專利名稱：半導(dǎo)體發(fā)光管雙波長光度吸收計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種采用半導(dǎo)體發(fā)光管交替發(fā)射不同波長的光，經(jīng)物質(zhì)吸收后，由檢測(cè)器接收光信號(hào)變化，進(jìn)行測(cè)量分析的光度吸收計(jì)，屬于利用光學(xué)手段測(cè)試或分析材料成份的分析儀器。
光度吸收測(cè)量分析儀是將一定波長的光送入吸收物質(zhì)，然后由探測(cè)器測(cè)量光度變化量來測(cè)試或分析材料成份的。這種分析測(cè)量儀有的采用半導(dǎo)體發(fā)光二極管作為單波長光源。如《光通信》(OuticsLetters，Vol.8，No.1，p54－56，1983)發(fā)表的用發(fā)射波長為560毫米的發(fā)光二極管和高氯酸鹽做成的，用以測(cè)定氨的可逆光導(dǎo)傳感器；《分析化學(xué)學(xué)報(bào)》(Anal.Chim.ActaVol.177，p121－128)發(fā)表的用發(fā)射波長為820毫微米的發(fā)光二極管作光源制成的，用以監(jiān)測(cè)電鍍液中銅離子濃度的光纖吸收池。然而，由于單波長測(cè)量分析儀采用的是單波長光測(cè)試或分析材料成份，故存在著干擾大，靈敏度低的不足。由此，近年來雙波長光度吸收計(jì)引起了重視。《分析化學(xué)》12卷7期630頁中根據(jù)波格——比爾定律報(bào)導(dǎo)了一種應(yīng)用雙波長光進(jìn)行測(cè)量的方法和裝置。雙波長分析測(cè)量儀主要是應(yīng)用二束不同波長的光，送入被測(cè)物質(zhì)，然后測(cè)量光束信號(hào)差進(jìn)行測(cè)試或分析材料成份的。它的光源要求發(fā)射光譜平滑，波長覆蓋面寬且光強(qiáng)大。通常采用鎢絲白熾燈、鹵鎢燈或氙燈。分析測(cè)量時(shí)，一種是把經(jīng)過樣品后的光束用裂光器將其分成二束，再用二塊干涉濾光片選出不同波長的光，由檢測(cè)器(光敏電阻、光電池、光電管或光電倍增管等光敏元件)接收，用減法器得出不同波長光間的信號(hào)差，據(jù)此測(cè)試或分析材料成份；另一種是用切光器機(jī)械地將光調(diào)制成交替的雙波長光，通過被測(cè)物質(zhì)后，由同一個(gè)檢測(cè)器同步檢測(cè)光信號(hào)，經(jīng)減法器得出不同波長光的信號(hào)差，測(cè)試或分析材料成份。雙波長光度吸收計(jì)以其誤差小，靈敏度高，適用范圍廣而日益得到廣泛應(yīng)用。然而，目前的雙波長測(cè)試分析儀還存在一些不足之處，如采用的光源為白熾燈，功率大，熱輻射強(qiáng)，不易散熱；接受信號(hào)以及儀器構(gòu)造還比較復(fù)雜等。為了克服這種雙波長光度吸收計(jì)存在的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型改進(jìn)并提供了一種半導(dǎo)體發(fā)光管為光源的雙波長光度計(jì)，從而進(jìn)一步簡化了儀器的構(gòu)造，縮小了儀器體積，提高了儀器的使用壽命。
本實(shí)用新型的目的是，采用二個(gè)選定波長的半導(dǎo)體發(fā)光二極管或一個(gè)雙色發(fā)光管(中國專利CN86200588U)作光源，交替供電，發(fā)射光束。交替光束經(jīng)過被測(cè)吸收物質(zhì)后，由一個(gè)光敏元件檢測(cè)，輸入放大器，整流，然后根據(jù)光信號(hào)的改變分析材料。從而簡化了光吸收分析儀的結(jié)構(gòu)，提高了儀器的可靠性和準(zhǔn)確性。
本實(shí)用新型半導(dǎo)體發(fā)光管雙波長光度吸收計(jì)由半導(dǎo)體發(fā)光二極管或雙色發(fā)光管、透鏡、被測(cè)物質(zhì)、反光鏡、光敏探測(cè)器、光源電路、檢測(cè)電路、顯示或指示器構(gòu)成。二個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光二極管或一個(gè)雙色半導(dǎo)體發(fā)光管的二個(gè)發(fā)光管芯由光源電源交替供電，不斷輪換交替發(fā)射兩束不同波長的光束，并通過反光鏡或透鏡調(diào)整在同一光路上成為“平行光”。調(diào)整后的雙波長“平行光”經(jīng)過被測(cè)物質(zhì)后，由同一檢測(cè)器接收。這樣，檢測(cè)器接收到的是一連串相互啣接的信號(hào)，即當(dāng)發(fā)射的雙波長光經(jīng)過被測(cè)物質(zhì)后，檢測(cè)器接收到的光信號(hào)相等時(shí)，檢測(cè)器輸出近似直流信號(hào)，顯示指示器不動(dòng)。但是，當(dāng)檢測(cè)器接受到的雙波長光信號(hào)不相等時(shí)，則檢測(cè)電路輸出互相啣接的直流信號(hào)上疊加有脈沖信號(hào)。這個(gè)脈沖信號(hào)實(shí)際上就是二束光經(jīng)過被測(cè)吸收物質(zhì)后，產(chǎn)生的不同波長光度信號(hào)差。將這種直流上疊加有脈沖信號(hào)的電流信號(hào)用電容器隔離后，便輸出脈沖信號(hào)。經(jīng)整流后，輸入到指示或記錄或顯示器中。利用這個(gè)光信號(hào)差便可判斷滴定終點(diǎn)或分析測(cè)量被測(cè)材料的成份。如果安裝上報(bào)警或自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)還可直接控制材料組份的變化。本實(shí)用新型光度吸收計(jì)用于滴定分析，先根據(jù)所采用的指示劑的最靈敏吸收波長，選擇不同波長的半導(dǎo)體發(fā)光管做光源。然后，將滴定溶液放置在光源和檢測(cè)器(如光敏二極管、光敏三極管或光電池)之間，或者將半導(dǎo)體發(fā)光管光源和探測(cè)器安裝在光導(dǎo)管中，并在連接光導(dǎo)管的小室底部放置一塊反光鏡，浸入溶液。這樣安置好光源和接收探測(cè)器后，使雙波長光束通過被測(cè)溶液，再由探測(cè)器接收光信號(hào)，就可測(cè)試或分析材料。滴定分析前，先調(diào)節(jié)與半導(dǎo)體發(fā)光管并聯(lián)的分流電阻，使接收、放大、整流電路后的指示或顯示或記錄儀器的指示值為最小，即雙波長光的初始信號(hào)最接近。滴定分析開始后，特別當(dāng)達(dá)到終點(diǎn)突躍階段時(shí)，由于被測(cè)吸收物質(zhì)中指示劑的光吸收發(fā)生變化，檢測(cè)接收到的，整流放大后的信號(hào)相應(yīng)也產(chǎn)生變化，即光信號(hào)差引起電信號(hào)差使指示或顯示或記錄儀器表示出滴定已達(dá)終點(diǎn)。必需說明的是，在使用本實(shí)用新型進(jìn)行滴定分析時(shí)，由于每次滴定的指示劑濃度等因素不易控制一致，故需在滴定分析前先調(diào)整半導(dǎo)體發(fā)光管的分流電阻，以使雙波長光的初始光信號(hào)最接近，即指示儀器不動(dòng)作，從而使滴定分析更為準(zhǔn)確。此外，本實(shí)用新型用于材料成分分析和比色分析，方法基本相同，且具有同樣優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是，采用半導(dǎo)體發(fā)光二極管作為雙波長光度吸收計(jì)的光源，大大簡化了光源的結(jié)構(gòu)，縮小了光源部分的體積，且可不考慮散熱因素的影響；另外，由于半導(dǎo)體發(fā)光管發(fā)射的光波長范圍窄，采用半導(dǎo)體發(fā)光管作光源，可滿足一般分子吸收要求，既省去了單色元件(如濾光片等)，又簡化了儀器的結(jié)構(gòu)。采用一個(gè)光敏元件作探測(cè)器，不但可靠而且使儀器更為簡單，成本降低。因此，這是一種靈敏度高，體積小，應(yīng)用廣泛的分析測(cè)量儀器。


圖1是本實(shí)用新型的主機(jī)外形圖。其中，1是機(jī)殼；2是微安表；3是電源線；4是調(diào)零電阻旋鈕；5是電源開關(guān)；6是輸入插座。
圖2是被測(cè)材料溶液置于光源和探測(cè)器之間的構(gòu)造圖。其中，7是滴定管；8是盛放被測(cè)材料溶液的燒杯；9是探測(cè)光電池；10是檢測(cè)電路的前置放大器；11是支撐板；12是攪拌器；13是透鏡；14是二個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光二極管或一個(gè)雙色發(fā)光管；15是被測(cè)物質(zhì)。
圖3是光導(dǎo)管光源和探測(cè)器的測(cè)試裝置構(gòu)造圖。其中，16是光導(dǎo)管；17是溶液可流進(jìn)流出的小室；18是置于小室底部的反光鏡；19是電纜線；20是小室上溶液流進(jìn)流出的槽孔。
圖4是本實(shí)用新型的光源電源電原理圖。其中，21是環(huán)形振蕩器。
圖5是檢測(cè)電路電原理圖。其中，22是隔直電容器；23是整流放大電路；24是指示或記錄或顯示器。
以下結(jié)合附圖說明本實(shí)用新型的實(shí)施例。
實(shí)施例1被測(cè)材料溶液15置于光源14和探測(cè)器9之間的滴定分析裝置如圖2。將盛有被測(cè)材料溶液15的透明燒杯8置于滴定管7的下方攪拌器12上的支撐板11上，然后把安裝有二個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光二極管或一個(gè)雙色發(fā)光管光源14和探測(cè)光電池9相對(duì)地放置于透明燒杯8的外面。發(fā)光管和探測(cè)器用導(dǎo)線與光度吸收計(jì)的主機(jī)連接。主機(jī)中按圖4安裝的光源電源和按圖5安裝的檢測(cè)電路分別連接發(fā)光管14和探測(cè)器9的前置放大器10；主機(jī)上的微安電表2和檢測(cè)電路輸出端連接。其中，光源部分的實(shí)施為，二個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光管或一個(gè)雙色發(fā)光管光源14焊接在晶體管管座上后安裝于外殼內(nèi)的支架上，外殼前面安裝有調(diào)整光為同一光路“平行光”的透鏡13。探測(cè)光電池9焊接在管座上后對(duì)準(zhǔn)光源安裝在接收探測(cè)外殼內(nèi)。滴定分析時(shí)，接通電源，不同波長的二個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光管或雙色發(fā)光管14由安裝在主機(jī)中的光源電源交替供電，不斷輪換交替發(fā)射二束不同波長的光束，發(fā)射出的光通過透鏡13調(diào)整為“平行光”，射入被測(cè)材料溶液15，并由對(duì)面的探測(cè)光電池9接收，變成電信號(hào)輸入前置放大器10，放大的信號(hào)輸入主機(jī)中的按圖5安裝的檢測(cè)電路。滴定開始時(shí)，由于被測(cè)溶液15顏色一定，且光吸收可由并聯(lián)在半導(dǎo)體發(fā)光管14上的調(diào)零電阻旋鈕4調(diào)節(jié)成相近，即探測(cè)器9探測(cè)到的光信號(hào)的輸出幾乎相等，顯示微安電表2指示值最小。當(dāng)?shù)味ㄟM(jìn)行后，隨著滴定劑的不斷加入，被測(cè)溶液15顏色發(fā)生變化，特別在滴定終點(diǎn)突躍階段，探測(cè)器9探測(cè)到的二種波長光信號(hào)變化，使輸出的電信號(hào)改變，從而使微安電表2指示出滴定終點(diǎn)。
實(shí)施例2將半導(dǎo)體發(fā)光管光源14和探測(cè)器9用定位橡皮軋頭21平行安裝在光導(dǎo)管16中。光導(dǎo)管16的一端用玻璃棒或透鏡20和橡膠墊圈封閉，另一端接入導(dǎo)線，使發(fā)光管14和探測(cè)器9和前置放大器10與主機(jī)光源電源以及檢測(cè)電路連接。滴定分析時(shí)，在光導(dǎo)管16的光源和探測(cè)器的一端接上底部放置反光鏡18的小室17，然后浸入燒杯8的被測(cè)溶液15中，燒杯中的溶液可通過小室17上的槽孔20流進(jìn)流出。光度吸收計(jì)接通電源后，發(fā)光管14發(fā)出二束不同波長的光，通過被測(cè)溶液15，并由小室17底部的反光鏡18反射入探測(cè)器9。同實(shí)施例一樣，滴定開始時(shí)，先調(diào)節(jié)和發(fā)光管14并聯(lián)的調(diào)零電阻器旋鈕4，使探測(cè)器9接收到的光信號(hào)接近，微安電表2指示值最小。滴定后，特別在滴定終點(diǎn)突躍階段，微安電表2指示出信號(hào)變化，表明滴定達(dá)終點(diǎn)。
使用本實(shí)用新型雙波長光度計(jì)進(jìn)行材料分析和比色分析，方法同如上實(shí)施例。因此，這是一種用途廣泛，可靠，使用壽命長的化學(xué)分析儀器。
權(quán)利要求1.一種雙波長光度吸收計(jì)，包括被測(cè)物質(zhì)溶液15、滴定劑、檢測(cè)電路、顯示或記錄或指示器24、光吸收計(jì)主機(jī)外殼1、電源線3，其特征在于有構(gòu)成光源的二個(gè)不同波長的半導(dǎo)體發(fā)光二極管或一個(gè)半導(dǎo)體雙色發(fā)光管14、交替供電的光源電源、調(diào)整光束為“平行光”的反光鏡或透鏡以及一個(gè)探測(cè)接收經(jīng)過被測(cè)溶液光信號(hào)的半導(dǎo)體探測(cè)器9。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光管雙波長光度吸收計(jì)，其特征在于光源電源中有產(chǎn)生交替供電的RC環(huán)形振蕩脈沖發(fā)生器。
專利摘要本實(shí)用新型是一種半導(dǎo)體發(fā)光管雙波長光度吸收計(jì)，它由二個(gè)不同波長的半導(dǎo)體發(fā)光二極管或一個(gè)半導(dǎo)體雙色發(fā)光管發(fā)射不同波長的光，經(jīng)過被測(cè)物質(zhì)溶液后，由一個(gè)半導(dǎo)體探測(cè)器接收，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，進(jìn)行處理后輸入顯示或記錄儀測(cè)試或分析材料成份。是一種測(cè)試分析方便、靈敏、準(zhǔn)確，使用壽命長、體積小、成本低的分析儀器。
文檔編號(hào)G01N21/31GK2044069SQ88211498
公開日1989年9月6日 申請(qǐng)日期1988年3月8日 優(yōu)先權(quán)日1988年3月8日
發(fā)明者黃思義 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海冶金研究所