CN100367026C - 生物样品反射比测量仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物样品反射比测量仪，包括有载物台，载物台内放置标准样品与待测样品，其特征在于光学平台上安装有一个积分球，积分球上开有激光入射孔和激光出射孔，入射孔的一侧安装有一反射镜，反射镜的一侧安装有激光器，出射孔的下方放置有载物台，积分球上还开有激光漫反射孔，漫反射孔上安装有光电二极管，光电二极管信号输出线接计算机。本发明在样品表面不加覆盖物的情况下实现测量，并且其使用的光源可与实际使用的光源达到一致。经对标准样品的检测，在514nm、633nm和780nm均获得了绝对偏差小于0.01的测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及表面光学特性测量仪器，具体是一种样品表面半球反射比的测量仪器。
背景技术
目前，测量某种材料的样品表面半球反射比通常都是在分光光度计上进行，一般样品均垂直摆放，对于散粒状或柔软(如生物组织)的样品，必须在其上覆一透明盖子(一般为石英玻璃)来防止样品洒落。这样一来，样品表面性状不可避免地受到损害，从而使得测量的结果偏离自然状态时真实值；另一方面，激光在现代医学、生物医学正获得大量的使用，由于具有偏振特性的激光与一般光源性能的不同，使得利用分光光度计获得的数据在激光应用中产生不可预知的偏差。
对于现代医学、生物应用研究，虽然目前一些常用的分光光度计也可测得样品表面的半球反射比，但如前所述，其测得的数据在实际应用中将受到一定的限制。
发明内容
为了实现实验数据与应用的统一，针对现代医学、生物学的激光应用，本发明提供了一种以激光为光源的生物样品反射比测量仪，并采用平放样品的结构来实现样品的半球反射比测量。
本发明的技术方案是：
生物样品反射比测量仪，包括有载物台，载物台内放置标准样品与待测样品，其特征在于光学平台上安装有一个积分球，积分球上开有激光入射孔和激光出射孔，入射孔的一侧安装有一反射镜，反射镜的一侧安装有激光器，出射孔的下方放置有载物台，积分球上还开有激光漫反射孔，漫反射孔上安装有光电二极管，光电二极管信号输出线接计算机。
所述的生物样品反射比测量仪，其特征在于所述的激光器到反射镜的光路中安装有扩束镜。
所述的生物样品反射比测量仪，其特征在于所述的激光器到反射镜的光路中安装半透-半反镜，半透-半反镜的下方安装有漫射阱，漫射阱侧面开孔上安装有光电二极管，光电二极管信号输出线接计算机。
所述的生物样品反射比测量仪，其特征在于所述的激光入射孔与出射孔在积分球的径线上，所述的载物台安装在光学平台上的滑槽与滑块机构上，可以随滑块滑动。
本发明的各部件是根据光路的需要采用支架或盒体安装在光学平台上，光学平台是一个铁或钢质的底板，载物台是安装在滑槽与滑块机构上，滑槽安装在积分球激光出射孔下方的光学平台上，载物台安装在滑块上，可以随滑块滑动。
其工作原理是：激光器发出的光经过扩束镜扩束后，再经过半透半反射镜，反射的光线经过漫射阱，由硅光电二极管将光电信号传输到计算机；经过透射的光线再经过反射镜，射入积分球内，出射到积分球下方的标准样品和待测生物样品上，由硅光电二极管将光电子信号传输到计算机，进行光学运算。最后测量出生物样品的反射比。
本发明生物样品反射比测量仪由样品测试单元和激光监视单元及计算机数据采集显示部分组成，用来测量生物样品的半球反射比。
其中，积分球、硅光电二极管、载物台和标准样品构成了样品测试单元；漫射阱和硅光电二极管则构成激光功率监视单元，用来监测在样品和标准样品两次测量过程中入射的激光功率偏差。计算机单元用来采集、显示并传输被测样品的半球反射率。其中，可根据应用的需要，更换不同波长的激光光源和光电探测器实现不同波长处的样品反射比测量。
本发明利用积分球原理，使用替代测量的方法，通过样品与标准样品的对比得到样品的半球反射率。
根据积分球原理，首先测量标准样品，积分球输出至探测器的光通量：
其次，测量待测样品，积分球输出至探测器的光通量：
式中，A为探测器处，积分球开口面积，
Φ入射为标准样品测量时的入射光通量，
Φ入射′为待测样品测量时的入射光通量。
(1)、(2)两式相比，得：
在此，ρ球壁为积分球内壁的反射率，为总开孔等效因子，f样品为样品开孔等效因子，ρ标准准为标准样品反射率。
由于硅光电二极管的输出电压V∝Φ，因此，用各不同的V替代上式中对应的Φ即可求得被测样品的半球反射率。
本发明生物样品反射比测量仪可在样品表面不加覆盖物的情况下实现测量，并且其使用的光源可与实际使用的光源达到一致。经对标准样品的检测，在514nm、633nm和780nm均获得了绝对偏差小于0.01的测量精度。
附图说明
附图为本发明结构示意图。
具体实施方式
生物样品反射比测量仪，包括有光学平台14，光学平台14上有滑槽与滑块机构12，滑槽与滑块机构12的滑块上安装有载物台，载物台内放置标准样品11与待测样品10，光学平台14上安装有一个积分球1，积分球1上端开有激光入射孔，下端开有激光出射孔，入射孔的一侧安装有一45度平面反射镜9，光学平台14上安装有激光器6，沿激光器6的激光出射方向光路中，还安装有扩束镜组7，扩束镜组7的后续光路中安装有45度半透-半反镜8，然后激光射向反射镜9。半透-半反镜8的反射光路中，半透-半反镜8的下方安装有漫射阱4，漫射阱4侧面开有孔上安装有Si光电二极管3，Si光电二极管3信号输出线接计算机5，在出射孔的下方放置有载物台，积分球1侧面还开有激光漫反射孔，漫反射孔上安装有光电二极管可视光阑13与Si光电二极管2，光电二极管2信号输出线接计算机。所述的激光入射孔与出射孔在积分球的径线上。
Claims (2)
1.生物样品反射比测量仪，包括有光学平台，所述的光学平台上安装有滑槽与滑块机构，载物台安装在滑块上实现滑动，载物台内放置标准样品和待测样品，光学平台上安装一个积分球，积分球上开有激光入射孔和激光出射孔，激光出射孔位于载物台上方，从激光出射孔出射的光能射到积分球下方的标准样品和待测样品上，激光入射孔的上方安装有45度平面反射镜；光学平台上安装有激光器，激光器的激光出射至45度平面反射镜的光路中，依次安装有扩束镜组、45度半透-半反镜，半透-半反镜下方安装有漫射阱，漫射阱侧面开有孔，孔上安装有一个Si光电二极管，该Si光电二极管的信号输出线接计算机；积分球侧面开有激光漫反射孔，漫反射孔上安装有光电二极管可视光阑与另一个Si光电二极管，该Si光电二极管的信号输出线接计算机。
2.根据权利要求1所述的生物样品反射比测量仪，其特征在于所述的激光入射孔和激光出射孔在积分球的径线上。
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