CN102183460B - 一种光程可调的分光光度计检测头 - Google Patents

Abstract

一种光程可调的分光光度计检测头，涉及一种分光光度计。提供一种不仅体积小、携带方便、量程较大、灵敏度高，而且可与仪器主机分离，即插即用，适应野外与现场即时检测要求的光程可调的分光光度计检测头。设有入射光纤、入射光纤准直器、入射窗口、平行反射镜、样品池、光耦合器和至少1个出射光纤；入射光纤输入端外接光源，入射光纤输出端接入射光纤准直器输入端，入射光纤准直器输出端的光通过入射窗口进入样品池，并经过平面反射镜反射后至光耦合器，光耦合器输出的光输出至出射光纤。还可设有参考光纤，所述参考光纤输入端外接光源，参考光纤输出端与出射光纤输出端接仪器主机。

Description

一种光程可调的分光光度计检测头

技术领域

本发明涉及一种分光光度计，尤其是涉及一种光程可调的分光光度计检测头。

背景技术

作为一种光学式分析测量仪器，分光光度计广泛应用于各个领域。由于现有的分光光度计采用比色皿、比色池等样品机构，因此存在操作复杂，干扰多，体积大，灵敏度低，结构复杂，不易便携等问题。随着科技发展，对高端的分光光度计的需求逐年增加，尤其是野外、现场即时检测，对样品高精度的分析需求越来越迫切，为此，小体积、操作方便，同时又可以测量低浓度溶液或气体的适合小型仪器的即插即用的检测头是一个发展趋势和国内外研究的重点。

本申请人在中国专利CN101514920中公开一种紫外分光光度计检测头，设有入射光纤、入射光纤连接器、返回光纤连接器、入射光纤准直器、返回光纤准直器、返回光纤、上下壳体、锥面反射棱镜和样品池。入射光纤输出端与入射光纤连接器输入端连接，入射光纤连接器输出端与入射光纤准直器连接，入射光纤准直器输出光经设于样品池内1个以上奇数个锥面反射棱镜反射后进入返回光纤准直器，返回光纤准直器输出端接返回光纤连接器输入端，返回光纤连接器输出端接返回光纤输入端，样品池设于上下壳体之间空腔内。该专利中，外接光源的光通过入射光纤导入，经过入射光纤准直器准直后进入样品池，透过样品池的信息光经过返回光纤准直器准直后进入返回光纤，再由返回光纤导出。

根据分光光度计基本工作原理，即利用物质在光的照射激发下具有选择性吸收现象来对

$A=\lg \frac{I_0}{I}=\mathrm{kcl}$

物质进行定性和定量分析。它符合朗伯-比耳定律：

$T=\frac{I}{I_0}$

式中：T——透射率；

      A——吸光度；

      l——溶液光程长度；

I₀——入射光强度；

I——透射光强度；

k——吸收系数；

c——溶液的浓度。

在实际工作中，分光光度计对于低浓度溶液或气体，其吸收度很低，则产生比尔定律偏差，影响测试结果的准确性及灵敏度。分光光度计仪器的光电探测器有一个线性工作区，当进入光电探测器的信息光强度偏离仪器线性工作区的光强度，检测结果将产生较大误差。结合朗伯-比耳定律可知，为了保证仪器检测结果的准确，应保持吸光度A在合理的范围内。固定光程的检测中，光程长度l是固定的，限制了c的范围，即仪器可检测物质的浓度范围：量程。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有方法存在的不足，提供一种不仅体积小、携带方便、量程较大、灵敏度高，而且可与仪器主机分离，即插即用，适应野外与现场即时检测要求的光程可调的分光光度计检测头。

本发明设有入射光纤、入射光纤准直器、入射窗口、平行反射镜、样品池、光耦合器和至少1个出射光纤；入射光纤输入端外接光源，入射光纤输出端接入射光纤准直器输入端，入射光纤准直器输出端的光通过入射窗口进入样品池，并经过平面反射镜反射后至光耦合器，光耦合器输出的光输出至出射光纤。

本发明还可设有参考光纤，所述参考光纤输入端外接光源，参考光纤输出端与出射光纤输出端接仪器主机。

与现有的分光光度计检测头相比，本发明具有以下突出优点：

1)由于本发明采用光纤式探头，因此光纤传输提高了抗干扰性能。

2)由于本发明采用多个入射光纤，通过不同的入射角度，入射至样品池后到达平行反射镜，通过若干次反射，可得到不同的光程，因此增大了仪器量程。

设探测光入射夹角为α，反射一次偏移L1＝Hcot(α)，假设总长W＝L1×N+m，N＝[W/L1]，0＜m＜L1。

总的光程L为：当m≤1/2L1时，L＝N×H/sin(α)+m/cos(α)；

当m＞1/2L1时，L＝(N+1)×H/sin(α)-(L1-m)/cosα。

3)本发明可直接插入样品，在无专用比色皿、比色池的状况下进行检测。检测高效精确，适于快速测量，体积小巧，重量轻，便于携带，特别适用于现场实时检测和野外测量。

4)量程调节简单，可在线进行，无需中断检测过程。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构组成示意图。

图2为本发明实施例2的结构组成示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的结构组成和工作原理作进一步的说明。

实施例1

参见图1，本发明设有入射光纤11、12、13，入射光纤准直器71、72、73，入射窗口2，平行反射镜3、4，样品池8，光耦合器8和至少1个出射光纤5；入射光纤11、12、13输入端外接光源，入射光纤11、12、13的入射角度分别为α1、α2、α3，其中0°≤α1＜α2＜α3＜90°。入射光纤11、12、13输出端接入射光纤准直器71、72、73输入端，入射光纤准直器71、72、73输出端的光通过入射窗口2进入样品池8，并经过平面反射镜3和4反射后至光耦合器8，光耦合器8输出的光输出至出射光纤5。

入射窗口2为光学玻璃窗，平行反射镜3、4之间相距H，光耦合器6到入射窗口3之间距离(反射镜3、反射镜4的长度)为W，此处W，H都是根据实际需要确定其长度。

入射光纤准直器71、72、73分别位于所述的入射光纤11、12、13的出射端。测试时，根据选择，入射光进入所述的入射光纤11、12、13中的一根，如入射光纤11。离开入射光纤11的出射端后，入射光经过入射光纤准直器71准直后通过入射窗口2进入所述的样品池8(样品池中设有平行反射镜且不封闭，方便检测物进出)。入射光在所述的样品池8中通过所述的平行反射镜3、4不断反射，经过所述的样品池8后作为出射光进入所述的光耦合器6，出射光通过耦合后进入所述的出射光纤5，由出射光纤5导引至仪器主机(图中未示出)。

入射光纤11、12、13的入射角度分别为α1、α2、α3。入射光通过不同的入射光纤11、12、13，则入射光的入射角度发生相应的改变。不同入射角度的入射光在样品池内的传输的光程不同。通过选择不同的入射光纤，可改变光在样品池内的光程，从而改变仪器量程。

实施例2

参见图2，本发明设有：

入射光纤11、12、13和入射光纤准直器71、72、73。入射光纤11、12、13的入射角度分别为α1、α2、α3，其中0°≤α1＜α2＜α3＜90°；

入射窗口2，入射窗口2为光学玻璃窗；

平行反射镜3、4，平行反射镜3、4之间相距H；

光耦合器6，光耦合器6到入射窗口3之间距离(反射镜3、反射镜4的长度)为W，此处W，H都是根据实际需要确定其长度；

出射光纤5、样品池8和参考光纤9。

入射光纤准直器71、72、73分别位于所述的入射光纤11、12、13的出射端。测试时，入射光先经过分光部件，如5％的分光片，分出5％的入射光进入参考光纤9，剩下的95％入射光根据选择进入所述的入射光纤11、12、13中的一根，如入射光纤11。离开入射光纤11的出射端后，入射光经过入射光纤准直器71准直后通过入射窗口2进入所述的样品池8(样品池中设有平行反射镜且不封闭，方便检测物进出)。入射光在所述的样品池8中通过所述的平行反射镜3、4不断反射，经过所述的样品池8后作为信息光光进入所述的光耦合器6，信息光通过耦合后进入所述的出射光纤5，由出射光纤5导引至仪器主机(图中未示出)。参考光纤9和入射光纤、出射光纤5封装在一光缆内，导引至仪器主机。

入射光纤11、12、13的入射角度分别为α1、α2、α3。入射光通过不同的入射光纤11、12、13，则入射光的入射角度发生相应的改变。不同入射角度的入射光在样品池内的传输的光程不同。通过选择不同的入射光纤，可改变光在样品池内的光程，从而改变仪器量程。由于参考光纤9的加入，可显著提高检测的稳定性。

Claims (2)

1.一种光程可调的分光光度计检测头，其特征在于设有入射光纤、入射光纤准直器、入射窗口、平行反射镜、样品池、光耦合器和至少1个出射光纤；入射光纤输入端外接光源，入射光纤输出端接入射光纤准直器输入端，入射光纤准直器输出端的光通过入射窗口进入样品池，并经过平面反射镜反射后至光耦合器，光耦合器输出的光输出至出射光纤，所述平行反射镜设在样品池内，光耦合器设在样品池的底部。

2.一种光程可调的分光光度计检测头，其特征在于设有入射光纤、入射光纤准直器、入射窗口、平行反射镜、样品池、光耦合器、参考光纤和至少1个出射光纤；入射光纤输入端外接光源，入射光纤输出端接入射光纤准直器输入端，入射光纤准直器输出端的光通过入射窗口进入样品池，并经过平面反射镜反射后至光耦合器，光耦合器输出的光输出至出射光纤，所述平行反射镜设在样品池内，光耦合器设在样品池的底部，所述参考光纤输入端外接光源，参考光纤输出端与出射光纤输出端接仪器主机。

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