本发明涉及原子光谱分析技术领域，具体为一种原子吸收、荧光和发射光谱同时测量分析检测系统及方法。
背景技术：
原子光谱分析法是元素分析检测的最重要方法之一，它主要包括原子吸收光谱分析法、原子荧光光谱分析法和原子发射光谱分析法，广义的原子光谱分析法还包括原子质谱分析法。由于在元素分析方面的诸多优势，包括：高灵敏度/准确性/选择性、干扰较少、分析速度快等，它们各自已在地质、环境、食品、生物等诸多领域的科研与生产工作中获得了非常广泛的应用。经过多年的发展，现有原子光谱分析方法的理论和仪器都已经比较成熟；目前原子光谱分析仪器的研究与发展主要包括以下三个方面：（1）仪器分析性能的进一步提高，开发新方法与新技术改善仪器的最终分析性能，包括灵敏度、检出限、抗干扰能力以及分析元素范围等；（2）仪器的小型化，以适应越来越多的现场原位、实时在线分析的需求，比如环境例行监测、食品安全现场抽检、突发应急事件检测等；（3）原子光谱分析仪器的多功能化，突破现有仪器的单一功能，以扩展原子光谱分析仪器的应用范围。
原子吸收光谱分析法，是最早发展起来的一种原子光谱分析技术。其仪器结构主要由原子化器、光源和光谱检测器三部分构成，三者位于一条直线光路。原子化器主要将分析元素原子化形成其基态的自由原子；光源通常为锐线光源，用于提供待测元素的特征光谱，其发出的特征波长光线经过聚焦到达原子化器，处于原子化器区域的基态自由原子对光路中的特征光谱进行吸收，被吸收减弱后的光线再经过聚焦进入光谱检测器进行检测，并通过特征光谱被吸收的程度来对待测元素进行定量。
原子荧光光谱分析法，仪器结构主要由原子化器、激发光源和光谱检测器三部分构成，其原子化器的功能和原子吸收光谱分析相同；激发光源和光谱检测器与原子化器通常互相垂直（或成一定角度），避免激发光源发出的特征波长光线直接进入光谱检测器。原子化区域的基态自由原子对激发光源的特征入射光进行吸收后，跃迁到激发态，在去激发的过程中辐射出与激发光源波长相同或不同的特征光谱，并被光谱检测器检测。虽然原子荧光和原子吸收光谱仪器的结构部件基本一样，但也存在两个方面的明显差异：（1）光谱检测的方向不同，原子吸收光谱的检测方向和光源方向相同，而原子荧光光谱的检测方向一般位于光源光线的垂直方向（或成一定角度）；（2）原子荧光光谱的灵敏度和光源的特征辐照强度成一定的比例关系，通常辐照强度越强，灵敏度越高；而原子吸收光谱则不同，因为光源的特征辐射会直接进入光谱检测器，所以需要一个合适的强度避免检测器饱和以及维持较低的（热）噪声（一般情况下，光源强度越高，相应的（热）噪声也越大）。
原子发射光谱分析法，仪器结构仅由激发源和光谱检测器两部分构成，激发源（在原子发射光谱分析法中也被称作：激发光源；为避免混淆，本文中统一称为：激发源）与原子吸收和荧光光谱分析中的原子化器类似。分析物在激发源中，在不吸收外部特征光谱辐照的条件下而被直接激发到原子的激发态，然后在去激发的过程中辐射出元素的特征发射光谱，并被光谱检测器检测。原子发射光谱分析的激发源拥有比原子吸收和荧光光谱分析的原子化器更强的原子化/激发能力，能将分析元素首先原子化成为基态的自由原子，并在不需要外部激发光源的条件下，再进一步将基态自由原子激发到激发态；在一些激发源或反应体系中，也存在待测元素直接被激发到激发态的情况。
三种原子光谱分析技术，原子吸收、荧光和发射光谱分析，各有各自的优点与适用的分析元素和分析样品范围及领域，没有一种原子光谱分析技术能够覆盖所有的元素检测分析应用。在实际的样品分析应用中，样品的种类多、成分复杂，极少有单一仪器能完全解决所遇到的复杂问题，往往需要多种仪器相互配合才能获得需要的结果。但是，现有的原子光谱分析仪器均为单一功能的检测，即原子吸收光谱、原子荧光光谱和原子发射光谱不能同时测量；更不能在一次进样的条件下，同时获得原子吸收光谱、原子荧光光谱和原子发射光谱信息。即使有少部分仪器集成其中两种功能，其也需要切换功能后再使用，无法实现一次进样便获得两种原子光谱信息的功能。
而在原子光谱分析仪器的原子化器/激发源中，往往同时存在基态自由原子和激发态原子，因此同时包含原子吸收光谱、原子荧光光谱和原子发射光谱信息。这些信息的同时获取是现有原子光谱仪器不具备的功能，然而同时获取多种原子光谱信息本身具有非常重要的理论与实际意义。首先，由于原子化器/激发源中，本身存在多种原子光谱信息，传统的采用单一原子吸收、荧光或发射光谱测量的仪器所获得的结果会受未检测的原子光谱信息影响。例如在检测原子吸收和原子荧光光谱过程中，原子化器/激发源中本身也存在原子发射光谱，会叠加在所检测的原子吸收和原子荧光光谱中，从而影响其测量结果的准确性，以及仪器的分析性能，比如：工作曲线的线性范围变窄、高空白导致无法降低方法的检出限等。其次，原子光谱分析仪器的原子化器/激发源的原子化效率和激发效率是决定仪器分析性能的最重要因素之一，而理解分析物元素在原子化器/激发源中的原子化、激发过程从而进行改进是提升原子化效率和激发效率的最有效途径之一，同时也是研究分析物进入原子化器/激发源之前的样品引入方式并有效提升进样效率的最有效途径之一。而多种原子光谱信息的同时测量、过程监测正是理解原子化器/激发源的原子化和激发机理的最直接方式。此外，一些反应体系也和原子光谱分析仪器的原子化器/激发源类似，其中可能存在基态的自由原子和激发态的原子，而它们之间的相对数量及其变化趋势的监测对于反应过程的研究具有极其重要的研究和指导意义；比如等离子体过程、原子催化过程，如果能完全掌握等离子体内部的工作状态或者原子催化的准确、详细过程，这无疑对提高等离子体的利用效率或者提高催化反应的产率具有非常重要的作用。而这些信息的获取，目前看来，通过多原子光谱同时测量是最有效的途径之一。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种可以实现在一台仪器上对原子吸收光谱、原子荧光光谱和原子发射光谱的同时测量，通过一次进样便同时获得原子吸收、荧光和发射光谱信息。技术方案如下：
一种原子吸收、荧光和发射光谱同时测量分析检测系统，包括共用一套光源、原子化器/激发源和光谱检测器的，且互相垂直（或存在一定夹角）的原子吸收检测方向光路和原子荧光检测方向光路；
所述原子吸收检测方向光路，空心阴极灯发出的特征波长光线依次通过第一快门、第一聚焦透镜、原子化器/激发源、第二聚焦透镜、第二快门和第一光纤耦合装置后，再经分叉光纤传输到达ccd光谱检测器完成原子吸收光谱检测；
所述原子荧光检测方向光路，原子化器/激发源中由激发光源激发产生的特征发射光线依次通过第三聚焦透镜、第三快门和第二光纤耦合装置后，再经分叉光纤传输到达ccd光谱检测器完成原子荧光光谱检测；
所述原子化器/激发源中直接产生的特征发射光线依次通过第二聚焦透镜、第二快门和第一光纤耦合装置，或通次经过第三聚焦透镜、第三快门和第二光纤耦合装置，再经分叉光纤传输到达ccd光谱检测器完成原子发射光谱检测；
所述空心阴极灯、第一快门、第二快门、第三快门和ccd光谱检测器均与系统控制模块连接；系统控制模块控制空心阴极灯的驱动和调制，控制第一快门、第二快门和第三快门的开关，控制ccd光谱检测器的数据采集，以及上述各部件的同步协调工作时序。
进一步的，所述原子吸收检测方向光路和原子荧光检测方向光路互相垂直（或存在一定夹角）。
一种原子吸收、荧光和发射光谱同时测量分析检测系统的控制方法，一个测量周期的测量步骤包括：
s1调节空心阴极灯为初始强度，第一快门关闭，第二快门打开，第三快门关闭；原子化器/激发源处的发射光谱通过第二聚焦透镜、第二快门和第一光纤耦合装置，经过分叉光纤的传导进入ccd光谱检测器，检测到原子发射光谱；
s2调节空心阴极灯为初始强度，第一快门关闭，第二快门关闭，第三快门打开；原子化器/激发源处的发射光谱通过第三聚焦透镜、第三快门和第二光纤耦合装置，经过分叉光纤的传导进入ccd光谱检测器，检测到原子发射光谱；
s3调节空心阴极灯为第二强度，第一快门打开，第二快门打开，第三快门关闭；空心阴极灯发出的特征波长光线经过第一快门、第一聚焦透镜，到达原子化器/激发源，被其中的基态自由原子特征吸收，被吸收减弱的光线再通过第二聚焦透镜、第二快门和第一光纤耦合装置，经过分叉光纤的传导进入ccd光谱检测器，检测到原子吸收光谱；
s4调节空心阴极灯为第三强度，第一快门打开，第二快门关闭，第三快门打开；空心阴极灯发出的特征波长光线经过第一快门、第一聚焦透镜，到达原子化器/激发源，其中的基态自由原子对光线进行特征吸收后跃迁到高能级态，在返回低能级态的过程中释放出特征发射光线，通过第三聚焦透镜、第三快门和第二光纤耦合装置，经过分叉光纤的传导进入ccd光谱检测器，检测到原子荧光光谱。
一种原子吸收、荧光和发射光谱同时测量分析检测系统的控制方法，一个测量周期的测量步骤包括：
s1调节空心阴极灯为初始强度，第一快门关闭，第二快门打开，第三快门关闭；原子化器/激发源处的发射光谱通过第二聚焦透镜、第二快门和第一光纤耦合装置，经过分叉光纤的传导进入ccd光谱检测器，检测到原子发射光谱；
s2调节空心阴极灯为第二强度，第一快门打开，第二快门打开，第三快门关闭；空心阴极灯发出的特征波长光线经过第一快门、第一聚焦透镜，到达原子化器/激发源，被其中的基态自由原子特征吸收，被吸收减弱的光线再通过第二聚焦透镜、第二快门和第一光纤耦合装置，经过分叉光纤的传导进入ccd光谱检测器，检测到原子吸收光谱；
s3调节空心阴极灯为初始强度，第一快门关闭，第二快门关闭，第三快门打开；原子化器/激发源处的发射光谱通过第三聚焦透镜、第三快门和第二光纤耦合装置，经过分叉光纤的传导进入ccd光谱检测器，检测到原子发射光谱；
s4调节空心阴极灯为第三强度，第一快门打开，第二快门关闭，第三快门打开；空心阴极灯发出的特征波长光线经过第一快门、第一聚焦透镜，到达原子化器/激发源，其中的基态自由原子对光线进行特征吸收后跃迁到高能级态，在返回低能级态的过程中释放出特征发射光线，通过第三聚焦透镜、第三快门和第二光纤耦合装置，经过分叉光纤的传导进入ccd光谱检测器，检测到原子荧光光谱。
本发明的有益效果是：
1)本发明可同时测量原子吸收、荧光和发射光谱，仅通过一次样品引入，便可同时获得多种原子光谱信息，包括：原子吸收光谱、原子荧光光谱和原子发射光谱。
2)本发明共用一套原子化器/激发源、光源和光谱检测器，通过对光源的驱动调制满足原子吸收和荧光光谱检测对光源的不同需求，通过对光源和光路的组合控制实现原子吸收、荧光和发射光谱检测对检测光路的不同需求。
3)本发明采用一个光谱检测器对原子吸收、荧光和发射光谱进行检测，其检测结果的强度值相互之间更具“可比性”；通过同时获取原子吸收、荧光和发射光谱信息，可以相互校正测量结果：在原子吸收方向的原子发射光谱可以用于校正原子吸收光谱，在原子荧光方向的原子发射光谱可以用于校正原子荧光光谱；最终获得更真实、准确的测量结果。
4)本发明采用多通道光谱检测器实现一定光谱范围内的一次摄谱，原子吸收光谱和原子荧光光谱分析均可配置邻近线背景校正功能，以获得更加准确的分析结果。
5)本发明同时测量一次进样的原子吸收、荧光和发射光谱信息，更能保证样品分析以及数据结果的时间和空间一致性；同时，测量结果可以相互自比对验证分析结果的准确性。
6)本发明的原子化器/激发源系统可更换，可适用于常见的原子化器/激发源，包括氩氢火焰、氦氢火焰、空气乙炔火焰、（微）等离子体（电感耦合等离子体、微波等离子体等）等；同时，可配合连续样品引入方式工作，包括气动雾化、化学蒸气发生（氢化物发生、光化学蒸气发生等）等。
7)本发明具有“表征”和“过程监测”型原子光谱分析仪器的新功能，对相关体系或过程进行表征或实时监测；将系统中的原子化器/激发源更换为待测体系，即可对反应体系或者反应过程中的多种原子光谱信息进行表征和监测。
8)本发明也可以用于多种分子光谱的同时测量，包括分子吸收、分子荧光和化学发光光谱等。
9)本发明一台仪器可同时测量原子吸收、荧光和发射光谱，有效地节约仪器成本和空间；同时，通过一次进样完成原子吸收、荧光和发射光谱的同时测量，可以有效地减少样品和试剂消耗量，节约分析时间、以及仪器的使用与维护成本。
附图说明
图1为本发明原子吸收、荧光和发射光谱同时测量分析检测系统的装置示意图。1-空心阴极灯电源；2-空心阴极灯；3-第一快门；4-第二快门；5-第三快门；6-第一聚焦透镜；7-第二聚焦透镜；8-第三聚焦透镜；9-原子化器/激发源；10-第一光纤耦合装置；11-第二光纤耦合装置；12-分叉光纤；13-ccd光谱检测器；14-系统控制模块；x-原子吸收检测方向；y-原子荧光检测方向。
图2为本发明原子吸收、荧光和发射光谱同时测量分析检测系统及方法工作时序（模式1）示意图。
图3为本发明原子吸收、荧光和发射光谱同时测量分析检测系统及方法工作时序（模式2）示意图。
图4为实施例1的原子光谱信号时序图。
图5为实施例2的原子光谱信号时序图。
图6为实施例3的原子光谱信号时序图。
图7为实施例4的多原子光谱同时测量结果一致性图。
图8为实施例5的多原子光谱同时测量结果一致性图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。本发明结合原子吸收光谱、原子荧光光谱和原子发射光谱原理和仪器结构的相似与差异之处，共用原子化器/激发源、光源和光谱检测器；同时构建原子吸收检测方向和原子荧光检测方向的光路系统，通过控制光源的工作强度，实现原子吸收和原子荧光光谱分析对光源的差异需求，结合对光源和光路的组合控制实现原子吸收、原子荧光和原子发射光谱分析对检测光路的差异需求，再结合对光谱检测器的光谱采集控制实现三种状态的原子光谱信息获取；整个系统由系统控制模块集中控制与协调工作，包括光源驱动与调制、快门开关、光谱检测器光谱采集以及它们之间的工作时序与同步协调工作。
样品分析物在原子化器/激发源中被蒸发、解离、原子化成为待测元素的基态原子，部分基态原子在中等光源强度时吸收光源的特征波长辐射，在原子吸收方向检测光源特征波长减弱的程度可得到原子吸收光谱信号；在较强光源强度时，更多的基态原子将吸收光源的特征波长辐射，跃迁到激发态，然后在返回低能级态的过程中释放出相同或不同波长的特征辐射，在原子荧光方向检测这些特征辐射便获得原子荧光光谱信号。另外，在没有外部光源辐照的情况下，部分基态原子也可在原子化器/激发源中进一步获取能量直接到达激发态；或者分析物元素经过一定的反应路线直接被激发到其原子的激发态（不经过原子化为基态的过程）；处于激发态的原子在返回低能级态的过程中，辐射出其特征波长的光线，在原子吸收方向和原子荧光方向，均能获得原子发射光谱信号。从而实现一次进样，同时测量获得原子吸收光谱、原子荧光光谱和原子发射光谱信息。
图1为本发明原子吸收、荧光和发射光谱同时测量分析检测系统的装置示意图，系统包括共用一套光源、原子化器/激发源9和光谱检测器13的，且相互垂直（或存在一定夹角）的原子吸收检测方向光路和原子荧光检测方向光路；所述原子吸收检测方向光路中，空心阴极灯2发出的特征波长光线依次通过第一快门3、第一聚焦透镜6、原子化器/激发源9、第二聚焦透镜7、第二快门4和第一光纤耦合装置10后，再经分叉光纤12传输到达ccd光谱检测器13完成原子吸收光谱检测；所述原子荧光检测方向光路中，原子化器/激发源9中由光源激发产生的特征发射光线依次通过第三聚焦透镜8、第三快门5和第二光纤耦合装置11后，再经分叉光纤12传输到达ccd光谱检测器13完成原子荧光光谱检测；所述原子化器/激发源9中直接产生的特征发射光线依次通过第二聚焦透镜7、第二快门4和第一光纤耦合装置10，或依次通过第三聚焦透镜8、第三快门5和第二光纤耦合装置11，再经分叉光纤12传输到达ccd光谱检测器13完成原子发射光谱检测；所述空心阴极灯2、第一快门3、第二快门4、第三快门5和ccd光谱检测器13均与系统控制模块14连接；系统控制模块14控制空心阴极灯2的驱动和调制，控制第一快门3、第二快门4和第三快门5的开关，控制ccd光谱检测器13的数据采集，以及上述各部件的同步协调工作时序。
图1示出，在原子吸收检测方向x，实现原子吸收光谱的检测和原子发射光谱（吸收方向）的检测。在原子荧光检测方向y，实现原子荧光光谱的检测和原子发射光谱（荧光方向）的检测。三种原子光谱信息的检测光路如下：
（1）原子吸收光谱检测：空心阴极灯2发出的特征波长光线先后经过光源处的第一快门3、第一聚焦透镜6、原子化器/激发源9、第二聚焦透镜7、原子吸收检测方向的第二快门4、第一光纤耦合装置10、分叉光纤12，进入ccd光谱检测器13。
（2）原子荧光光谱检测：空心阴极灯2发出的特征波长光线先后经过光源处的第一快门3、第一聚焦透镜6、到达原子化器/激发源9，并在原子化器/激发源9中激发待测元素的基态原子产生的特征发射光线先后经过第三聚焦透镜8、原子荧光检测方向的第三快门5、第二光纤耦合装置11、分叉光纤12，进入ccd光谱检测器13。
（3）原子发射光谱检测：原子化器/激发源9中直接产生的特征发射光线先后经过第二聚焦透镜7、第二快门4、第一光纤耦合装置10、分叉光纤12，进入ccd光谱检测器13；也可先后经过第三聚焦透镜8、第三快门5、第二光纤耦合装置11、分叉光纤12，进入ccd光谱检测器13。
图1示出，空心阴极灯电源1、第一快门3、第二快门4、第三快门5、ccd光谱检测器13，均与系统控制模块14连接；由系统控制模块14集中控制与协调各部分之间的工作，包括空心阴极灯2通过空心阴极灯电源1的驱动和调制（动态工作于低、中、高三种电流强度）、三个快门（3、4和5）的开关、ccd光谱检测器13的数据采集以及它们之间的时序控制。
因为ccd光谱检测器为多通道检测器，每一次采集的数据均为全波长范围内的光谱，因此原子吸收光谱和原子荧光光谱均可以采用邻近线校正的方式扣除背景，以获得更加准确的结果。
图2为本发明原子吸收、荧光和发射光谱同时测量分析检测系统及方法工作时序（模式1）示意图。图2中，光源低强度指仅维持光源处于工作状态的强度，保持光源的热稳定性，大部分元素的空心阴极灯在此强度下并不会产生明显的特征辐射；光谱检测器在原子吸收检测方向不能检测到光源的特征波长发射。光源中强度指光源具有一定的特征波长发射强度，光谱检测器在原子吸收检测方向能明显检测到光源的特征波长发射；光谱检测器不饱和，且特征波长强度适合于原子吸收光谱分析。光源高强度指光源的特征波长发射强度能够激发出明显的原子荧光光谱信号，以通过原子荧光检测方向的光谱检测器进行原子荧光光谱检测；光源高强度期间，实线代表空心阴极灯工作于连续模式，虚线代表空心阴极灯工作于脉冲模式，工作于脉冲模式可以具有更强的瞬间强度，并延长光源的使用寿命。快门时序的高电平代表快门打开，低电平代表快门关闭。光谱检测器信号采集时序，高电平代表ccd光谱检测器的光谱积分过程，低电平代表ccd光谱检测器未处于光谱采集状态。
图2示出，在一个测量周期内：
（1）光源工作于低强度状态（初始强度），第一快门3关闭，第二快门4打开，第三快门5关闭；原子化器/激发源9处的发射光谱通过第二聚焦透镜7、第二快门4和第一光纤耦合装置10，经过分叉光纤12的传导进入ccd光谱检测器13，检测到原子发射光谱（原子吸收方向，图2中“原子发射1”）；
（2）光源工作于低强度状态（初始强度），第一快门3关闭，第二快门4关闭，第三快门5打开；原子化器/激发源9处的发射光谱通过第三聚焦透镜8、第三快门5和第二光纤耦合装置11，经过分叉光纤12的传导进入ccd光谱检测器13，检测到原子发射光谱（原子荧光方向，图2中“原子发射2”）；
（3）光源工作于中强度状态（第二强度），第一快门3打开，第二快门4打开，第三快门5关闭；空心阴极灯2发出的特征波长光线经过第一快门3、第一聚焦透镜6，到达原子化器/激发源9，被其中的基态自由原子特征吸收，被吸收减弱的光线再通过第二聚焦透镜7、第二快门4和第一光纤耦合装置10，经过分叉光纤12的传导进入ccd光谱检测器13，检测到原子吸收光谱，同时其中也包含有“原子发射1”的信息（图2中“原子吸收 发射1”）；
（4）光源工作于高强度状态（第三强度），第一快门3打开，第二快门4关闭，第三快门5打开；空心阴极灯2发出的特征波长光线经过第一快门3、第一聚焦透镜6，到达原子化器/激发源9，其中的基态自由原子对光线进行特征吸收后跃迁到高能级态（激发态），在返回低能级态的过程中释放出特征发射光线，通过第三聚焦透镜8、第三快门5和第二光纤耦合装置11，经过分叉光纤12的传导进入ccd光谱检测器13，检测到原子荧光光谱，同时其中也包含有“原子发射2”的信息（图2中“原子荧光 发射2”）；
（5）这样便完成了一个测量周期的检测，一个周期内获得四组光谱数据，一次进样测量包含多个测量周期，得到的全部光谱数据经过提取和处理获得最终的三种原子光谱信息。一个周期的测量可以针对背景测量、空白测量和样品测量。
图3为本发明原子吸收、荧光和发射光谱同时测量分析检测系统及方法工作时序（模式2）示意图。图中标注说明与图2相同。
图3示出，在一个测量周期内：
（1）光源工作于低强度状态（初始强度），第一快门3关闭，第二快门4打开，第三快门5关闭；原子化器/激发源9处的发射光谱通过第二聚焦透镜7、第二快门4和第一光纤耦合装置10，经过分叉光纤12的传导进入ccd光谱检测器13，检测到原子发射光谱（原子吸收方向，图3中“原子发射1”）；
（2）光源工作于中强度状态（第二强度），第一快门3打开，第二快门4打开，第三快门5关闭；空心阴极灯2发出的特征波长光线经过第一快门3、第一聚焦透镜6，到达原子化器/激发源9，被其中的基态自由原子特征吸收，被吸收减弱的光线再通过第二聚焦透镜7、第二快门4和第一光纤耦合装置10，经过分叉光纤12的传导进入ccd光谱检测器13，检测到原子吸收光谱，同时其中也包含有“原子发射1”的信息（图3中“原子吸收 发射1”）；
（3）光源工作于低强度状态（初始强度），第一快门3关闭，第二快门4关闭，第三快门5打开；原子化器/激发源9处的发射光谱通过第三聚焦透镜8、第三快门5和第二光纤耦合装置11，经过分叉光纤12的传导进入ccd光谱检测器13，检测到原子发射光谱（原子荧光方向，图3中“原子发射2”）；
（4）光源工作于高强度状态（第三强度），第一快门3打开，第二快门4关闭，第三快门5打开；空心阴极灯2发出的特征波长光线经过第一快门3、第一聚焦透镜6，到达原子化器/激发源9，其中的基态自由原子对光线进行特征吸收后跃迁到高能级态（激发态），在返回低能级态的过程中释放出特征发射光线，通过第三聚焦透镜8、第三快门5和第二光纤耦合装置11，经过分叉光纤12的传导进入ccd光谱检测器13，检测到原子荧光光谱，同时其中也包含有“原子发射2”的信息（图3中“原子吸收 发射2”）；
（5）这样便完成了一个测量周期的检测，一个周期内获得四组光谱数据，一次进样测量包含多个测量周期，得到的全部光谱数据经过提取和处理获得最终的三种原子光谱信息。一个周期的测量可以针对背景测量、空白测量和样品测量。
使用本发明分析样品或研究反应体系时，可适用于多种原子化器/激发源，比如氩氢火焰、氦氢火焰、空气乙炔火焰、（微）等离子体（电感耦合等离子体、微波等离子体等）等；同样可配合多种连续样品引入方式，比如气动雾化、化学蒸气发生（氢化物发生、光化学蒸气发生等）等。
下面结合实施例对本发明进一步说明，首先就实施例1讲解具体的操作步骤：
实施例1：本实施例采用氩氢火焰作为原子化器/激发源，氢化物发生作为样品引入方式，通过工作时序（模式1，图2所示）对镉（cd）样品进行同时多原子光谱测量。首先引入空白溶液，检测多个测量周期之后，再引入样品溶液，氢化物发生产生的含cd的气态物种（蒸气），进入原子化器/激发源9中，被原子化和激发形成基态的自由原子和激发态的原子，并产生相应的原子光谱信号。最终获得的原始的原子光谱时序数据如图4a所示，通过数据提取，得到四组原子光谱数据：原子发射1、原子发射2、原子吸收 发射1、原子荧光 发射2，它们的时序数据如图4b-e所示，图4中横坐标为采样点数，纵坐标为光谱强度。
空白的四组数据值（平均值）分别为：ib_aes1、ib_aes2、ib_aas aes1、ib_afs aes2；
样品的四组数据值（平均值）分别为：is_aes1、is_aes2、is_aas aes1、is_afs aes2；
最终的测量结果计算为：
原子发射光谱信号强度：is_aes1-ib_aes1或is_aes2-ib_aes2，二者的值大致相当；
原子吸收光谱信号强度（吸光度值）：lg((ib_aas aes1-ib_aes1)/(is_aas aes1-is_aes1))；
原子荧光光谱信号强度：(is_afs aes2-is_aes2)–(ib_afs aes2-ib_aes2)。
实施例2：与实施例1类似地，本实施例采用空气乙炔火焰作为原子化器/激发源，气动雾化作为样品引入方式，通过工作时序（模式1，图2所示）对锶（sr）样品进行同时多原子光谱测量。最终获得的原始光谱时序数据如图5a所示，通过数据提取，得到四组原子光谱数据：原子发射1、原子发射2、原子吸收 发射1、原子荧光 发射2，它们的时序数据如图5b-e所示。图5中横坐标为采样点数，纵坐标为光谱强度。
实施例3：与实施例1类似地，本实施例采用电感耦合等离子体作为原子化器/激发源，气动雾化作为样品引入方式，通过工作时序（模式1，图2所示）对镉（cd）样品进行同时多原子光谱测量。最终获得的原始光谱时序数据如图6a所示，通过数据提取，得到四组原子光谱数据：原子发射1、原子发射2、原子吸收 发射1、原子荧光 发射2，它们的时序数据如图6b-e所示。图6中横坐标为采样点数，纵坐标为光谱强度。
实施例4：本实施例采用空气乙炔火焰作为原子化器/激发源，气动雾化作为样品引入方式，通过工作时序（模式1，图2所示）对钙（ca）样品进行同时多原子光谱测量。将不同浓度的ca样品获得的原子吸收信号和原子发射信号作线性图，如图7所示，线性相关系数（r2）达到0.995，说明多种原子光谱的测量结果具有较好的一致性。图7中横坐标为原子吸收，纵坐标为原子发射。
实施例5：与实施例4类似地，本实施例对钠（na）样品进行同时多原子光谱测量。将不同浓度的na样品获得的原子吸收信号和原子发射信号作线性图，如图8所示，线性相关系数（r2）达到0.997，说明多种原子光谱的测量结果具有较好的一致性。图8中横坐标为原子吸收，纵坐标为原子发射。
1.一种原子吸收、荧光和发射光谱同时测量分析检测系统，其特征在于，包括共用一套空心阴极灯（2）、原子化器/激发源（9）和光谱检测器（13）的，且存在一定夹角的原子吸收检测方向光路和原子荧光检测方向光路；
所述原子吸收检测方向光路中，空心阴极灯（2）发出的特征波长光线依次通过第一快门（3）、第一聚焦透镜（6）、原子化器/激发源（9）、第二聚焦透镜（7）、第二快门（4）和第一光纤耦合装置（10）后，再经分叉光纤（12）传输到达ccd光谱检测器（13）完成原子吸收光谱检测；
所述原子荧光检测方向光路中，原子化器/激发源（9）中由光源激发产生的特征发射光线依次通过第三聚焦透镜（8）、第三快门（5）和第二光纤耦合装置（11）后，再经分叉光纤（12）传输到达ccd光谱检测器（13）完成原子荧光光谱检测；
所述原子化器/激发源（9）中直接产生的特征发射光线依次通过第二聚焦透镜（7）、第二快门（4）和第一光纤耦合装置（10），或依次通过第三聚焦透镜（8）、第三快门（5）和第二光纤耦合装置（11），再经分叉光纤（12）传输到达ccd光谱检测器（13）完成原子发射光谱检测；
所述空心阴极灯（2）、第一快门（3）、第二快门（4）、第三快门（5）和ccd光谱检测器（13）均与系统控制模块（14）连接；系统控制模块（14）控制空心阴极灯（2）的驱动和调制，控制第一快门（3）、第二快门（4）和第三快门（5）的开关，控制ccd光谱检测器（13）的数据采集，以及上述各部件的同步协调工作时序。
2.根据权利要求1所述的原子吸收、荧光和发射光谱同时测量分析检测系统，其特征在于，所述原子吸收检测方向光路和原子荧光检测方向光路互相垂直。
3.一种权利要求1所述的原子吸收、荧光和发射光谱同时测量分析检测系统的控制方法，其特征在于，一个测量周期的测量步骤包括：
s1调节空心阴极灯（2）为初始强度，第一快门（3）关闭，第二快门（4）打开，第三快门（5）关闭；原子化器/激发源（9）处的发射光谱通过第二聚焦透镜（7）、第二快门（4）和第一光纤耦合装置（10），经过分叉光纤（12）的传导进入ccd光谱检测器（13），检测到原子发射光谱；
s2调节空心阴极灯（2）为初始强度，第一快门（3）关闭，第二快门（4）关闭，第三快门（5）打开；原子化器/激发源（9）处的发射光谱通过第三聚焦透镜（8）、第三快门（5）和第二光纤耦合装置（11），经过分叉光纤（12）的传导进入ccd光谱检测器（13），检测到原子发射光谱；
s3调节空心阴极灯（2）为第二强度，第一快门（3）打开，第二快门（4）打开，第三快门（5）关闭；空心阴极灯（2）发出的特征波长光线经过第一快门（3）、第一聚焦透镜（6），到达原子化器/激发源（9），被其中的基态自由原子特征吸收，被吸收减弱的光线再通过第二聚焦透镜（7）、第二快门（4）和第一光纤耦合装置（10），经过分叉光纤（12）的传导进入ccd光谱检测器（13），检测到原子吸收光谱；
s4调节空心阴极灯（2）为第三强度，第一快门（3）打开，第二快门（4）关闭，第三快门（5）打开；空心阴极灯（2）发出的特征波长光线经过第一快门（3）、第一聚焦透镜（6），到达原子化器/激发源（9），其中的基态自由原子对光线进行特征吸收后跃迁到高能级态，在返回低能级态的过程中释放出特征发射光线，通过第三聚焦透镜（8）、第三快门（5）和第二光纤耦合装置（11），经过分叉光纤（12）的传导进入ccd光谱检测器（13），检测到原子荧光光谱。
4.一种权利要求1所述的原子吸收、荧光和发射光谱同时测量分析检测系统的控制方法，其特征在于，一个测量周期的测量步骤包括：
s1调节空心阴极灯（2）为初始强度，第一快门（3）关闭，第二快门（4）打开，第三快门（5）关闭；原子化器/激发源（9）处的发射光谱通过第二聚焦透镜（7）、第二快门（4）和第一光纤耦合装置（10），经过分叉光纤（12）的传导进入ccd光谱检测器（13），检测到原子发射光谱；
s2调节空心阴极灯（2）为第二强度，第一快门（3）打开，第二快门（4）打开，第三快门（5）关闭；空心阴极灯（2）发出的特征波长光线经过第一快门（3）、第一聚焦透镜（6），到达原子化器/激发源（9），被其中的基态自由原子特征吸收，被吸收减弱的光线再通过第二聚焦透镜（7）、第二快门（4）和第一光纤耦合装置（10），经过分叉光纤（12）的传导进入ccd光谱检测器（13），检测到原子吸收光谱；
s3调节空心阴极灯（2）为初始强度，第一快门（3）关闭，第二快门（4）关闭，第三快门（5）打开；原子化器/激发源（9）处的发射光谱通过第三聚焦透镜（8）、第三快门（5）和第二光纤耦合装置（11），经过分叉光纤（12）的传导进入ccd光谱检测器（13），检测到原子发射光谱；
s4调节空心阴极灯（2）为第三强度，第一快门（3）打开，第二快门（4）关闭，第三快门（5）打开；空心阴极灯（2）发出的特征波长光线经过第一快门（3）、第一聚焦透镜（6），到达原子化器/激发源（9），其中的基态自由原子对光线进行特征吸收后跃迁到高能级态，在返回低能级态的过程中释放出特征发射光线，通过第三聚焦透镜（8）、第三快门（5）和第二光纤耦合装置（11），经过分叉光纤（12）的传导进入ccd光谱检测器（13），检测到原子荧光光谱。
技术总结