CN109975213B - 傅里叶变换光谱仪用全反射装置 - Google Patents

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Abstract

一种傅里叶变换光谱仪用全反射装置，包括晶体盘组件、样品盘、压头组件、废料盘、ATR镜组，所述的晶体盘组件包括晶体、晶体固定盘、导轨滑块、丝杆和晶体盘电机，所述的晶体置于晶体固定盘的中央，所述的晶体固定盘跨设在导轨滑块上，所述的丝杆设在所述的晶体固定盘的一端，所述的丝杆在所述的电机的驱动下带动所述的晶体固定盘和所述的晶体在所述的导轨滑块上一起移动。本发明可实现样品在红外分析仪器上自动测试，操作简单方便，特别适用形状不规则、大小不规则的颗粒样品测试。

Description

傅里叶变换光谱仪用全反射装置
技术领域
本发明属于光谱分析领域，特别涉及一种傅里叶变换光谱仪用全反射装置(ATR)。
背景技术
傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)的基本工作原理是：经过准直的待测红外光束入射到迈克尔逊干涉仪中，控制干涉仪中动镜的运动，获得不同光程差下的干涉图，将获得的干涉图进行傅里叶变换，就得到光束的红外光谱图。一般FTIR光谱仪在干涉仪输出光与检测器之间会设置样品仓，通过在样品仓内放置适当透射、反射等测试装置并将样品以适当固定，以实现样品的透射光谱、反射光谱测量。
衰减全反射装置(ATR)作为一种高灵敏光信号测试技术，衰减全反射装置的核心通常包含光导入组件、ATR晶体、光导出组件。ATR通过测量样品表面的反射信号来提取有效光谱信息，简化了样品制作过程，同时也极大地拓展了光谱法的应用范围，已经被广泛应用于纤维、塑料、涂料、橡胶、粘合剂等高分子材料制品的表面成份分析。
ATR与FTIR光谱仪相结合，发挥二者的优势，就可以在更多场合取得应用、获取更好的光谱测试灵敏度、信噪比和对样品材料性质。理论上，将ATR装置放入FTIR光谱仪样品仓，就可实现ATR光谱测试分析。在实际应用中，样品需要手动放置在晶体表面，且需要尽量放置在晶体的中心，通过手动操作驱动压头压制住样品。有些样品是不规则的小颗粒，不容易放置和固定；多次手动驱动压头压紧样品，消耗体力；测试完后，还需要人工松动压头，把样品拿走，十分不便。
发明内容
本发明提供一种傅里叶变换光谱仪的全反射装置，该装置解决人工测试中多处不方便的操作。测试中仅仅需要把样品置入装置中，后续就可以全部自动完成测试。具有可随意放入样品、自动对准压住样品、样品自动回收等特点。
本发明采用的技术解决方案如下：
一种傅里叶变换光谱仪用全反射装置，包括晶体盘组件、样品盘、压头组件、废料盘、ATR镜组，其特点在于：
所述的晶体盘组件包括晶体、晶体固定盘、导轨滑块、丝杆和晶体盘电机，所述的晶体置于晶体固定盘的中央，所述的晶体固定盘跨设在导轨滑块上，所述的丝杆设在所述的晶体固定盘的一端，所述的丝杆在所述的电机的驱动下带动所述的晶体固定盘和所述的晶体在所述的导轨滑块上一起移动；
所述的压头组件包括压头、滑竿、固定座、螺杆和压头组件电机，所述的压头垂直向下，该压头的上端通过连杆与所述的滑竿的上端固定相连，所述的滑竿的下端向下依次是所述的固定座、螺杆和电机连成一体；
所述的样品盘和压头组件置于晶体盘组件的晶体的正上方，所述的压头组件的压头置于所述的样品盘之中，所述的废料盘置于所述的晶体的正下方，且位于ATR镜组中部的空间；
将多个样品置于所述的样品盘后，所述的压头组件在压头组件电机的驱动下，自动下降，所述的压头将样品压在所述的晶体盘组件的晶体上；所述的ATR镜组将从傅里叶变换光谱仪发出的光束引入到晶体上，透过晶体的光带有样品的信号，通过ATR镜组返回到光谱仪中分析；光谱仪分析完成后，在晶体盘电机的驱动下，所述的晶体盘组件的晶体和晶体固定盘移动，此时样品自动掉落在所述的废料盘中。
进一步，所述的样品盘呈底中有通孔的内凹的碗状结构。
进一步，所述的废料盘具有内凹形状。
进一步，所述的ATR镜组包括第一引光组件和第二引光组件，所述的第一引光组件沿傅里叶变换红外光谱仪的出射光方向依次是抛物镜和平面反射镜传输，聚焦到晶体上，所述的第二引光组件沿晶体的透射光方向依次经抛物镜和平面反射镜返回所述的傅里叶变换红外光谱仪。
本发明的有益效果如下：
本发明傅里叶变换光谱仪用全反射装置在测试样品时，可一次性放入多个样品，不需要人工仔细将样品对准晶体放置，操作方便，节省了测试人的工作量；ATR装置的压头，可在压头组件电机的驱动下实现自动升降的功能，不需要人工用力驱动；ATR晶体盘的晶体和晶体固定盘，在测试时支撑样品，测试完成后在晶体盘组件电机的驱动下自动移开，样品掉落在废料盘中，完成自动收集样品；ATR镜组的两部分引光组件对称布局，将光束引导到晶体上，完成样品信息的获取；废料盘布置在引光组件之间的空隙处，整体装置布局紧凑节约空间。
附图说明
图1为本发明傅里叶变换光谱仪用全反射装置的总体示意图；
图2为本发明晶体盘组件的示意图；
图3为本发明压头组件的示意图；
图4为本发明ATR镜组组件示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
先请参见图1，图1为本发明傅里叶变换光谱仪用全反射装置的总体示意图，由图可见，本发明傅里叶变换光谱仪用全反射装置，包括晶体盘组件1、样品盘2、压头组件3、废料盘4、ATR镜组5，其特点在于：
参见图2，所述的晶体盘组件1包括晶体101、晶体固定盘102、导轨滑块103、丝杆104和晶体盘电机(图中未示)，所述的晶体101置于晶体固定盘102的中央，所述的晶体固定盘102跨设在导轨滑块103上，所述的丝杆104设在所述的晶体固定盘102的一端，所述的丝杆104在所述的晶体盘电机的驱动下带动所述的晶体固定盘102和所述的晶体101在所述的导轨滑块103上一起移动；
所述的样品盘2呈底中有通孔的内凹的碗状结构；
参见图3，所述的压头组件3包括压头301、滑竿302、固定座303、螺杆304和压头组件电机(图中未示)，所述的压头301垂直向下，该压头301的上端通过连杆与所述的滑竿302的上端固定相连，所述的滑竿302的下端向下依次是所述的固定座303、螺杆304和压头组件电机连成一体；
所述的废料盘4具有内凹形状(参见图1)；
参见图4，所述的ATR镜组5包括第一引光组件501和第二引光组件502，所述的第一引光组件501沿傅里叶变换红外光谱仪的出射光5010方向依次是抛物镜5011和平面反射镜5012传输，聚焦到晶体101上，所述的第二引光组件502沿晶体101的透射光5020方向依次经抛物镜5021和平面反射镜5022，透射光5020返回所述的傅里叶变换红外光谱仪；
所述的样品盘2和压头组件3置于晶体盘组件1的晶体101的正上方，所述的压头组件3的压头301置于所述的样品盘2之中，所述的废料盘4置于所述的晶体101的下方，且位于ATR镜组5中部的空间；
将多个样品置于所述的样品盘2后，所述的压头组件3在压头组件电机的驱动下，自动下降，所述的压头301将样品压在所述的晶体盘组件1的晶体101上；所述的ATR镜组5将从傅里叶变换光谱仪发出的光束引入到晶体101上，透过晶体101的光带有样品的信号，通过ATR镜组5返回到光谱仪中分析；光谱仪分析完成后，在晶体盘电机的驱动下，所述的晶体盘组件1的晶体101和晶体固定盘102移动，此时，样品自动掉落在所述的废料盘4中。
晶体101的上表面和晶体固定盘102的上表面基本齐平，以便样品更好接触到晶体的表面，光束获得更强的样品信息。
如图3，图3为本发明压头组件的示意图，压头301和滑竿302通过一连杆固定地连接在一起，在压头组件电机的驱动下，螺杆304的旋转带动滑竿302作升降的直线运动，带动所述的压头301作上下运动，向下压紧样品，测试完成后，向上带动压头301上升，释放样品，准备下一次的样品光谱测试。
如图4，ATR镜组5主要包括引光组件一501和引光组件二502。引光组件一501中，光束5010经过平面反射镜5012和抛物镜5011传输，聚焦到晶体101上。聚焦的光束获取样品的信息后，透过所述的晶体出射，出射光束5020经过引光组件502的抛物镜5021和平面镜5022返回所述的傅里叶变换光谱仪。
本发明的自动测试样品的ATR装置，能够实现自动压紧样品、方便回收样品，布局紧凑的特点。
在以上叙述和说明中对本发明所进行的描述只是说明而非限定性的，且在不脱离如所附权利要求书所限定的本发明的前提下，可以对上述实施例进行各种改变、变形、或修正。

Claims (2)

1.一种傅里叶变换光谱仪用全反射装置，包括晶体盘组件（1）、样品盘（2）、压头组件（3）、废料盘（4）、ATR镜组（5），其特征在于：
所述的晶体盘组件（1）包括晶体（101）、晶体固定盘（102）、导轨滑块（103）、丝杆（104）和晶体盘电机，所述的晶体（101）置于晶体固定盘（102）的中央，所述的晶体固定盘（102）跨设在导轨滑块（103）上，所述的丝杆（104）设在所述的晶体固定盘（102）的一端，所述的丝杆（104）在所述的晶体盘电机的驱动下带动所述的晶体固定盘（102）和所述的晶体（101）在所述的导轨滑块（103）上一起移动；
所述的压头组件（3）包括压头（301）、滑竿（302）、固定座（303）、螺杆（304）和压头组件电机，所述的压头（301）垂直向下，该压头（301）的上端通过连杆与所述的滑竿（302）的上端固定相连，所述的滑竿（302）的下端向下依次是所述的固定座（303）、螺杆（304）和压头组件电机连成一体；
所述的样品盘（2）和压头组件（3）置于晶体盘组件（1）的晶体（101）的正上方，所述的压头组件（3）的压头（301）置于所述的样品盘（2）之中，所述的废料盘（4）置于所述的晶体（101）的正下方，且位于ATR镜组（5）中部的空间；
将多个样品置于所述的样品盘（2）后，所述的压头组件（3）在压头组件电机的驱动下，自动下降，所述的压头（301）将样品压在所述的晶体盘组件（1）的晶体（101）上；所述的ATR镜组（5）将从傅里叶变换光谱仪发出的光束引入到晶体（101）上，透过晶体（101）的光带有样品的信号，通过ATR镜组（5）返回到光谱仪中分析；光谱仪分析完成后，在晶体盘电机的驱动下，所述的晶体盘组件（1）的晶体（101）和晶体固定盘（102）移动，此时样品自动掉落在所述的废料盘（4）中；
所述的ATR镜组（5）包括第一引光组件（501）和第二引光组件（502），所述的第一引光组件（501）将傅里叶变换红外光谱仪中干涉仪的出射光（5010）依次经过平面反射镜（5012）和抛物镜（5011）传输，聚焦到晶体（101）上，所述的第二引光组件（502）将晶体（101）的透射光（5020）依次经抛物镜（5021）和平面反射镜（5022）传输返回所述的傅里叶变换红外光谱仪检测器中;
所述的样品盘（2）呈底中有通孔的内凹的碗状结构。
2.根据权利要求1所述的傅里叶变换光谱仪用全反射装置，其特征在于，所述的废料盘（4）具有内凹形状。
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