專利名稱：一種數(shù)字化分光光度計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種數(shù)字化分光光度計技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種分光光度計，尤其涉及和使用了新型分光系統(tǒng)和數(shù)字化分析 處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
[0002]分光光度計是依據(jù)LAMB-BEER定律，測量液體或氣體中溶解的特定物質(zhì)的儀器。 通過測量一定波長的單色光在穿過待測物質(zhì)后被吸收的程度，可以計算出待測物質(zhì)的濃 度。因此測量時需要將光源發(fā)出的白光轉(zhuǎn)換為單色光。用于紫外、可見分光光度計的分光 光度系統(tǒng)的功能就是將白光轉(zhuǎn)換為單色光。[0003]如圖3所示的為傳統(tǒng)的分光光度計，濾光片12安裝在一個圓盤14上，步進電機16 帶動濾光片12轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)濾光片12的選擇。燈泡光源I發(fā)出的白光經(jīng)過濾光片12變?yōu)?單色光后再照射到介質(zhì)檢測平臺4上的待測液體上，單色光被液體吸收后，透射光照到傳 感器17上轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過放大后供測量電路使用。[0004]傳統(tǒng)的分光光度計在改變?yōu)V光片時，由步進電機帶動裝有濾光片的圓盤轉(zhuǎn)動，將 需要的濾光片轉(zhuǎn)入光路中，不僅速度慢，而且由于存在定位誤差，每次選擇都會與上一次存 在一定的誤差，影響光路的穩(wěn)定性。因為燈泡發(fā)出的光在不同波長的強度有很大的區(qū)別，因 此需要采取措施平衡不同波長光信號的強度，因而傳統(tǒng)的分光光度計需要通過在不同的濾 光片上粘貼上不同的衰減片來平衡，故操作復(fù)雜，亦不便于維修。另外選擇濾光片時，安裝 濾光片的圓盤是暴露在空氣中的，因此濾光片容易受空氣中灰塵和潮氣的污染。[0005]再有傳統(tǒng)的分光光度計的光在進入介質(zhì)檢測平臺前已變?yōu)閱紊?，由于操作的?要，待測液體也是暴露在空氣中，故容易受到背景光的影響從而導(dǎo)致測量誤差。[0006]針對傳統(tǒng)的分光光度計存在的缺陷。一種改進后的分光光度計[0007]如圖2所示，燈泡光源I發(fā)出的白光經(jīng)過隔熱玻璃2后，其中的紅外部分被吸收， 剩余紫外、可見光部分再經(jīng)過透鏡3準(zhǔn)直后照射到介質(zhì)檢測平臺4上的待測液體上，被待測 液體吸收后，透過的光經(jīng)透鏡5準(zhǔn)直后變成平行光，被安放在分光片支架上并與平行光線 成45度角的一系列分光片11反射90度，因此光被分成了 N束(N是分光片的數(shù)量)。分出 的每一束光均經(jīng)過相應(yīng)的濾光片12后變成單色光，照射在傳感器7上，轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過 放大器8放大后接入多選一電子開關(guān)，供測量電路使用。改進后的分光光度計其特征是[0008]1、分光系統(tǒng)是對紫外、可見光波長范圍進行分光的。[0009]2、所述的信號選擇器13是可以從多路輸入信號中選擇所需輸出信號的電子開關(guān)。[0010]3、分光片，濾光片以及傳感器電路處理板整體封裝到金屬殼體中，金屬殼體的開 口為分光片的通光孔，并將透鏡5安裝在該開口位置以便隔離空氣。[0011]4、分光片組11是與光路系統(tǒng)的透射光路成45°角順次安放在分光片安裝支架 上，與透射光路平行的光反射90°[0012]5、分光片組11的第一個分光片為單色分光片，將波長與第一個濾光片相近的光的80%透過，以保證短波長光的能量達到測量的要求；中間的分光片使用反射率為30%， 透過率為70%的白光分光片；最后一片分光片使用反射率大于80%的白光分光片。[0013]改進后的分光光度計有以下幾個優(yōu)點[0014]I)可以消除因機械動作選擇濾光片時帶來的速度慢，存在定位誤差和光路不穩(wěn)定 等缺陷。[0015]2)改進后的分光光度計其濾光片是與空氣隔離的，可以有效降低空氣中灰塵和潮 氣對濾光片的污染。[0016]3)改進后的分光光度計的分光系統(tǒng)是在封閉的狀態(tài)下工作的，故其在測量過程中 不易受背景光的影響。[0017]4)分光光度計的分光系統(tǒng)的不同波長的光路都分別設(shè)置有獨立的前置放大電路， 通過選擇電路的反饋電阻就可以使各個波長的光信號達到平衡。[0018]5)相對于傳統(tǒng)的分光光度計，改進后的分光光度計便于操作和維修。[0019]上述改進后的分光光度計雖然有不少優(yōu)點，但仍有不少有待改進與完善的地方。 如分光片是串聯(lián)式多級梯次配置等。由于各分光片的反射率和透過率不同的原因，分光片 的多級梯次配置必然會存在前后光通量不平衡的問題，即前多而后不足的問題。為了保證 短波長光的能量達到測量的要求，需計算好各分光片的光通量的比例分配和解決好由于光 在逐級通過分光片后的光量的衰減問題。由于各級分光片光通量的比例分配所造成前后光 通量不平衡和光量的衰減等問題，會導(dǎo)致被檢測介質(zhì)的測定結(jié)果數(shù)據(jù)不夠精確，且有復(fù)雜 的計算程序。實用新型內(nèi)容[0020]針對上述改進型分光光度計存在的缺陷，本實用新型的目的是提供一種新型的數(shù) 字化分光光度計，它可以消除上述改進型分光光度計存在的缺陷。[0021]新型數(shù)字化分光光度計包括白光光源1，用于吸收白光光源紅外部分的隔熱玻璃 2,介質(zhì)檢測平臺4,前透鏡3和后透鏡5組成光路系統(tǒng),棱鏡6組成分光和濾光系統(tǒng),光電轉(zhuǎn) 換器7前置放大器8、摸擬轉(zhuǎn)換器9，組成電路處理系統(tǒng)，其特征是；介質(zhì)檢測平臺4位于前 透鏡3與后透鏡5之間,分光系統(tǒng)棱鏡6與光電轉(zhuǎn)換器7前置放大器8為集成模塊式，所 述電路處理系統(tǒng)包括一組與光路數(shù)量相同的光電轉(zhuǎn)換器7 —組與光電轉(zhuǎn)換器數(shù)量相同的 前置放大器8，光電轉(zhuǎn)器7分別對準(zhǔn)安裝在位于所經(jīng)棱鏡6分、濾光之后的各個單色光譜的 光路上，所述前置放大器用于對經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成的電信號進行放大，經(jīng)過前置放大 器放大后的光電信號進入摸擬轉(zhuǎn)換器9，通過摸擬轉(zhuǎn)換器內(nèi)置的模擬轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成數(shù) 字信號，數(shù)字信號經(jīng)過壓縮以后，由摸擬轉(zhuǎn)換器內(nèi)置的閃速存儲器保存，其保存的數(shù)字信號 傳輸給數(shù)據(jù)終端處理器10進行分析處理。[0022]所述的數(shù)字化分光光度計其特征是所述的信號數(shù)字轉(zhuǎn)換器9將多路輸入的光電 信號通過模擬轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)過壓縮以后由模擬轉(zhuǎn)換器內(nèi)置的閃 速存儲器保存。[0023]所述的數(shù)字化分光光度計其特征是使用棱鏡6分光、濾光，簡化了配置，分光、濾 光無累積誤差。[0024]所述的所有光路系統(tǒng)的零部件包括光源、前、后透鏡、介質(zhì)檢測平臺、棱鏡、光電轉(zhuǎn)換器、前置放大器和模擬轉(zhuǎn)換器等都整體安裝在光度計殼體內(nèi)的密閉環(huán)境中。[0025]所述的介質(zhì)檢測平臺設(shè)置隔離倉，防止外界空氣中灰塵和背景光對檢測的干擾。[0026]所述新型實用數(shù)字化分光光度計相對于傳統(tǒng)型和改進型分光光度計，其有益效果是;[0027]無需改變?yōu)V光片，不需要電子開關(guān)，沒有機械動作，速度快，無定位誤差。[0028]不專設(shè)濾光片，使用棱鏡分光、濾光，光路穩(wěn)定性好，其光路易于密封，有效隔離空氣中的灰塵和潮氣對光路的污染。[0029]整個檢測過程都是在密封的狀態(tài)下進行，檢測過程不受背景光的影響，[0030]前置放大電路里設(shè)置了自動平衡電路，操 作簡便。[0031]相對于傳統(tǒng)型和改進型分光光度計，新型實用數(shù)字化分光光度計具有另件少，結(jié)構(gòu)緊湊，維修更加方便。[0032]
[0033]
以下結(jié)合附圖對實用新型數(shù)字化分光光度計做詳細(xì)說明。[0034]圖1為采用新型分光系統(tǒng)的數(shù)字化分光光度計的結(jié)構(gòu)示意圖。[0035]圖2為在傳統(tǒng)的分光光度計的結(jié)構(gòu)上進行改進的改進型分光光度計結(jié)構(gòu)示意圖[0036]圖3為傳統(tǒng)的分光光度計結(jié)構(gòu)示意圖。[0037]附圖標(biāo)記說明[0038]1---------燈泡光源[0039]2---------隔熱玻璃[0040]3---------前透鏡[0041]4---------介質(zhì)檢測平臺[0042]5---------后透鏡[0043]6---------棱鏡[0044]7---------光電轉(zhuǎn)換器[0045]8---------前置放大器[0046]9---------模擬轉(zhuǎn)換器[0047]10-------數(shù)據(jù)終端處理器[0048]11--------分光片[0049]12--------濾光片[0050]13--------電子開關(guān)[0051]14--------濾光片圓盤[0052]15--------光學(xué)開關(guān)[0053]16--------步進電機[0054]17--------傳感器具體實施方式
[0055]如圖1所示，燈泡光源I發(fā)出的白光經(jīng)過隔熱玻璃2后，其中白光中的紅外部分被吸收，剩余紫外光，可見光部分再經(jīng)過前透鏡3準(zhǔn)直后照射到介質(zhì)檢測平臺4上的待測介質(zhì)上，被待測介質(zhì)吸收后，透過的光經(jīng)透鏡5聚焦后，再照射到安裝在其后的棱鏡6上，然后被棱鏡6以一定的角度透射出來。這時經(jīng)棱鏡6透射出來的光，就已經(jīng)是被棱鏡6分成了七色 可見的單色光和紫外光.即紅、黃、藍(lán)、綠、靑、橙、紫，和紫外光。這些紅、黃、藍(lán)、綠、靑、橙、 紫和紫外光的單色光譜從棱鏡6的另一面以一定角度呈扇形散射開來，見圖1，這些呈扇形 散射開來的單色光分別照射到其所對應(yīng)的光電傳感器7上，經(jīng)光電傳感器7轉(zhuǎn)換為電信號， 再經(jīng)前置放大器8放大后進入模擬轉(zhuǎn)換器9，然后通過模擬轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，數(shù) 字信號經(jīng)過壓縮以后，由模擬轉(zhuǎn)換器9內(nèi)置的閃速存儲器保存。通過連接線將閃速存儲器 保存的數(shù)據(jù)傳輸給終端處理器10，借助終端處理器10的處理手段，可以很方便地任意地調(diào) 取任一組光譜數(shù)據(jù)進行比對分析。[0056]上述為實用新型數(shù)字化分光光度計的優(yōu)選實施例，但本實用新型數(shù)字化分光光度 計并不局限于上述特定的實施例子，在不背離本實用新型數(shù)字化分光光度計精神及實質(zhì)的 情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本實用新型數(shù)字化分光光度計的上述實施例作出各 種相應(yīng)改變和變形，但這些相應(yīng)改變和變形都應(yīng)屬于本實用新型數(shù)字化分光光度計所附權(quán) 利要求的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種新型數(shù)字化分光光度計包括白光光源(1)，用于吸收白光光源紅外部分的隔熱玻璃(2)，介質(zhì)檢測平臺(4)，前透鏡(3)和后透鏡(5)組成光路系統(tǒng)，棱鏡(6)組成分光和濾光系統(tǒng)，光電轉(zhuǎn)換器(7)前置放大器(8)、摸擬轉(zhuǎn)換器(9)，組成電路處理系統(tǒng)，其特征是；介質(zhì)檢測平臺(4)位于前透鏡(3)與后透鏡(5)之間，分光系統(tǒng)棱鏡(6)與光電轉(zhuǎn)換器(7)前置放大器(8)為集成模塊式，所述電路處理系統(tǒng)包括一組與光路數(shù)量相同的光電轉(zhuǎn)換器(X) 一組與光電轉(zhuǎn)換器數(shù)量相同的前置放大器(8),光電轉(zhuǎn)換 器(7)分別對準(zhǔn)安裝在位于經(jīng)棱鏡(6)分、濾光之后的各個單色光譜的光路上，所述前置放大器(8)用于對經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成的電信號進行放大，經(jīng)過前置放大器(8)放大后的光電信號進入摸擬轉(zhuǎn)換器(9)，通過摸擬轉(zhuǎn)換器(9)內(nèi)置的模擬轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)過壓縮以后，由摸擬轉(zhuǎn)換器內(nèi)置的閃速存儲器保存，其保存的數(shù)字信號傳輸給數(shù)據(jù)終端處理器(10)進行分析處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化分光光度計，其特征是所述的信號數(shù)字轉(zhuǎn)換器(9)將多路輸入的光電信號通過模擬轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)過壓縮以后由模擬轉(zhuǎn)換器內(nèi)置的閃速存儲器保存。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化分光光度計，其特征是光路系統(tǒng)的零部件包括光源、隔熱玻璃、前后透鏡、介質(zhì)檢測平臺、棱鏡、光電轉(zhuǎn)換器、前置放大器和模擬轉(zhuǎn)換器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化分光光度計，其特征是對介質(zhì)檢測平臺設(shè)置隔離倉，防止外界空氣中灰塵和背景光對檢測的干擾。
專利摘要本實用新型公開一種數(shù)字化分光光度計它包括白光光源，吸收白光光源紅外部分的隔熱玻璃，介質(zhì)檢測平臺，前透鏡和后透鏡組成的光路系統(tǒng)，由棱鏡組成的分光、濾光系統(tǒng)以及電路處理系統(tǒng)，分光系統(tǒng)與電路處理系統(tǒng)連接。介質(zhì)檢測平臺位于前透鏡與后透鏡之間，分光系統(tǒng)與濾光系統(tǒng)由棱鏡組成。電路處理系統(tǒng)包括與所述分光光路數(shù)量相同的傳感器，與所述分光光路數(shù)量相同的前置放大器以及光電信號模擬轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)終端處理器。
文檔編號G01N21/31GK202837168SQ201220031628
公開日2013年3月27日 申請日期2012年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月1日
發(fā)明者杜偉亭 申請人:北京尚精光電技術(shù)有限公司