CN100454001C - 全自动生化分析仪分光光度计的光学系统 - Google Patents

全自动生化分析仪分光光度计的光学系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于全自动生化分析仪的光学系统，所要解决的问题是：目前生化分析仪多采用滤光片和光栅分光，分光方法上也有前分光和后分光之分，前分光需要旋转滤光片或光栅的过程来选择波长，消耗一定的时间。另外它还容易在仪器中引入过多的杂散光，本发明的要点是：包括石英玻壳卤钨灯光源、光源聚光镜、石英比色皿、聚焦镜、入射狭缝、平像场凹面光栅、光电二极管阵列探测器，光源、光源聚光镜、石英比色皿、聚焦镜、平像场凹面光栅的光轴都在同一条直线上，光电二极管阵列探测器与光轴成3-4°，光电二极管阵列探测器的各个波长的照射点之间的距离是固定的。本发明的特点是：结构简单，省掉了多余的发射镜，聚光镜，性能稳定。

Description

全自动生化分析仪分光光度计的光学系统
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，涉及一种用于全自动生化分析仪中分光光度计多波长光学系统的技术。
背景技术
伴随着自动化技术的不断进步，基于郎伯-比尔定律的全自动生化分析仪正逐步替代半自动生化分析仪而向高速检测发展。作为全自动生化分析仪的关键部件，分光光度计的性能成为决定全自动生化分析仪精度指标的主要因素。目前，应用于半自动生化分析仪的分光光度计，包括：光源、光源聚光镜、比色皿、聚焦镜、入射狭缝、反射角镜和(或)聚光镜、平像场凹面光栅、阵列探测器。由于设计结构的要求，在系统中加入反射角镜或聚光镜，使得结构复杂，在安装调试的过程中，必须使反射角镜或聚光镜精确的满足前后位置和倾斜角度的要求，才能进行其他部件的调节，增大了工作量，容易产生工作误差，从而影响检测指标的精度。与此同时，由于元器件的增加，损失了有限的光能量，增加了仪器的故障因素。虽然通过增加到达阵列探测器的带宽来解决了信号强度问题，却降低了波长的精度。另外，受阵列探测器面宽度的限制，不能同时检测多路波长。
发明内容
本专利是针对现有分光光度计的缺点和不足，设计的一套结构简单紧凑，波长重复性好，运行稳定的全自动生化分析仪分光光度计的光学系统。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种全自动生化分析仪分光光度计的光学系统，其包括：光源、光源聚光镜、比色皿、聚焦镜、入射狭缝、平像场凹面光栅及阵列探测器。沿光线的传播方向依次为：光源、光源聚光镜、比色皿、聚焦镜、平像场凹面光栅及阵列探测器，且其光轴都在同一条直线上，阵列探测器与光轴成a角，a角的角度由平像场凹面光栅来决定。阵列探测器上的各个波长的照射点之间的距离是固定的。
工作原理：光源发出连续光谱，被光源聚光镜会聚于比色皿，再由聚焦镜将光线成像于入射狭缝，经平像场凹面光栅将光谱色散到阵列探测器表面，再由阵列探测器检测出各路波长的光强度。
本发明的优点与积极效果为：
1、结构简单，将非同轴设计改为同轴设计，省掉了多余的反射镜。本发明不仅优化了结构，减少了光能量损失，也使分光光度计的安装调试更为简单。本发明中将平像场凹面光栅的零级光谱与光轴的夹角为0°，这样，调节工作就大大简化了，只要使其反射像对称与入射狭缝的中心，就满足了设计的要求。
2、本发明采用更多像元的阵列探测器，可以同时检测出多个波长的光强度，在本发明中检测出12个波长的光强度，且线色萆倒数达到了11nm/mm。
附图说明
下面结合附图进一步说明本发明。
附图是本发明的示意图。
具体实施方式
如图所示，沿光线的传播方向依次为：卤钨灯1、光源聚光镜2、石英比色皿3、聚焦镜4、入射狭缝5、平像场凹面光栅7、光电二极管阵列探测器6。
卤钨灯1、光源聚光镜2、石英比色皿3、聚焦镜4及平像场凹面光栅7，且其光轴都在同一条直线上，当光源聚光镜的二个面的曲率半径分别为：26.55mm和6.223mm，中心厚度为：5.6mm，材料：K9时，光源距光源聚光镜的距离是14mm，光源聚光镜距比色皿的距离是33.9mm；当光源聚光镜的二个面的曲率半径分别为：26.55mm和6.223mm，中心厚度为：5.6mm，材料：K9，且聚焦镜的两个面的曲率半径均为：8.71mm，中心厚度为：5.6mm，材料：K9时，比色皿距聚焦镜的距离是23mm，聚焦镜距入射狭缝的距离是10.9mm。光电二极管阵列探测器6与光轴成3.54°角，光电二极管阵列探测器6上的各个波长的照射点之间的距离是固定的。
光源聚光镜2、聚焦镜4都采用K9玻璃制成，入射狭缝宽度为0.72mm；光电二极管阵列探测器采用46像元，谱面宽度为37mm，能够检测出12个波长的光强度，340mm的出射臂长为85.9mm，出射角为15.8°；750mm的出射臂长为100.5mm，出射角为36.9°。
本发明中检测出的12个波长光强度分别是：340nm、376nm、405nm、450nm、480nm、505nm、546nm、576nm、600nm、660nm、700nm、750nm。
卤钨灯存在发热高、使用寿命短的缺陷。由于发热量大，致使周围的部件温度升高，减少了寿命，还会带来探测部分的热噪声，降低了测量精度。为了减小这种危害，不得不采用相应的制冷措施，而水冷的办法是被普遍采用的，而水冷机构增加，也带来了结构的复杂，也由于水的引入，给电路控制系统带来了威胁，因为在很多仪器的实际使用过程中，由于冷却水的泄露，造成了电路系统的破坏！
使用寿命短是采用卤钨灯的另一个缺点，随着仪器的使用，卤钨灯的发光强度会逐渐降低，当降到一定程度，就会降低信号值，致使测量值不够准确。这时，就不得不更换光源了。一般3-4个月就要更换一次，而更换光源也是需要一定专业技能的，因为更换的不准确，直接会影响测量结果的准确性。这就增加了全自动生化分析仪的操作复杂性。
所以在本实施例中，采用白光发光二极管作为光源，其中有二极管原发出的光谱曲线，波长大约460nm左右，它还有激光发出来的光谱曲线，这样，这个二极管发出的光谱就是由两条曲线相加而得到的一个光谱，反应到人眼中，就很接近于白光，已经有了很宽的光谱带宽，可以满足一定测量范围生化分析仪的测量需要。而其使用寿命是卤钨灯的几十倍，免掉了需要经常更换光源的麻烦。

Claims (1)

1、一种用于全自动生化分析仪分光光度计的光学系统，其特征是：沿光线的传播方向依次为：光源、光源聚光镜、比色皿、聚焦镜、入射狭缝、平像场凹面光栅、阵列探测器，光源、光源聚光镜、比色皿及聚焦镜的光轴都在同一条直线上；
当光源聚光镜的二个面的曲率半径分别为：26.55mm和6.223mm，中心厚度为：5.6mm，材料：K9时，光源距光源聚光镜的距离是14mm，光源聚光镜距比色皿的距离是33.9mm；
当光源聚光镜的二个面的曲率半径分别为：26.55mm和6.223mm，中心厚度为：5.6mm，材料：K9，且聚焦镜的两个面的曲率半径均为：8.71mm，中心厚度为：5.6mm，材料：K9时，比色皿距聚焦镜的距离是23mm，聚焦镜距入射狭缝的距离是10.9mm；
光电二极管阵列探测器与光轴成3.54°角，光电二极管阵列探测器上的各个波长的照射点之间的距离是固定的。
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