CN102721643B - 一种增加340nm处光强的光学系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种增加340nm处光强的系统和方法包括：光输出系统，用于输出不同波长的光信号；所述光输出系统包括紫外发光二极管，所述紫外发光二极管设置在常规光源其后的平面上；光电转换器，用于将所述光信号转换为电信号；放大器，用于放大所述电信号；检测单元，用于测量340nm波长对应的电压信号。通过实施本发明，通过增加紫外发光二极管，提高340nm处的光电信号，提高系统信噪比，提高信号的检出精度，进一步提高生化分析仪的数据精度和分析能力；降低光电采集放大电路的设计难度。

Description

一种增加340nm处光强的光学系统和方法
技术领域
本发明涉及光学系统领域，特别是指一种增加340nm处光强的光学系统和方法。
背景技术
在生化分析仪中，波长340nm在临床中被广泛使用，使用效率很高。常规光源在紫外的发光强度不好，常规卤钨灯一般不发340nm的光，特殊卤钨灯即使发340nm的光，其光强也很弱，约只有540nm处光强的百分之一。光学系统中光栅在340nm的衍射效率不高，光电探测器在340nm的响应度也不高，导致340nm处的光电信号强度很低，约只有540nm处的四百分之一，所以检出困难。
目前一般从电路上采取措施，不管生化分析仪有几路波长信号，都需要为340nm这个单独通道做特殊的电路处理，这样的电路一般比较复杂，在放大信号的同时，噪声也随之放大，导致系统信噪比大大下降；对电路设计人员的经验要求较高，同时电路系统的复杂度增加，可靠性降低，增加光电采集放大电路板的负担和成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种增加340nm处光强的光学系统，提高340nm处的光电信号，提高系统信噪比。
基于上述目的本发明提供的增加340nm处光强的光学系统，包括：光输出系统，用于输出不同波长的光信号；所述光输出系统包括紫外发光二极管，所述紫外发光二极管设置在常规光源其后的平面上；光电转换器，用于将所述光信号转换为电信号；放大器，用于放大所述电信号；检测单元，用于测量340nm波长对应的电压信号。
可选的，安装状态下，所述紫外发光二极管的中心与常规光源的中心和透镜的中心在一条直线上。
可选的，所述紫外发光二极管的中心位于所述光学系统的光轴上，其在光轴上的位置由发散角决定。
可选的，所述发散角小于光学系统的孔径角。
可选的，所述发散角等于光学系统的孔径角。
可选的，所述发散角大于光学系统的孔径角。
可选的，所述平面上设置有孔，所述孔的尺寸与所述紫外发光二极管的尺寸匹配。
可选的，所述光电转换器为16路光电探测器。
可选的，所述放大器为光电采集放大电路。
基于上述目的，本发明同时公开了一种用于增加340nm处光强的系统的增加340nm处光强的方法，包括：
在增加340nm处光强的系统中设置光输出系统、光电转换器、放大器和检测单元，光输出系统包括紫外发光二极管，所述紫外发光二极管设置在常规光源其后的平面上，并包括以下步骤：
光输出系统输出不同波长的光信号；
光电转换器把光输出系统输出的光信号转换为电信号；
放大器放大所述电信号；
检测单元测量340nm波长对应的电压信号。
从上面所述可以看出，本发明提供的一种增加340nm处光强的光学系统，通过增加紫外发光二极管，提高340nm处的光强，提高系统信噪比，提高信号的检出精度，进一步提高生化分析仪的数据精度和分析能力；降低光电采集放大电路的设计难度。
附图说明
图1为本发明实施例的一种增加340nm处光强的系统框图；
图2为本发明实施例的一种增加340nm处光强的系统的增加340nm处光强的方法；
图3为本发明实施例的一种紫外发光二极管的安装示意图；
图4为本发明实施例的一种增加340nm处光强的光学系统示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
图1为本发明实施例的一种增加340nm处光强的系统框图。如图1所示，光输出系统101用于输出不同波长的光信号，输出中包含16种固定波长的光信号，其中包括340nm波长。光电转换器102接收不同波长的光，并将光信号转换为电信号。放大器103对电信号进行放大，输出不同波长对应的电压信号。检测单元104检测340nm处的光强。其中所述光输出系统包括紫外发光二极管，所述紫外发光二极管设置在常规光源其后的平面上。
图2为本发明实施例的一种增加340nm处光强的系统的增加340nm处光强的方法。如图2所示，增加340nm处光强的方法包括如下步骤：
步骤201、光输出系统输出不同波长的光信号。
步骤202、光电转换器把光输出系统输出的光信号转换为电信号。
步骤203、放大器放大所述电信号。
步骤204、检测单元测量340nm波长对应的电压信号。
其中，光输出系统包括紫外发光二极管，所述紫外发光二极管设置在常规光源其后的平面上。
图3为本发明实施例的一种紫外发光二极管的安装示意图。如图3所示，光源301为常规光源，如卤素钨丝灯或氙灯，在灯筒的侧面上铣孔，在灯筒的中空位置安装光源301。在光源301其后的平面303正中心位置开一8.5mm的小孔，与本发明中用的紫外发光二极管的尺寸匹配。将紫外发光二极管302安装进所述小孔，紫外发光二极管发出330nm~350nm范围的光。为了使发光二级管302的利用率达到100%，安装时，保证光源301的中心与紫外发光二极管302的中心和第一片透镜304的中心在一条直线上。紫外发光二极管的中心位于所述光学系统的光轴上，紫外发光二极管在光轴上的位置由发散角决定。具体的，紫外发光二极管发出的光到达第一片透镜面上的高度与卤钨灯投射到第一片透镜面上的高度h一致，即卤钨灯的发散角出射光线与第一片透镜的交点到光学系统的光轴的垂直距离305，与LED光源的发散角的出射光线与第一片透镜的交点到光学系统的光轴的垂直距离305一致，这样紫外发光二极管302发出的光可以全部透过第一片透镜304，充分利用LED光源。
在本实施例中，LED光源出射光的发散角小于光学系统的孔径角。可选的，LED光源出射光的发散角也可以大于等于光学系统的孔径角，例如，如果LED光源被挡在了光学系统之外，即LED光源出射光的发散角大于光学系统的孔径角，其遮挡的比例小于10%，同样满足LED的安装要求，若遮挡比例更高，则LED光源的利用率降低，对于340nm处光强的增加作用减小。
图4为本发明实施例的一种增加340nm处光强的光学系统示意图。如图4所示，本实施例中光输出系统包括：LED光源、卤钨灯、第一片透镜、第二片透镜、反应杯、后透镜、狭缝、光栅。光电转换器为16路的光电探测器。放大器为光电采集放大电路。检测单元为6位半表。
LED光源为紫外发光二极管，与卤钨灯形成复合光源，该光源发出的光经过第一片透镜和第二片透镜组成的前光组后，汇聚在反应杯中心，经过反应杯后的光从汇聚点开始发散射出，经过后透镜汇聚后射到狭缝处，经过狭缝的光散射到光栅上，光栅将射来的光色散分光，并照射到光电探测器上。光电探测器探测到光信号后，将其转换成电信号，此处得到的电信号比较微弱，这样微弱的电压信号必须经过光电采集放大电路板的放大才能得到可供系统使用的电压信号，特别地，340nm处的电信号更为微弱。一般情况下，未使用紫外发光二极管时，用6位半表测试340nm波长处对应的电压信号，分三次测试得到0.030V、0.032V、0.031V的电压信号。在本实施例中，使用紫外发光二极管之后，用6位半表连接340nm这一路的电压信号，分三次测试所述电压信号，分别得到3.120V、3.089V、3.150V的电压信号，与未使用紫外发光二极管时相比，340nm处的光强被增大100倍左右。也可以使用其它器件测试电压信号，比如示波器，高精度电压表、高精度万用表等。在本实施例中，使用的紫外发光二极管是UVTOP335TO39BL型二极管，其发光中心波长为340nm，最小发光波长335nm，最大发光波长345nm，这与生化分析仪340nm处的半波宽10nm非常吻合。为了增大更高倍数的光强，可以选择更大功率的紫外发光二极管，则可能会将340nm处的光强提高到与540nm处的光强一样。
从上面的分析可以看出，本发明提供的一种增加340nm处光强的光学系统，通过增加紫外发光二极管，提高340nm处的光强，提高系统信噪比，提高信号的检出精度，进一步提高生化分析仪的数据精度和分析能力。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种增加340nm处光强的系统，其特征在于，包括：
光输出系统，用于输出不同波长的光信号；沿所述光输出系统的光传播方向，依次包括紫外发光二极管、常规光源、第一片透镜、第二片透镜、反应杯、后透镜、狭缝、光栅；其中，所述紫外发光二极管设置在常规光源其后的平面上，且所述常规光源的发散角出射光线与第一片透镜的交点到光学系统的光轴的垂直距离与紫外发光二极管的发散角的出射光线与第一片透镜的交点到光学系统的光轴的垂直距离一致；
光电转换器，用于将所述光信号转换为电信号；
放大器，用于放大所述电信号；
检测单元，用于测量340nm波长对应的电压信号。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，安装状态下，所述紫外发光二极管的中心与常规光源的中心和透镜的中心在一条直线上。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述紫外发光二极管的中心位于所述光学系统的光轴上，其在光轴上的位置由发散角决定。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述发散角小于光学系统的孔径角。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述发散角等于光学系统的孔径角。
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述发散角大于光学系统的孔径角。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述平面上设置有孔，所述孔的尺寸与所述紫外发光二极管的尺寸匹配。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光电转换器为16路光电探测器。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述放大器为光电采集放大电路。
10.一种用于所述权利要求1～9任意一项的增加340nm处光强的系统的增加340nm处光强的方法，其特征在于，在增加340nm处光强的系统中设置光输出系统、光电转换器、放大器和检测单元，光输出系统包括紫外发光二极管，所述紫外发光二极管设置在常规光源其后的平面上，并包括以下步骤：
光输出系统输出不同波长的光信号；
光电转换器把光输出系统输出的光信号转换为电信号；
放大器放大所述电信号；
检测单元测量340nm波长对应的电压信号。
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