CN103760107A - 一种用于紫外分光检测器的液芯波导流通池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于紫外分光检测器的液芯波导流通池，包括壳体，以及一对结构相同的接口组件，两接口组件对称装配在壳体两侧，壳体内还设置有液芯波导，液芯波导两端通过锥体压环分别连接至接口组件。本发明通过采用液芯波导全发射吸收光路设计，降低了光学衰减，更好的提高了紫外分光检测器的灵敏度，扩展了检测器的检测范围极大提升了检测器的实用性。

Description

一种用于紫外分光检测器的液芯波导流通池

技术领域

本发明涉及紫外分光检测器领域，具体为一种用于紫外分光检测器的液芯波导流通池。

背景技术

液相色谱技术以其广泛的适应性，成为了实验室最常用的分析方法之一。其试验的工具是高效液相色谱仪，紫外分光检测器是高效液相色谱仪的一个核心部件，在所有适用于液相系统的检测器中，紫外分光检测器大约占有70%的比例。紫外分光检测器的光学响应的性能，直接影响整套仪器的噪声、重复性和最小检测限等主要系统指标。通过设置合理的光程，可以有效提高紫外分光检测器的光学响应的灵敏度和重复性指标，从而提高整个液相系统的系统指标。

现有的紫外分光检测器，其流通池不同的厂家采用的流路和光路设计，但是分析其内部结构，都是由SS316L不锈钢件加工而成，如图1所示为其中一种常见的设计。实际液相色谱仪使用中，不锈钢件上小孔的光洁度通常只有0.8，由于液体对光线的散射和外光路的偏移，光线在流通池的吸收区不和避免要照射到小孔的内壁上，由此导致的光强衰减。同时，由于外光路尺寸限制，流通池的物理尺寸受限，如图2所示，其中尺寸A在仪器设计定型后将不能改变，所以在极低浓度样品检测中，增加吸收光程将是不可能的情况。通过液芯波导技术，理论上可以无限长的扩展光路，实际使用中可将光程扩展为目前通用设计的100倍以上。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于紫外分光检测器的液芯波导流通池，以解决现有技术存在的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种用于紫外分光检测器的液芯波导流通池，其特征在于：包括壳体，以及一对结构相同的接口组件，两接口组件分别从壳体内部对称装配在壳体两侧，每个接口组件包括接口座，接口座一侧向接口座内设有凹槽，凹槽槽底设置中心通孔，且两接口组件中接口座凹槽槽口分别从壳体两侧伸出，接口座另一侧向接口座内设有锥体状槽，且锥体状槽的锥顶连通至凹槽槽底中心通孔，每个接口组件的接口座顶部还分别设置有液路接口，接口座中设置有液路斜孔，所述液路斜孔一端从侧部连通至锥体状槽的锥顶，液路斜孔另一端连通至液路接口，每个接口组件的接口座凹槽内分别设置有靠近槽口的可调节消像差透镜组件、盖住凹槽槽底中心通孔的内镜片及将内镜片压紧在凹槽槽底的透明内压紧盖，壳体内还设置有呈直线状或者多圈盘绕状的液芯波导，所述液芯波导两端分别安装有锥体压环，锥体压环形状与接口座中锥体状槽匹配，所述液芯波导两端锥体压环分别紧压入壳体两侧接口组件接口座的锥体状槽中。

所述的一种用于紫外分光检测器的液芯波导流通池，其特征在于：所述内镜片与凹槽槽底之间设置有密封垫，密封垫中心通孔与凹槽槽底中心通孔连通。

本发明通过采用液芯波导全发射吸收光路设计，降低了光学衰减，更好的提高了紫外分光检测器的灵敏度；同时可以根据样品的实际浓度，通过选择不同长度的液芯波导来选择吸收光程，进一步扩展了检测器的检测范围极大提升了检测器的实用性。

附图说明

图1为现有技术紫外分光检测器流通池结构示意图。

图2为现有技术紫外分光检测器流通池检测过程示意图。

图3为本发明结构示意图，其中：

图3a为直线液芯波导时结构示意图，图3b为多圈盘绕状液芯波导时结构示意图。

图4为接口组件结构放大剖视图。

图5为本发明液体流向示意图。

图6为本发明液芯波导内部光路示意图。

图7为本发明具体实施方式光学原理图。

具体实施方式

如图3、图4所示。一种用于紫外分光检测器的液芯波导流通池，包括壳体1，以及一对结构相同的接口组件2，两接口组件2分别从壳体1内部对称装配在壳体1两侧，每个接口组件2包括接口座21，接口座21一侧向接口座21内设有凹槽22，凹槽22槽底设置中心通孔，且两接口组件2中接口座21凹槽22槽口分别从壳体1两侧伸出，接口座21另一侧向接口座21内设有锥体状槽，且锥体状槽的锥顶连通至凹槽22槽底中心通孔，每个接口组件2的接口座21顶部还分别设置有液路接口23，接口座21中设置有液路斜孔24，液路斜孔24一端从侧部连通至锥体状槽的锥顶，液路斜孔24另一端连通至液路接口23，每个接口组件2的接口座21凹槽22内分别设置有靠近槽口的可调节消像差透镜组件25、盖住凹槽22槽底中心通孔的内镜片26及将内镜片26压紧在凹槽22槽底的透明内压紧盖27，壳体内还设置有呈直线状或者多圈盘绕状的液芯波导3，液芯波导3两端分别安装有锥体压环4，锥体压环4形状与接口座21中锥体状槽匹配，液芯波导3两端锥体压环4分别紧压入壳体1两侧接口组件2接口座21的锥体状槽中。内镜片26与凹槽22槽底之间设置有密封垫28，密封垫28中心通孔与凹槽槽底中心通孔连通。

本发明中，流通池的核心检测部分采用了液芯波导设计，通过配合液路接口的开放性设计，可以设计10mm～1000mm光程范围内的流通池。

如图3所示，本发明流通池主体部分为壳体、接口组件和液芯波导，接口组件有组，分别为输入和输出，内部接口完全对称。接口组件装配在壳体上，形成一个独立的部件。壳体内部可容纳1000mm的液芯波导盘成的环路。

如图4所示，接口组件由耦合光路组件和液路结构件组成。耦合光路部分由可调节消像差透镜组件，内压紧盖，内镜片，PFA密封垫组成。

液路接口部分为一个结构件，主体为SS316L不锈钢材料，内部加工了光路部件的安装孔、液芯波导连接锥孔和外部液路接口。液芯波导通过PTFE锥体压环连接到液路接口组件中。

液路接口外部设计为HPLC通用的10-32螺纹和内锥面接口，可方便匹配紫外检测器以外的设备。

具体实施例：

整套液相系统运行时，流通池内一直有液体流过，实时监测流经液体的吸光度。

如图5所示，液体从流通池的其中一个接口组件流入，流经液芯波导形成的光孔到另一个接口组件。光孔内有经过耦合光路输入光线通过，当流经的液体对穿过的光线有吸收时，其输出的光强度会减小，由此计算吸光度值。

如图4所示，液体从输入接口组件的液路接口流入，之后流到液芯波导处，在液芯波导内部的被液体均匀填充时，形成了理想的阶跃折射率光纤，如图6所示的状况，再从输出接口组件处流出，这样形成一个稳定的液路。由于TeflonAF2400的特性，其折射率为1.29，低于常见的液体，在20℃时HPLC常用流动相如，水、甲醇、乙腈、异丙醇、四氢呋喃、乙酸的折射率分别为：1.330、1.328、1.344、1.377、1.407、1.372。可见Teflon AF2400的折射率均小于以上试剂。如图7所示，由全反射原理可知，当光线从光密介质射向光疏介质时，在满足如下公式（1）表示的全反射条件时，会发生全反射

$C={\sin }^{-1}\frac{n_b}{n_a}---\left(1\right)$

如因此在液芯波导内部的被液体均匀填充时光线在其中传输可形成类似光纤的全反射传播，极大降低了光强损耗。

但是并非所有的光线均可有效的照射进液芯波导内部，如图6所示，液芯波导形成的理想的阶跃折射率光纤，其可耦合进入的光线需符合光纤的数值孔径要求，如下式：

$\mathrm{NA}=n_0\×\sin \mathrm{\θ}=\sqrt{{n_1}^2-{n_2}^2}---\left(2\right)$

其中：n₀为周围空气的折射率，θ为最大接受角。n₁和n₂分别为液芯和Teflon的折射率。

同时，如图2所示的紫外分光检测器的整体结构中，单色器输出的光线以一定角度照射到输入接口组件的耦合光路接口上，通过耦合光路的光线中，满足公式（2）液芯波导数值孔径的光线可以有效进入，图4中耦合光路的作用就是尽可能将外光路的单色光耦合进后级系统。考虑的系统的加工的公差，图4中消像差透镜组件为可调节部件，通过调节差透镜组件和内镜片之间的距离，可以调节耦合光路输出光线的传播角度，使得尽可能多的光线满足公式（2）数值孔径的要求。

Claims (2)

1.一种用于紫外分光检测器的液芯波导流通池，其特征在于：包括壳体，以及一对结构相同的接口组件，两接口组件分别从壳体内部对称装配在壳体两侧，每个接口组件包括接口座，接口座一侧向接口座内设有凹槽，凹槽槽底设置中心通孔，且两接口组件中接口座凹槽槽口分别从壳体两侧伸出，接口座另一侧向接口座内设有锥体状槽，且锥体状槽的锥顶连通至凹槽槽底中心通孔，每个接口组件的接口座顶部还分别设置有液路接口，接口座中设置有液路斜孔，所述液路斜孔一端从侧部连通至锥体状槽的锥顶，液路斜孔另一端连通至液路接口，每个接口组件的接口座凹槽内分别设置有靠近槽口的可调节消像差透镜组件、盖住凹槽槽底中心通孔的内镜片及将内镜片压紧在凹槽槽底的透明内压紧盖，壳体内还设置有呈直线状或者多圈盘绕状的液芯波导，所述液芯波导两端分别安装有锥体压环，锥体压环形状与接口座中锥体状槽匹配，所述液芯波导两端锥体压环分别紧压入壳体两侧接口组件接口座的锥体状槽中。

2.根据权利要求1所述的一种用于紫外分光检测器的液芯波导流通池，其特征在于：所述内镜片与凹槽槽底之间设置有密封垫，密封垫中心通孔与凹槽槽底中心通孔连通。

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