CN107192679A - 一种基于导光毛细管的光度分析仪及其检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于导光毛细管的光度分析仪的检测方法和该检测方法赖以实施的光度分析仪，该方法把从导光毛细管中射出的探测光束进行汇集，从而使本来出射角较大的探测光束也被汇集起来，光探测器接收汇集点的探测光束，从而提高光度分析仪的检测精度。此外，本发明巧妙地利用凸透镜的聚光原理，在导光毛细管与光探测器之间设置凸透镜，凸透镜把导光毛细管不同的出射角的探测光束汇集起来，光探测器接收汇集点的探测光束，不需要增加其他价格昂贵的光学器件，因此只需增加价格便宜的凸透镜的情况下就能够提高检测精度。

Description

一种基于导光毛细管的光度分析仪及其检测方法
技术领域
本发明涉及一种光度分析仪及其检测方法，尤其涉及一种基于导光毛细管的光度分析仪及其检测方法。
背景技术
光度分析计被广泛用于检测液体（或气体）样品的成份（或微量物质含量）（Sensors and Actuators B，191，561-566（2014）），其工作原理是：把待测样品于透明器皿中（如比色皿），探测光束通过含有待测样品的器皿，从而检测待测样品对探测光束的吸收和散射所导致的损耗。
为了提高检测精度，需要增加透明器皿的厚度，即增加待测样品与探测光束的相互作用长度（该长度称为“吸光长度”或“传输光程”，以下简称“光程”），这会使得透明器皿的体积增大、需要的待测样品量也增多。对此，中国发明专利公开说明书CN 104515743 A公开了一种基于导光金属毛细管的光度分析仪及其检测方法，该光度分析仪利用导光金属毛细管来取代透明器皿（如比色皿）。由于导光金属毛细管的体积小、可弯曲、可长达几米，且探测光束在导光金属毛细管中非线性传输，其光程可以远大于毛细管的物理长度（Scientific Reports，5，10476 （2015）），从而增加了待测样品与探测光束相互作用的光程，从而提高了检测精度。但是，发明人在研究的过程中发现，由于探测光束在导光毛细管非线性传输，探测光束多次的反射传输使得其以发散光束从导光毛细管中射出，即其出射角大小不一，而上述专利只是用光探测器正对着导光毛细管的出光口以检测光强度，这只能检测出射角较小的探测光束，对于出射角较大的探测光束，光探测器则无法测得。因此，光度分析仪的检测精度不高。因此，如何检测出具有特定光程的光线，从而获得最佳的检测性能，仍是目前所面临的问题。
发明内容
本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种能够提高检测精度的基于导光毛细管的光度分析仪的检测方法，并且提供该检测方法赖以实施的光度分析仪。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
提供一种基于导光毛细管的光度分析仪，包括光源、光探测器和用于装载待测样品的导光毛细管，所述光源发射的探测光束经所述导光毛细管的内壁反射在所述导光毛细管中传输，该光度分析仪还包括用于把从所述导光毛细管中射出的探测光束进行汇集的凸透镜，所述光探测器接收至少一个所述凸透镜的汇集点的探测光束。
其中，所述光探测器接收两个所述凸透镜的汇集点的探测光束。
其中，所述导光毛细管的外壁被挤压以使其内壁形成有用于反射光线的光滑起伏。
其中，所述导光毛细管的内壁涂敷有厚度不均匀的胶水以形成有用于反射光线的光滑起伏。
其中，所述光探测器经小孔板接收探测光束。
还提供一种基于导光毛细管的光度分析仪的检测方法，该光度分析仪包括光源、光探测器和用于装载待测样品的导光毛细管，所述光源发射的探测光束经所述导光毛细管的内壁反射在所述导光毛细管中传输，该方法包括如下步骤：
汇集光束步骤：把从所述导光毛细管中射出的探测光束进行汇集；
检测步骤：所述光探测器接收至少一个汇集点的探测光束，记录所述光探测器测得的光强度。
其中，所述汇集光束步骤具体为：通过凸透镜把从所述导光毛细管中射出的探测光束进行汇集。
其中，所述检测步骤具体为：所述光探测器接收两个汇集点的探测光束。
其中，还包括光滑起伏形成步骤：挤压所述导光毛细管的外壁以使其内壁形成有用于反射光线的光滑起伏。
其中，还包括光程调节步骤：根据预设的传输光程来控制所述光滑起伏的大小及分布位置。
有益效果：本发明提供了一种基于导光毛细管的光度分析仪的检测方法和该检测方法赖以实施的光度分析仪，该方法把从导光毛细管中射出的探测光束进行汇集，从而使本来出射角较大的探测光束也被汇集起来，光探测器接收汇集点的探测光束，从而提高光度分析仪的检测精度。此外，本发明巧妙地利用凸透镜的聚光原理，在导光毛细管与光探测器之间设置凸透镜，凸透镜把导光毛细管不同的出射角的探测光束汇集起来，光探测器接收汇集点的探测光束，不需要增加其他价格昂贵的光学器件，因此只需增加价格便宜的凸透镜的情况下就能够提高检测精度。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例采用的一种基于导光毛细管的光度分析仪的结构示意图。
图2是本发明实施例采用的形成光滑起伏的结构示意图。
在图1和图2中包括：1——导光毛细管，2——长光程探测光束，3——短光程探测光束，4——光滑起伏，5——小孔板，6——光探测器，7——凸透镜，8——外力。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
本发明具体实施方式基于如图1所示的基于导光毛细管的光度分析仪，光源（图1中未画出）发出探测光束，该探测光束以发散角分为长光程探测光束2和短光程探测光束3，导光毛细管1装载有待测样品。探测光束从导光毛细管1的左端入射，当长光程探测光束2入射到导光毛细管1内壁的光滑起伏4时，长光程探测光束2的入射角会发生改变，从而使长光程探测光束2在导光毛细管1内多次反射传输以增加其传输光程，该光程远远大于导光毛细管1的物理长度L。短光程探测光束3则平行通过导光毛细管1，其光程等于导光毛细管1的物理长度L。
探测光束从导光毛细管1的右端出射后，经凸透镜7进行汇集，长光程探测光束2和短光程探测光束3分别汇集在B点与A点。因此，不同光程（即不同出射角）的探测光束，经凸透镜7进行汇集后，在不同的空间位置聚焦，从而把不同光程的探测光束区分开来。为了检测不同光程的探测光束的光强度，先把光探测器6放置在A点以检测短光程探测光束3的光强度，然后把光探测器6放置在B点以检测长光程探测光束2的光强度，这样光探测器6既可以把短光程探测光束3（出射角较小的探测光束）汇集起来进行检测，又可以把长光程探测光束2（出射角较大的探测光束）汇集起来进行检测，从而提高了提高光度分析仪的检测精度。
为了减少环境光线对检测精度的影响，探测光束经过小孔板5以滤除一部分环境光线后再被光探测器6接收，其中，小孔板5的孔径在0.01mm至5mm之间，优选0.3mm至0.5mm。也可以采用小面积的光探测器（即光探测器的入光面积等于小孔的面积）以省去小孔板5。
导光毛细管1可以由单一材质构成，也可以由多种材质构成，对于由多种材质构成的导光毛细管，其内壁由多层材料堆叠而成，除了在内壁表面具有光滑起伏之处，在不同材质的界面处也可以具有光滑起伏4，不同材质界面处的光滑起伏4，同样可以改变探测光束的入射角。
光滑起伏4是指在导光毛细管1的内壁表面形成的凸起或凹坑，凸起或凹坑的大小要大于探测光束的波长，凸起或凹坑的表面粗糙度小于探测光束的波长（波长一般在100纳米至100微米之间）的十分之一，这样既可以减少探测光束的散射损耗，又可以增加探测光束的传输光程。
光滑起伏4可以通过以下的方法制备：
1、在导光毛细管1的内壁涂敷胶水；
2、挤压导光毛细管1的外壁以使其内壁形成光滑起伏4。
对于第1种方法，由于在导光毛细管1的内壁涂敷厚度不均匀的胶水，使得胶水表面存在高低起伏。由于胶水具有黏性，可以产出厚度起伏，又由于胶水具有流动性，使得胶水表面光滑，因此，在胶水表面可以获得光滑起伏4。
对于第2种方法，如图2所示，在导光毛细管1的外壁施加外力8，使得导光毛细管1局部弯曲变形，从而使导光毛细管1的内壁形成有光滑起伏4。由于光滑起伏4的大小和分布位置会直接影响长光程探测光束2在导光毛细管1的传输光程，因此用户可以在光度分析仪预先设定所需的传输光程，光度分析仪根据该传输光程算计光滑起伏4大小和分布位置，从而控制挤压导光毛细管1的外壁的相应力度和位置，以获得相应的大小和分布位置的光滑起伏4，从而获得所需的光程，这样用户就可以根据需求灵活和准确的获得所需的传输光程。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种基于导光毛细管的光度分析仪，包括光源、光探测器和用于装载待测样品的导光毛细管，所述光源发射的探测光束经所述导光毛细管的内壁反射在所述导光毛细管中传输，其特征在于，还包括用于把从所述导光毛细管中射出的探测光束进行汇集的凸透镜，所述光探测器接收至少一个所述凸透镜的汇集点的探测光束。
2.根据权利要求1所述的一种基于导光毛细管的光度分析仪，其特征在于，所述光探测器接收两个所述凸透镜的汇集点的探测光束。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于导光毛细管的光度分析仪，其特征在于，所述导光毛细管的外壁被挤压以使其内壁形成有用于反射光线的光滑起伏。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于导光毛细管的光度分析仪，其特征在于，所述导光毛细管的内壁涂敷有厚度不均匀的胶水以形成有用于反射光线的光滑起伏。
5.根据权利要求1或2所述的一种基于导光毛细管的光度分析仪，其特征在于，所述光探测器经小孔板接收探测光束。
6.一种基于导光毛细管的光度分析仪的检测方法，该光度分析仪包括光源、光探测器和用于装载待测样品的导光毛细管，所述光源发射的探测光束经所述导光毛细管的内壁反射在所述导光毛细管中传输，其特征在于，该方法包括如下步骤：
汇集光束步骤：把从所述导光毛细管中射出的探测光束进行汇集；
检测步骤：所述光探测器接收至少一个汇集点的探测光束，记录所述光探测器测得的光强度。
7.根据权利要求6所述的一种基于导光毛细管的光度分析仪的检测方法，其特征在于，所述汇集光束步骤具体为：通过凸透镜把从所述导光毛细管中射出的探测光束进行汇集。
8.根据权利要求6或7所述的一种基于导光毛细管的光度分析仪的检测方法，其特征在于，所述检测步骤具体为：所述光探测器接收两个汇集点的探测光束。
9.根据权利要求6所述的一种基于导光毛细管的光度分析仪的检测方法，其特征在于，还包括光滑起伏形成步骤：挤压所述导光毛细管的外壁以使其内壁形成有用于反射光线的光滑起伏。
10.根据权利要求9所述的一种基于导光毛细管的光度分析仪的检测方法，其特征在于，还包括光程调节步骤：根据预设的传输光程来控制所述光滑起伏的大小及分布位置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108489903A (zh) * 2018-04-06 2018-09-04 黄辉 一种导光毛细管光度仪
CN109001168A (zh) * 2018-03-27 2018-12-14 黄辉 一种导光毛细管光度仪

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2550785Y (zh) * 2002-05-31 2003-05-14 周修文 双波长单纤双向收发一体有源器件
CN201063015Y (zh) * 2007-06-27 2008-05-21 上海理工大学 透过率脉动法颗粒测量装置
CN101852712A (zh) * 2010-05-11 2010-10-06 北京交通大学 检测颗粒检测仪光探测器工作点的装置及方法
CN104515743A (zh) * 2014-05-06 2015-04-15 黄辉 一种基于导光金属毛细管的光度分析仪及其检测方法
CN106198471A (zh) * 2016-05-06 2016-12-07 黄辉 一种基于导光毛细管的生化荧光分析仪及其检测方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2550785Y (zh) * 2002-05-31 2003-05-14 周修文 双波长单纤双向收发一体有源器件
CN201063015Y (zh) * 2007-06-27 2008-05-21 上海理工大学 透过率脉动法颗粒测量装置
CN101852712A (zh) * 2010-05-11 2010-10-06 北京交通大学 检测颗粒检测仪光探测器工作点的装置及方法
CN104515743A (zh) * 2014-05-06 2015-04-15 黄辉 一种基于导光金属毛细管的光度分析仪及其检测方法
CN105092492A (zh) * 2014-05-06 2015-11-25 黄辉 一种基于导光毛细管的光度分析仪及其检测方法
CN106198471A (zh) * 2016-05-06 2016-12-07 黄辉 一种基于导光毛细管的生化荧光分析仪及其检测方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MIN BAI ET AL.: "Trace analysis of oil-in-water by using visible LED and metal waveguide capillary", 《OPTICS EXPRESS》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109001168A (zh) * 2018-03-27 2018-12-14 黄辉 一种导光毛细管光度仪
CN108489903A (zh) * 2018-04-06 2018-09-04 黄辉 一种导光毛细管光度仪

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