到該波段內(nèi)的摩爾吸收系數(shù)。
[0018]本發(fā)明所提供的吸收光譜儀相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)主要具有以下有益效果:
[0019](I)本發(fā)明通過(guò)增設(shè)加熱系統(tǒng)以及配套設(shè)計(jì)的樣品池，克服了常規(guī)吸收光譜儀只能測(cè)定300°C以下溫度范圍內(nèi)流體吸收光譜的缺陷，實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度達(dá)到300°C以上，甚至1000°C以上的流體的吸收光譜的測(cè)定；
[0020](2)本發(fā)明還通過(guò)對(duì)樣品池材質(zhì)的優(yōu)化，以及結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，提供了一種耐高溫、耐腐蝕、液密的、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定又安全的樣品池，不僅能經(jīng)受加熱系統(tǒng)對(duì)其300°C以上的加熱，而且還能耐受高腐蝕性的氟鋰鈹熔融鹽；
[0021](3)還通過(guò)在樣品池通氣塞上增加進(jìn)氣和出氣管實(shí)現(xiàn)抽真空操作和充惰性氣體，避免特殊樣品，特別是熔鹽樣品吸潮后易于產(chǎn)生氣泡而影響測(cè)量的準(zhǔn)確性；
[0022](4)通過(guò)將加熱爐設(shè)計(jì)成二開(kāi)式結(jié)構(gòu)，有利于樣品池的自由放進(jìn)和取出；
[0023](5)通過(guò)在加熱爐爐膛增加一個(gè)樣品池支架，可以實(shí)現(xiàn)樣品池方便穩(wěn)定的放置，大大提高了操作的準(zhǔn)確性；
[0024](6)本發(fā)明提供的吸收光譜儀不僅可用于測(cè)定高溫熔融鹽的濁度，還可以檢測(cè)其它高溫流體的吸收光譜，例如超臨界水、高溫導(dǎo)熱油等，當(dāng)然更可以測(cè)定常溫液體的吸收光譜；
[0025](7)本發(fā)明還可以設(shè)計(jì)多種光程(2-20_)的樣品池，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)摩爾吸收系數(shù)較大范圍內(nèi)物質(zhì)吸收光譜的測(cè)定。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的吸收光譜儀的立體圖；
[0027]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的裝有樣品池的加熱爐的剖面圖；
[0028]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的樣品池的爆炸圖；
[0029]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的樣品池支架的左視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。應(yīng)理解，以下實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而非用于限制本發(fā)明的范圍。
[0031]如圖1-圖2所示，是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的吸收光譜儀，該吸收光譜儀建立在標(biāo)準(zhǔn)光譜儀基礎(chǔ)之上，增加了加熱爐以及對(duì)樣品池進(jìn)行了改進(jìn)。主要包括:提供光源和檢測(cè)器(圖未示出)的光譜儀主機(jī)1，加熱爐2，樣品池3，樣品池支架4，移動(dòng)平臺(tái)5。
[0032]其中，光譜儀主機(jī)I為德國(guó)布魯克(Bruker)公司產(chǎn)品，該光譜儀主機(jī)I具有一定大小的樣品倉(cāng)11，用來(lái)容納加熱爐2。為了使樣品可以達(dá)到500°C以上高溫，加熱爐是必須的。該加熱爐2提供為箱式爐，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)所述樣品池的程序升溫以及程序降溫。在本實(shí)施例中，該加熱爐2采用兩開(kāi)式設(shè)計(jì)，包括:鏡像對(duì)稱的左半部分21和右半部分22，前方通過(guò)手動(dòng)夾進(jìn)行開(kāi)合，后方通過(guò)鉸鏈連接，圖1所示的結(jié)構(gòu)中右半部分22為打開(kāi)狀態(tài)，以便于樣品池3放置于該加熱爐2內(nèi)。如圖2所示，左半部分21和右半部分22上還分別具有光學(xué)視窗23，該