CN1007554B - 分光光度计 - Google Patents

Abstract

本发明涉及分光光度计的测光系统的组成。其组成包括：

由累计球和接受累计球发出光的光检测器所组成的光检测部分，该光检测部分在试件室中无固定位置，可以放在试件室内任何位置上；同时，试件夹具以及反光镜、阻光器等辅助(光学)部件在试件室内也不固定，可以各自独立地安放在试件室内的任何位置上。

本发明由于采用上述结构，能使测定中所必需的部件在试件室内的任何位置上安放、取出。

Description

本发明所述分光光度计，在紫外线、可见光、红外线的波长范围内，不仅可用于测量方形试样，而且适于测定硅片、保持一定温度的容器、透镜以及其他较大的任意形状试件的穿透率、反射率等。

现有的分光光度计，其光检测部份与试件室相对固定，试件室较窄，还必须把试件安置在其中一定的位置上;而且只能测定较小的、特定形状的试件。上述这种特殊的分光光度计，是专为测定照象机镜头的穿透率设计。其特点在于：反光镜使由分光器出来到光检测器的光线在试件室内折射，其行走路线呈“ ”形。在“

”形的两个拐角上各有一块反光镜，这对反光镜可以沿“

”形的两条边移动，可随透镜（试件）大小、焦距的变化而改变光所走的“ ”形路线的长度;同时，试件（透镜）可以沿“ ”形的一条边移动。但试件安放的自由度有限，它只能沿“

”形的一条边移动，因此，这种分光光度计不适于测定透镜以外的任意试件。此外，还有一种分光光度计，其试样室的结构类似测角计，它用改变入射角的方法来测定反射光和漫射光，光检测器可以在以试件为中心的圆弧上移动。但由于试件与光检测器、分光器等的相互位置均已固定，因而它也不适于对一般试件的测定。

如果用上述分光光度计来测定任意大型试件，为了把由分光器发出的光导向广阔的自由空间、把穿过试件或试件反射的光引向检测器，就需要有若干个反射镜和与这些反射镜配套的支架和夹具。而且若要把这些部件组装成一个整体，就必须对分光光度计已有的试件室进行一系列的改造，从而需要大量的资金。另一方面，随着现代科技的发展，不仅需要测定特制的试件，而且更加需要对某些成品原封不动地进行分光测 定，加之，由于商品向大型、小型两极发展的趋势日益明显，所以有必要研制一种适用范围广的分光光度计。

本发明根据上述需要，研制新型分光光度计，以便使任意大型试件的测定简化，并将所需光学部件减少到最低限度。

把试件室作为一个单纯的空间，内部不安装固定的部件（如试件和其他辅助部分的滑轨。定位用的标志等），而由积分球和接收它发出光的光检测器构成光检测部份，这个光检测部份可以放在上述的试件室内的任意位置和任意方向。

在光检测部份使用积分球，射入积分球的光束即使有强弱变化、或光束的位置和方向即使有一些偏离，也不会影响测定值。光检测器的受光面上各点对光的反应会因位置不同而产生差异，所以，如果让被测光束直接进入光检测器，则光束强弱的变化、受光面上入射位置的偏离等所造成的受光面上各处的灵敏度的差异，会反映在测定值上。但如果使用积分球，则光束的强弱和位置的变化所造成的差异都因光在积分球内的多次反射而完全消失。当然，如把试件作成两平面平行的规则形状，并且让被测光束毫无偏差地垂直射在试件上，固然不会产生光束位置的偏离和强弱的变化，但在测定任意试件时，通常没有现成的平行平面，因而不可避免地产生光的发散、聚焦、偏向、位移等现象。因此，如果让被测光束直接射入光检测器，那么即使是同一试件，由于每次测试时摆放的位置稍有不同便会使测定结果产生变化，于是很少得到相同的结果，也就得不到精确的数值。

然而，本发明的试件室内部没有固定的结构，光检测部份的位置和方向可以随意调整，因此，能够根据试件的形状，尽可能减少反光镜等辅助件的数量，可按对测定来说最佳的位置关系来放置试件和光检测部份。虽然没有按照一定要求（规范）将试件以及光检测部份的位置固定，但由于在光检测部份使用积分球，便可以得到重复的相同结果。

图1示出本发明的一个实施范例。其中1是试件室、2是分光器、3是光源。4表示积分球的横剖面，积分球上如点线所示安装上光检测器5，两者共同构成光检测部份。6是试件，该图表示正在测试件6的透过率。7是对光检测器5的输出信号进行处理的信号处理电路。积分球4和试件6虽然安置在试件室1里，但它们不是固定安装在试件室内的，而只是被放置在适当的位置上，可以任意移动其位置。因此，试件室1的底部是用铁板做成的，积分球4的下面安装磁性吸盘（图中未示出）。试件6由试件夹具固定，试件夹具8固定在磁铁支架9（市场上可买到）上的螺孔10的位置上，可以操纵把手11把磁铁支架9从吸附面上抬起、拉起，吸附力为30公斤，足以固定较重的试件。按照这种设计，如果从试件室1中把积分球4和试件6以及固定它的夹具一起取出来，则试件室1就成为一个什么也没有的空间。

在上述的实施范例中，由积分球4和光检测器5所组成的光检测部份和试件夹具8（包括磁铁支架9）以及另外若干带有磁性吸盘的辅助部件，它们各自能够在试件室1中的任何位置上安放或取下。辅助部件指的是平面镜、凹面镜、消光罩等。图3和以后的各图示出使用这些辅助器具的本发明的范例。

图3表示测定液体试件的光散射。在试件室1内，分光器射出光束f的入射位置上放置了消光罩12，在它的前方放置一个四面经过研磨的盒子C，在该盒子的侧面放置一个积分球4。为了进一步说明本发明的特征，用图4示出用现有的分光光度计测定光散射的方法。在这种分光光度计中，光检测部份D与试件室1相对固定，如点线所示，安装试料盒S，来测定透过率或吸收率。用这种结构来测定光散射，需用3个反光镜M1、M2、M3把光束折成“

”形，在光检测部份D的前面放置试件盒C，透过试件的光由消光罩12消除。这样，由于光检测部份是固定的，为达到测定的目的，就必须使光线成曲折状，因而需要反 光镜M1至M3。但本发明不需要反光镜，从而简化了光的行走线路。

图5表示测定镜面反射的情况。把试件6安置在与分光器射出光束f成θ角的位置，在与光束f约成2θ的方向上放置积分球4。而现有的分光光度计如图6所示必需用两个反射镜M1、M2。

图7示出测定气体试件吸收光线的情况，让被测气体通过长吸收气体盒G，用反光镜M₁、M₂使光束反射，3次通过气体盒，从而加长了光束行走路线。图8示出使用现有的分光光度计的情况。在气体盒内光束折射的结果造成气体盒的入射光束与射出光束位置偏移，为了消除这个现象而使用反光镜M₁、M₂来纠正光束平行移动中的误差。但本发明不用M₁、M₂。

图9表示对厚玻璃透过率的测定。B是试样玻璃块，如按实线和点划线放置，穿过试件的光线会因放置位置不同而产生偏离e。由于积分球4可以自由地移动，与积分球固定的情况相比，可将入射窗口W缩小，只要比光束f的断面略大一些即可。减少光的损失（使从累计球入射窗口向外射出的光减到最低限度）而使灵敏度提高，（因而在测定试件时，应当使进入积分球的光的入射位置与测定100%穿透率的（无试样时）大致相同。）在试样的厚度为50mm，折射率为1.53，入射角θ＝30°时，e约为20mm，是一个相当大的数值。积分球的设计本身可以达到：即使被测光的入射位置有所变化，也不会影响测定结果。但积分球内表面的反射率并不完全一致，因此，还是以光的入射位置一致为好。

图10表示对光扩散性试件进行变角穿透测试的情况。6是试件，积分球4的位置可按图中的a、b、c改变。图11示出薄层的色层分离测定的情况。该图为侧视图，T是展开的试件，可沿水平方向移动。在板T的上、下方安放反射镜M₁、M₂，积分球4的下面放置底座13而提高其位置。这种结构在测定不能纵向（竖立）放置的胶渣板这 类材料时情况下特别适用。这种情况固然需要有固定反光镜M₁、M₂及支撑板T的附件，但并不需要对装置进行改造或增加复杂的大型附加装置。此外，使测定所必需的部件能在试件室内任何位置上安放、取下，其手段不仅限于使用磁铁，也可以只靠其本身重量而放置，或在试件室中开几段倒T型槽，采用机械加工的工件卡具那样的工具或吸盘等机械方法，按要求暂时固定。

本发明分光光度计的构成要点，如上所述，试件室内没有固定的组件和结构，测定所必需的辅件在试件室内可以在任何位置上安放和取出，所以可以尽可能将反光镜等部件的数量减少;对于各式各样的试件，都能象使用专用仪器一样地进行测定;而且不需要任何复杂昂贵的附属装置，就能以廉价的费用对大型、异形的任何试件进行各种测定。

图1是本发明的一个实施范例的平面图。图2是安装试件夹具的磁铁支架的立体图。图3是上述实施范例中进行散射光测定时的组件配置的平面图。图4是用现有的装置进行散射光测定的装置的平面图。图5是上述实施范例中测定镜面反射时的组件配置的平面图，图6是用现有的装置测定镜面反射时的装置平面图，图7是展示上述的实施范例中测定气体试件对光的吸收时的组件安置的平面图。图8是用现有的装置测定气体试件对光的吸收时的装置平面图。图9是展示上述的实施范例中的测定厚玻璃穿透率时的组件安置的平面图，图10是上述的实施范例中测定光散射性试件的变角透过光时的组件安置的平面图，图11是测定薄层色层分离时的组件安置的侧视图。

Claims (1)

1. 分光光度计，包括：产生单色光束的装置；样品保持装置，用于保持待测样品从而使所述光束照射到所述样品上；一检测器，它带有用于接收来自所述样品的光的积分球和用于从所述积分球接收光以产生相应的电信号的光电装置；样品室；其特征在于分别设置在样品保持装置及检测器的底部的连接装置，用于把保持装置和检测器连接在样品室的底板上，并可移至任意选定的位置。

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