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原文传递一种基于数字微镜的ICP-AES及元素检测方法

专利名称：	一种基于数字微镜的ICP-AES及元素检测方法
摘要：	本发明实施例公开了一种基于数字微镜的ICP‑AES及元素检测方法，涉及光谱技术领域，包括：高频发生器、炬管、气路系统、进样系统、分光系统、光电检测器以及控制系统；其中所述分光系统中使用数字微镜作为空间光调制器，所述光电检测器采用光电倍增管。实施本发明的有益效果是通过数字微镜对光谱信号进行阿达玛变换编码，提高光谱仪的信噪比；将数字微镜与光电倍增管结合替代传统的固态检测器，数字微镜尺寸小，减小了光谱仪的体积，同时光电倍增管的灵敏度优于固态检测器且价格低于固态检测器，降低了光谱仪的成本。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	吉林;22
申请人：	吉林大学
发明人：	田地;李颖超;李春生;姜闻宇
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-16T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-12T00:00:00+0800
申请号：	CN201910759716.2
公开号：	CN110441290A
代理机构：	北京知呱呱知识产权代理有限公司
代理人：	管士涛
分类号：	G01N21/73(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	130012吉林省长春市二道区前进大街2699号
主权项：	1.一种基于数字微镜的ICP-AES，其特征在于，包括高频发生器、炬管、气路系统、进样系统、分光系统、光电检测器以及控制系统；所述炬管分别与所述高频发生器、所述气路系统、所述进样系统和所述分光系统相连接，所述气路系统与所述进样系统相连接，所述分光系统与所述控制系统相连接；其中，所述分光系统中使用数字微镜作为空间光调制器，所述光电检测器采用光电倍增管。 2.根据权利要求1所述的基于数字微镜的ICP-AES，其特征在于，所述分光系统包括入射狭缝、第一凹面镜、三棱镜、中阶梯光栅、第二凹面镜、数字微镜以及第三凹面镜；入射光通过入射狭缝后，经第一凹面镜准直再入射到三棱镜，由三棱镜完成初次横向色散；中阶梯光栅对初次横向色散后的光进行分光，之后由三棱镜完成二次横向色散；经三棱镜二次横向色散后的光经第二凹面镜聚焦到数字微镜表面，数字微镜反射的光再经第三凹面镜聚焦。 3.根据权利要求2所述的基于数字微镜的ICP-AES，其特征在于，所述入射狭缝与所述第一凹面镜之间设置有光阑。 4.一种应用如权利要求1-3任一项所述基于数字微镜的ICP-AES的元素检测方法，其特征在于，包括以下步骤：通过所述基于数字微镜的ICP-AES，得到样品溶液的二维图像；选择所述样品溶液的待测元素及分析谱线，通过数据库确定对应元素谱线的光斑位置及光斑所占的微反射镜个数；基于所述微反射镜个数确定循环S矩阵的阶数n，并构造出左循环n阶S矩阵；基于所述光斑位置和所述左循环n阶S矩阵，通过数字微镜将所述二维图像进行阿达玛变换编码，得到调制后的光谱信息；将所述光谱信息进行解码，得到所述待测元素的光谱信号强度谱图。 5.根据权利要求4所述的元素检测方法，其特征在于，所述数据库是通过所述基于数字微镜的ICP-AES对常测元素谱线的光斑位置及对应光斑所占的微反射镜个数进行提取，并基于所述光斑位置及对应光斑所占的微反射镜个数而建立的。 6.根据权利要求5所述的元素检测方法，其特征在于，所述数据库的建立，包括以下步骤：通过所述基于数字微镜的ICP-AES，得到待测溶液的二维图像；选择A个待测元素及B条分析谱线，确定C个待翻转微镜区域的位置，其中C＝A×B；设置数字微镜的同时翻转行数与列数、间隔翻转行数与列数、翻转次数以及稳定时间，通过光电检测器得到所述待测元素谱线的二维光谱图像；基于所述二维光谱图像，通过图像处理算法得到去除背景后的二维光谱图像，并分离出光斑的位置；根据所述光斑的位置及对应光斑所占的微反射镜个数建立数据库。 7.根据权利要求6所述的元素检测方法，其特征在于，所述基于所述二维光谱图像，通过图像处理算法得到去除背景后的二维光谱图像，并分离出光斑的位置的步骤，具体包括：基于所述二维光谱图像，通过边缘检测算法得到边缘图像并确定光斑的位置；将所述边缘图像根据设定的阈值进行二值化处理，得到二值图像；通过所述二值图像与所述二维光谱图像的对应关系，得到去除背景后的二维光谱图像，并分离出光斑的位置。 8.根据权利要求4所述的元素检测方法，其特征在于，所述基于所述微反射镜个数确定循环S矩阵的阶数n，并构造出左循环n阶S矩阵的步骤，具体包括：统计待测元素谱线的光斑所占微反射镜的总数K，选择大于且最接近总数K的循环S矩阵阶数n，其中n＝4×m-1，m取正整数；通过二次余数法构造出左循环n阶S矩阵。 9.根据权利要求4所述的元素检测方法，其特征在于，所述左循环n阶S矩阵的元素由0和1组成，其中0表示没有光通过，1表示反射光。 10.根据权利要求9所述的元素检测方法，其特征在于，所述基于所述光斑位置和所述左循环n阶S矩阵，通过数字微镜将所述二维光谱图像进行阿达玛变换编码，得到调制后的光谱信息的步骤，具体包括：将数字微镜中待测元素谱线的光斑所在的微反射镜依次按照所述左循环n阶S矩阵每行对应的元素进行翻转或不翻转，通过光电检测器分别得到I1-In的光谱信息；其中若所述元素为0，则不翻转微反射镜，若所述元素为1，则将微反射镜翻转+12度。
所属类别：	发明专利