CN108593555A - 多通道吸收光谱检测台及检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多通道吸收光谱检测台及检测系统。本发明的多通道吸收光谱检测系统在使用时，检测光发生装置发射的检测光通过发射光纤准直器照射到多孔板上的样品上，发生相互作用后透过样品被接收光纤准直器接收后通过检测光分析装置分析，在检测过程中通过两个驱动机构带动横向移动架或者纵向移动架移动，从而使得纵向移动架上的多孔板上的不同位置的样品孔对应移动到发射光纤准直器的下方进行检测，移动到位后通过弹性定位机构与限位孔的配合来保证样品孔的位置，通过该多通道吸收光谱检测系统能够方便地进行多个样品进检测，采用光纤和光纤准直镜的配合避免使用复杂的光学定位系统，解决了因此造成的结构复杂的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种多通道吸收光谱检测台及检测系统。
背景技术
吸收光谱是指物质吸收光子后从低能级跃迁到高能级而产生的光谱，它广泛应用于材料的成分分析和结构分析，以及各种科学研究工作中。通常使用具有连续光谱的光源，如白炽灯。光源发出的连续光通过分光器件形成单色光，单色光透过样品后经光电检测电路和微控制器得到吸收光谱。随着光纤通讯技术的发展，光纤传输给吸收光谱方法研究以巨大的推动力，可以获得结构紧凑的高分辨率和高灵敏度的光纤吸收光谱技术。研究吸收光谱可了解原子、分子和其他许多物质的结构和运动状态。宽光谱的吸收光谱技术具有检测范围宽和传感对象灵活的优点，在生物医学、农业、环境监测和食品安全检测领域具有重要的研究意义，相较于传统的检测技术，如：表面等离子共振技术、液相色谱、气相色谱、质谱和原子发射光谱等技术相比，多通道宽光谱的吸收光谱还具有成本低廉、一次检测样品多、体积轻便、性能稳定、灵敏度高、检测速度快等特点。待测物质在宽光谱上表现为出现明显的特征吸收峰。研究表明待测样品中的颗粒结构、尺寸、形状和周围介质折射率等因素均会影响吸收光谱测量，根据测得的待测对象的吸收系数对浓度的变化，特别是基于金纳米粒子的表面修饰的不同的目标物可以发展较高分辨率的光学生物传感器。吸收光谱不仅可进行定量分析，还可利用吸收峰的特性进行定性分析和简单的结构分析，测定一些平衡常数、配合物配位比等，也可用于无机化合物和有机化合物的分析。
常见的实现吸收光谱分析仪与一般的光电比色仪结构相同，主要由光源系统、进样系统、光电检测系统和微处理器控制系统组成。光源发出的光波经过滤光片或单色器转变成一束单色光，透过多通道板中的待测样品。单色光一部分被样本吸收，另一部分则透过样本照射到光电检测器上，光电检测器将透射过待测样本后的光信号转换成相应的电信号，经前置放大、对数放大、模数转换等处理后送入微处理器进行数据处理，转换成相应的浓度。多通道吸收光谱检测仪可以实现多组样品光谱数据的同时采集，有效节约工作时间。但现有的多通道吸收光谱检测仪仍然存在着一些问题：光学系统使用分立透镜组件构成，不能够构成结构紧凑的多通道吸收光谱检测仪，多通道检测时，造成光学定位系统结构复杂的问题。
发明内容
本发明提供一种多通道吸收光谱检测台，以解决现有的检测装置定位系统结构复杂的问题；同时，本发明还提供一种使用上述多通道吸收光谱检测台的检测系统。
本发明的多通道吸收光谱检测台采用如下技术方案：
多通道吸收光谱检测台，包括架体，所述架体上沿左右方向导向移动装配有横向移动架以及相应的第一驱动机构，所述横向移动架上沿前后方向导向移动装配有纵向移动架以及相应的第二驱动机构，所述纵向移动架上设有用于安装相应的多孔板的安装槽，所述横向移动架以及所述纵向移动架上沿各自的移动方向均分布有与相应的多孔板的位置对应的限位孔，所述架体和横向移动架上均设有与相应的限位孔定位配合的弹性定位机构，所述架体上设有悬伸到所述纵向移动架上方的悬伸臂，所述悬伸臂上设有用于向相应的多孔板上的样品孔中发射检测光的发射光纤准直器，所述架体上于横向移动架的下方设有与所述光纤准直发射准直器对应的接收光纤准直器，所述横向移动架和纵向移动架上均设有用于供发射准直器和接收光纤准直器之间的光路连通的光路通道。
所述弹性定位机构包括导向移动装配在相应的基体上的滚珠以及用于对所述滚珠提供弹性力的弹簧。
所述限位孔与相应的滚珠配合的一端设有引导锥面。
所述架体上设有包括两个上下相对设置的框边的U形框，所述U形框上框边悬伸设置在所述纵向移动架的上方形成所述悬伸臂、下框边设置所述横向移动架的下方，所述接收光纤准直器设置在所述下框边上。
第一驱动机构和第二驱动机构均为螺母丝杠驱动机构。
所述架体上设有沿左右方向延伸的、截面为T形的第一导轨槽，所述横向移动架上设有与所述第一导轨槽形状适配的配合凸起，相应的限位孔设置在所述配合凸起上。
所述横向移动架上对应所述接收光纤准直器的位置上设有沿左右方向延伸的并贯穿其上下表面的长槽，所述纵向移动架设有贯穿其上下表面的方槽，所述方槽与相应的多孔板上的样品孔分布位置对应。
本发明的多通道吸收光谱检测系统采用如下技术方案：
多通道吸收光谱检测系统，包括多通道吸收光谱检测台、检测光发生装置以及检测光分析装置，多通道吸收光谱检测台包括架体，所述架体上沿左右方向导向移动装配有横向移动架以及相应的第一驱动机构，所述横向移动架上沿前后方向导向移动装配有纵向移动架以及相应的第二驱动机构，所述纵向移动架上设有用于安装相应的多孔板的安装槽，所述横向移动架以及所述纵向移动架上沿各自的移动方向均分布有与相应的多孔板的位置对应的限位孔，所述架体和横向移动架上均设有与相应的限位孔定位配合的弹性定位机构，所述架体上设有悬伸到所述纵向移动架上方的悬伸臂，所述悬伸臂上设有用于向相应的多孔板上的样品孔中发射检测光的发射光纤准直器，所述架体上于横向移动架的下方设有与所述光纤准直发射准直器对应的接收光纤准直器，所述横向移动架和纵向移动架上均设有用于供发射准直器和接收光纤准直器之间的光路连通的光路通道，所述检测光发生装置与所述发射光纤准直器通过光纤连接，所述检测光分析装置与所述接收光纤准直器通过光纤连接。
所述弹性定位机构包括导向移动装配在相应的基体上的滚珠以及用于对所述滚珠提供弹性力的弹簧。
所述限位孔与相应的滚珠配合的一端设有引导锥面。
所述架体上设有包括两个上下相对设置的框边的U形框，所述U形框上框边悬伸设置在所述纵向移动架的上方形成所述悬伸臂、下框边设置所述横向移动架的下方，所述接收光纤准直器设置在所述下框边上。
第一驱动机构和第二驱动机构均为螺母丝杠驱动机构。
所述架体上设有沿左右方向延伸的、截面为T形的第一导轨槽，所述横向移动架上设有与所述第一导轨槽形状适配的配合凸起，相应的限位孔设置在所述配合凸起上。
所述横向移动架上对应所述接收光纤准直器的位置上设有沿左右方向延伸的并贯穿其上下表面的长槽，所述纵向移动架设有贯穿其上下表面的方槽，所述方槽与相应的多孔板上的样品孔分布位置对应。
所述检测光发生装置包括宽带光源和衰减器，所述检测光分析装置包括光谱仪和计算机，所述宽带光源、衰减器、光谱仪以及相应的光纤准直器均通过光纤连接。
本发明的有益效果是：本发明的多通道吸收光谱检测系统在使用时，检测光发生装置发射的检测光通过发射光纤准直器照射到多孔板上的样品上，发生相互作用后透过样品被接收光纤准直器接收后通过检测光分析装置分析，在检测过程中通过两个驱动机构带动横向移动架或者纵向移动架移动，从而使得纵向移动架上的多孔板上的不同位置的样品孔对应移动到发射光纤准直器的下方进行检测，移动到位后通过弹性定位机构与限位孔的配合来保证样品孔的位置，通过该多通道吸收光谱检测系统能够方便地进行多个样品进检测，采用光纤和光纤准直镜的配合避免使用复杂的光学定位系统，解决了因此造成的结构复杂的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的多通道吸收光谱检测系统的具体实施例的结构示意图；
图2为图1中的多通道吸收光谱检测台的结构示意图；
图3为图2中的多通道吸收光谱检测台的架体、轨道以及U形框的结构示意图；
图4为图2中的多通道吸收光谱检测台中的横向移动架的安装示意图；
图5为图2中的通道吸收光谱检测台中的纵向移动架的结构示意图；
图6为图2中的通道吸收光谱检测台中的横向移动架的结构示意图；
图7为图2中的横向移动架上的弹性定位机构的结构示意图；
图中：1、多通道吸收光谱检测台；2、衰减器；3、宽带光源；4、光谱仪；5、计算机；11、架体；12、第一导轨槽；13、横向移动架；14、纵向移动架；15、多孔板；16、U形框；17、发射光纤准直器；18、接收光纤准直器；131、长槽；132、配合凸起；133、第一限位孔；134、弹簧；135、滚珠；141、第二限位孔；142、安装台；143、方槽；161、上框边；162、下框边；。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的多通道吸收光谱检测系统的实施例，如图1至图7所示，多通道吸收光谱检测系统，包括多通道吸收光谱检测台1、检测光发生装置以及检测光分析装置，多通道吸收光谱检测台1包括架体11，架体11上沿左右方向导向移动装配有横向移动架13以及相应的第一驱动机构，横向移动架13上沿前后方向导向移动装配有纵向移动架14以及相应的第二驱动机构，纵向移动架14上设有用于安装相应的多孔板15的安装槽，横向移动架13以及纵向移动架14上沿各自的移动方向均分布有与相应的多孔板15的位置对应的限位孔，架体11和横向移动架13上均设有与相应的限位孔定位配合的弹性定位机构，架体11上设有悬伸到纵向移动架14上方的悬伸臂，悬伸臂上设有用于向相应的多孔板15上的样品孔中发射检测光的发射光纤准直器17，架体11上于横向移动架13的下方设有与光纤准直发射准直器对应的接收光纤准直器18，横向移动架13和纵向移动架14上均设有用于供发射准直器和接收光纤准直器18之间的光路连通的光路通道，检测光发生装置与发射光纤准直器17通过光纤连接，检测光分析装置与接收光纤准直器18通过光纤连接。
在本实施例中，以与纵向移动架配合的弹性定位机构为例，如图7所示，弹性定位机构包括导向移动装配在相应的基体上的滚珠135以及用于对滚珠135提供弹性力的弹簧134，纵向移动架上的限位孔为第二限位孔，滚珠在弹簧的弹力作用下顶压到第二限位孔中。在纵向移动架移动一个位置时，滚珠受压越过限位孔的孔沿进入到下一个限位孔中。通过弹性限位机构和限位孔的配合能够实现纵向移动架的准确限位。
限位孔与相应的滚珠135配合的一端设有引导锥面，便于滚珠进入进行定位。
横向移动架和纵向移动架的结构如图5和图6所示，横向移动架13上对应接收光纤准直器18的位置上设有沿左右方向延伸的并贯穿其上下表面的长槽131，纵向移动架14设有贯穿其上下表面的方槽143，方槽143与相应的多孔板15上的样品孔分布位置对应。横向移动架上的槽设置为长槽，是因为横向移动架相对于架体只会横向移动，设置为长槽即可，这样结构强度较高，而纵向移动架相对于架体有两个方向的移动，为避免干涉光的传输，纵向移动架上的槽要与样品孔的分布位置对应，从而设置成方槽。
横向移动架上的限位孔为第一限位孔133，纵向移动架上的限位孔为第二限位孔141，这两种限位孔的排列间隔以及长度与多孔板上的样品孔的排列向对应，这样通过两种限位孔的配合就能够对多孔板上的样品孔一一定位。其中纵向移动架上整体呈框形结构，下侧设有向其内部延伸的安装台142，从而用于多孔板的限位。
架体11上设有包括两个上下相对设置的框边的U形框16，U形框16上框边161悬伸设置在纵向移动架14的上方形成悬伸臂、下框边162设置横向移动架13的下方，接收光纤准直器18设置在下框边162上。这样通过一个零件实现两个光纤准直器的安装，便于准确定位。
第一驱动机构和第二驱动机构均为螺母丝杠驱动机构，结构简单，便于手动或者自动驱动。
架体11上设有沿左右方向延伸的、截面为T形的第一导轨槽12，横向移动架13上设有与第一导轨槽12形状适配的配合凸起132，相应的限位孔设置在配合凸起132上。
检测光发生装置包括宽带光源3和衰减器2，检测光分析装置包括光谱仪4和计算机5，宽带光源3、衰减器2、光谱仪4以及相应的光纤准直器均通过光纤连接。
本发明的有益效果是：本发明的多通道吸收光谱检测系统在使用时，检测光发生装置发射的检测光通过发射光纤准直器照射到多孔板上的样品上，发生相互作用后透过样品被接收光纤准直器接收后通过检测光分析装置分析，在检测过程中通过两个驱动机构带动横向移动架或者纵向移动架移动，从而使得纵向移动架上的多孔板上的不同位置的样品孔对应移动到发射光纤准直器的下方进行检测，移动到位后通过弹性定位机构与限位孔的配合来保证样品孔的位置，通过该多通道吸收光谱检测系统能够方便地进行多个样品进检测，采用光纤和光纤准直镜的配合避免使用复杂的光学定位系统，解决了因此造成的结构复杂的问题。
多通道吸收光谱检测台有两个滑动盘（即移动架），可以分别沿着两条相互垂直的直线滑轨滑动，每条滑轨在对应96孔板相互垂直的两个方向 (X和Y) 上分别有8个和12个位置限位孔。在每条滑轨的侧壁内，嵌有两个弹性滚珠。滑轨每移动一个等距的位置，滚珠就靠弹簧的弹性推力卡在限位孔里，使滑动盘不能移动，从而实现滑动盘的精准定位。当滑动盘移动到末端限位孔位置后，滑动盘就碰到挡块，不能继续往前移动，只能反向移动。进行测量时，由光源发出连续波段的光谱，经衰减器调节光强后照射到样品上发生相互作用，透过样品的光经光纤传输到光谱仪，采用光谱仪进行光谱信号的采集。
本发明的光谱检测装置采用光学透射法进行光谱信号的采集。白光光源传输宽带光束入射到待测样品上，透过样品的光通过光纤收集，然后耦合进入光纤光谱仪。通过检测通过样品后的贵重金属纳米粒子所产生局域表面等离子共振光谱波长或者峰值波长实现待测生物样品的定量分析。宽带光源、衰减器、光谱仪、光纤准直器以及计算机均为现有技术，不再赘述。本发明中使用的是宽带光源，包含了紫外-可见及近红外波段，光纤只是光的传输功能，通过设计的样品机构，光谱仪接收信号，无需光谱扫描，加快了测试速度。在光源与74UV之间加特定滤光片，可进行某一段光谱的测定。
在本发明的其他实施例中，驱动机构上可以连接步进电机进行驱动，实现自动化控制；弹性限位结构还可以采用弹性销，通过弹性销与限位孔的配合实现限位；限位孔为圆孔结构；在架体上分别设置两个安装臂来安装两个光纤准直器；还可以针对两个移动架设置限位开关，避免其移动距离过大；第一驱动机构和第二驱动机构还可以采用驱动气缸或者驱动液压缸。
本发明的吸收光谱检测台的实施例，所述吸收光谱检测台与上述多通道吸收光谱检测系统的实施例中的多通道吸收光谱检测台结构相同，不再赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.多通道吸收光谱检测台，其特征在于：包括架体，所述架体上沿左右方向导向移动装配有横向移动架以及相应的第一驱动机构，所述横向移动架上沿前后方向导向移动装配有纵向移动架以及相应的第二驱动机构，所述纵向移动架上设有用于安装相应的多孔板的安装槽，所述横向移动架以及所述纵向移动架上沿各自的移动方向均分布有与相应的多孔板的位置对应的限位孔，所述架体和横向移动架上均设有与相应的限位孔定位配合的弹性定位机构，所述架体上设有悬伸到所述纵向移动架上方的悬伸臂，所述悬伸臂上设有用于向相应的多孔板上的样品孔中发射检测光的发射光纤准直器，所述架体上于横向移动架的下方设有与所述光纤准直发射准直器对应的接收光纤准直器，所述横向移动架和纵向移动架上均设有用于供发射准直器和接收光纤准直器之间的光路连通的光路通道。
2.根据权利要求1所述的多通道吸收光谱检测台，其特征在于：所述弹性定位机构包括导向移动装配在相应的基体上的滚珠以及用于对所述滚珠提供弹性力的弹簧。
3.根据权利要求2所述的多通道吸收光谱检测台，其特征在于：所述限位孔与相应的滚珠配合的一端设有引导锥面。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的多通道吸收光谱检测台，其特征在于：所述架体上设有包括两个上下相对设置的框边的U形框，所述U形框上框边悬伸设置在所述纵向移动架的上方形成所述悬伸臂、下框边设置所述横向移动架的下方，所述接收光纤准直器设置在所述下框边上。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的多通道吸收光谱检测台，其特征在于：第一驱动机构和第二驱动机构均为螺母丝杠驱动机构。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的多通道吸收光谱检测台，其特征在于：所述架体上设有沿左右方向延伸的、截面为T形的第一导轨槽，所述横向移动架上设有与所述第一导轨槽形状适配的配合凸起，相应的限位孔设置在所述配合凸起上。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的多通道吸收光谱检测台，其特征在于：所述横向移动架上对应所述接收光纤准直器的位置上设有沿左右方向延伸的并贯穿其上下表面的长槽，所述纵向移动架设有贯穿其上下表面的方槽，所述方槽与相应的多孔板上的样品孔分布位置对应。
8.多通道吸收光谱检测系统，包括多通道吸收光谱检测台、检测光发生装置以及检测光分析装置，所述多通道吸收光谱检测台为如权利要求1-7中任意一项所述的多通道吸收光谱检测台，所述检测光发生装置与所述发射光纤准直器通过光纤连接，所述检测光分析装置与所述接收光纤准直器通过光纤连接。
9.根据权利要求8所述的多通道吸收光谱检测系统，其特征在于：所述检测光发生装置包括宽带光源和衰减器，所述检测光分析装置包括光谱仪和计算机，所述宽带光源、衰减器、光谱仪以及相应的光纤准直器均通过光纤连接。
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