CN110208191A - 一种光程分析检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明的技术方案包括一种光程分析检测方法及装置，用于实现：毛细管中放置待测溶液，溶液发生毛细现象附着在毛细管内壁中；光源发生器产生光束，光束由毛细管中的入射口一端透过待测溶液射向出射口一端；检测器接收由出射口射出的光束，根据光束的光信号分析待测溶液。本发明的有益效果为：解决吸收池被染色以及清洁过程中造成的划痕导致的准确度降低以及检测周期延长的问题，不再局限于吸收器材料的选择，导致吸收池生产成本大幅度降低。

Description

一种光程分析检测方法及装置

技术领域

本发明涉及一种光程分析检测方法及装置，属于化工检测领域。

背景技术

光学分析法是根据物质电磁辐射与物质的相互作用建立起来的一类分析方法，电磁辐射按照波长大小的顺序排列就能得到电磁波谱，其中紫外区、可见光区和红外区这三部分的腐蚀的研究和应用要使用一些共同的光学试验技术，故又称光谱区。紫外分光光度计，可见分光光度计，红外分光光度计的基本部件主要由光源、单色器、吸收池、检测器、信号显示器等组成。吸收池是用于盛放溶液并提供一定吸光厚度的器皿，通常是1cm。紫外分光光度计吸收池常用石英材料做成，可见分光光度计吸收池常用普通玻璃做成，红外吸收池通常由一些无机盐(如KBr)的大结晶体作为透光材料做成，原因是因为普通玻璃只能用于可见光区，中红外光不能透过玻璃和石英。

在使用以上器材时，由于吸收池的材料原因，吸收池的价格较为昂贵。此外吸收池的皿壁常常被检测试剂的染色，因此每次检测工作完成后都要清洗干净吸收池，若是清洗不够彻底，则会影响吸光度从而导致准确度降低。而频繁的清洗会损坏吸收池，尤其是操作不当造成的皿壁刮痕，使得吸收池的使用寿命缩短。另外，由于每次检测完毕后都要清洗吸收池，导致检测过程时间延长，在自动分析应用生产中，不利于连续分析过程的执行。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种光程分析检测方法及装置，毛细管中放置待测溶液，溶液发生毛细现象附着在毛细管内壁中；光源发生器产生光束，光束由毛细管中的入射口一端透过待测溶液射向出射口一端；检测器接收由出射口射出的光束，根据光束的光信号分析待测溶液。

本发明解决其问题所采用的技术方案一方面是：一种光程分析检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S100、毛细管中放置待测溶液，溶液发生毛细现象附着在毛细管内壁中；S200、光源发生器产生光束，光束由毛细管中的入射口一端透过待测溶液射向出射口一端；S300、检测器接收由出射口射出的光束，根据光束的光信号分析待测溶液。

进一步的，所述S200还包括：S201、光源发生器产生光束，通过单色器经过处理得到指定光束；S202、指定光束由毛细管中的入射口一端透过待测溶液射向出射口一端。

进一步的，所述S200还包括：S201、光源发生器产生光束，光束由毛细管中的入射口一端透过待测溶液射向出射口一端；S202、透过毛细管的光束透过单色器经过处理得到指定光束。

进一步的，所述毛细管为内径小于或等于1毫米的管。

进一步的，所述入射口还放置有喇叭口形状的装置。

本发明解决其问题所采用的技术方案另一方面是：一种光程分析检测装置，其特征在于，包括：光源发生器，用于产生检测用光束；毛细管，用于盛放待测溶液，其中两端的入射口和出射口为敞口；检测器，用于根据光束的光信号分析待测溶液。

进一步的，还包括单色器，用于将光束经过处理分离成指定单色光。

进一步的，所述毛细管与光源发生器呈一定角度摆放，其中一定角度可自定义。

进一步的，所述毛细管的材料包括但不限于玻璃、石英以及陶瓷。

进一步的，所述毛细管为两边等径的圆柱形或两边不等径的圆锥形。

本发明的有益效果是：解决吸收池被染色以及清洁过程中造成的划痕导致的准确度降低以及检测周期延长的问题，不再局限于吸收器材料的选择，导致吸收池生产成本大幅度降低。

附图说明

图1是根据本发明优选实施例的方法流程示意图；

图2是根据本发明优选实施例的装置结构示意图；

图3是根据本发明优选实施例；

图4是本发明的实施例一；

图5是本发明的实施例二；

图6是本发明的实施例三；

图7是本发明的实施例四。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本公开中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本公开各组成部分的相互位置关系来说的。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。本文所提供的任何以及所有实例或示例性语言(“例如”、“如”等)的使用仅意图更好地说明本发明的实施例，并且除非另外要求，否则不会对本发明的范围施加限制。

术语解释：

1、毛细现象：毛细现象(又称毛细管作用)，是指液体在细管状物体内侧，由于内聚力与附着力的差异、克服地心引力而上升的现象。浸润液体在细管里升高的现象和不浸润液体在细管里降低的现象，叫做毛细现象。能够产生明显毛细现象的管叫做毛细管。1mm

2、浸润：液体在与固体接触时，沿固体表面扩展而相互附着的现象，又称为液体浸润固体，也可称为润湿。如果液体在与固体接触时，其接触面趋于缩小而不能附着，则称为液体不浸润固体，简称不浸润或不润湿。

3、亲水性和疏水性：带有极性基团的分子，对水有大的亲和能力，可以吸引水分子，或溶解于水。这类分子形成的固体材料的表面，易被水所润湿。具有这种特性都是物质的亲水性。疏水性指的是一个分子(疏水物)与水互相排斥的物理性质。

4、表面张力:是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。将水分散成雾滴，即扩大其表面，有许多内部水分子移到表面，就必须克服这种力对体系做功——表面功。显然这样的分散体系便储存着较多的表面能。

5、吸收池：吸收池是用于盛放溶液并提供一定吸光厚度的器皿。

6、单色器：单色器是从光谱中获得所需单色光的装置，常用棱镜和光栅两种，由入射狭缝，凹凸镜，棱镜或光栅，凹凸镜，出射狭缝等组成。

7、检测器:检测器的作用是检测光信号，常用光电管或光电倍增管。

8、朗博比尔定律：当一束平行的单色光通过浓度一定的溶液时，在入射光的波长、强度及溶液的温度等不变的情况下，溶液对光的吸收程度与溶液的液层厚度呈正比，即朗博比尔定律：

A＝lg(1/T)＝Kbc

A为吸光度,T为透射比(透光度),是出射光强度(I)比入射光强度(I0).

K为摩尔吸收系数.它与吸收物质的性质及入射光的波长λ有关.

c为吸光物质的浓度，b为吸收层厚度.(b也常用L替换，含义一致)

参照图1，根据本发明优选实施例的方法流程示意图：

S100、毛细管中放置待测溶液，溶液发生毛细现象附着在毛细管内壁中；

S200、光源发生器产生光束，光束由毛细管中的入射口一端透过待测溶液射向出射口一端；

S300、检测器接收由出射口射出的光束，根据光束的光信号分析待测溶液。

所述S200还包括：S201、光源发生器产生光束，通过单色器经过处理得到指定光束；S202、指定光束由毛细管中的入射口一端透过待测溶液射向出射口一端。

所述S200还包括：S201、光源发生器产生光束，光束由毛细管中的入射口一端透过待测溶液射向出射口一端；S202、透过毛细管的光束透过单色器经过处理得到指定光束。

所述毛细管为内径小于或等于1毫米的管。

所述入射口还放置有喇叭口形状的装置。

参照图2，是根据本发明优选实施例的装置结构示意图：

包括：光源发生器，用于产生检测用光束；毛细管，用于盛放待测溶液，其中两端的入射口和出射口为敞口；检测器，用于根据光束的光信号分析待测溶液。

还包括单色器，用于将光束经过处理分离成指定单色光。

所述毛细管与光源发生器呈一定角度摆放，其中一定角度可自定义。

所述毛细管的材料包括但不限于玻璃、石英以及陶瓷。

所述毛细管为两边等径的圆柱形或两边不等径的圆锥形。

利用一束透过毛细管的光，对液体做无障碍检测的无皿壁干扰的、进行检测。

紫外可见分光光度计的光源照射到比色皿前，必然经过一个单色器，单色器作用后光透过出射夹缝穿过吸收池，吸收池吸收后光再作用于检测器。而红外光谱仪和紫外可见光谱仪不同之处在于，光是先经过光吸收池再去到单色器，然后才作用于检测器。然后根据朗博比尔定律得知，光吸收池透射光的光程长，光路过程中其他介质影响以及光吸收池的洁净度会影响光的吸光度。而吸收池普遍是由一面无盖，五面环盖的透明材料做成的，光作用于吸收池的时候，传播过程必然也会受到透明材料介质的影响，导致吸光度的变化。本发明方法是一种无皿装置，即光透过样品过程中，全程不会受到皿壁的干扰，传播过程只和液体介质影响相关。参照图3，本发明的优选实施例，是本发明方法的一种表现形式。一定直径，一定长度的毛细管道，待测液通过润湿作用浸润毛细管道，并保留在毛细管中。检测的光源光线从毛细通道一端透过另一端，透过毛细通道时直接和液体作用吸收光强度，此过程符合朗博比尔定律。

光源透过吸收池的时候，光线吸收强度只和液体本身性质相关(忽略空气介质)，不受比色皿壁干扰的设计方法。该设计方法是两端敞开口的毛细通道以一定角度放置，液体通过润湿作用稳定存在于毛细通道内，光源光线从毛细通道一端透过另一端，透过毛细通道时直接和液体作用吸收光强度，从而避免了因为比色皿壁染色或刮痕造成的测量误差。

参照图4是本发明的实施例一：

毛细通道在垂直方向放置，呈圆柱形。毛细通道底部通过润湿作用吸收液体。光源通过单色器后在毛细通道上端口向正下方照射，下部有一检测器，对液体吸收光强度进行分析。

参照图5是本发明的实施例二：

毛细通道在水平方向放置，呈圆柱形。毛细通道一端端口通过润湿作用吸收液体。光源通过单色器后在毛细通道一端朝通道方向照射，另一端出口处有一检测器，对液体吸收光强度进行分析。

参照图6是本发明的实施例三：

毛细通道在垂直方向放置，上端口直径比下端口直径大，呈圆锥形。毛细通道底部通过润湿作用吸收液体。光源在毛细通道上端口向正下方照射，下部通过单色器后有一检测器，对液体吸收光强度进行分析。

参照图7是本发明的实施例四：

毛细通道在垂直方向放置，呈圆柱形，上端口设有一小喇叭口。毛细通道底部通过润湿作用吸收液体。光源在毛细通道上端口向正下方照射，下部通过单色器后有一检测器，对液体吸收光强度进行分析。

应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。

此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。

进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。

计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，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，均应包含在本发明保护的范围之内。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (10)

1.一种光程分析检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100、毛细管中放置待测溶液，溶液发生毛细现象附着在毛细管内壁中；

S200、光源发生器产生光束，光束由毛细管中的入射口一端透过待测溶液射向出射口一端；

S300、检测器接收由出射口射出的光束，根据光束的光信号分析待测溶液。

2.根据权利要求1所述的光程分析检测方法，其特征在于，所述S200还包括：

S201、光源发生器产生光束，通过单色器经过处理得到指定光束；

S202、指定光束由毛细管中的入射口一端透过待测溶液射向出射口一端。

3.根据权利要求1所述的光程分析检测方法，其特征在于，所述S200还包括：

S201、光源发生器产生光束，光束由毛细管中的入射口一端透过待测溶液射向出射口一端；

S202、透过毛细管的光束透过单色器经过处理得到指定光束。

4.根据权利要求1所述的光程分析检测方法，其特征在于，所述毛细管为内径小于或等于1毫米的管。

5.根据权利要求1所述的光程分析检测方法，其特征在于，所述入射口还放置有喇叭口形状的装置。

6.一种光程分析检测装置，其特征在于，包括：

光源发生器，用于产生检测用光束；

毛细管，用于盛放待测溶液，其中两端的入射口和出射口为敞口；

检测器，用于根据光束的光信号分析待测溶液。

7.根据权利要求6所述的光程分析检测装置，其特征在于，还包括单色器，用于将光束经过处理分离成指定单色光。

8.根据权利要求6所述的光程分析检测装置，其特征在于，所述毛细管与光源发生器呈一定角度摆放，其中一定角度可自定义。

9.根据权利要求6所述的光程分析检测装置，其特征在于，所述毛细管的材料包括但不限于玻璃、石英以及陶瓷。

10.根据权利要求6所述的光程分析检测装置，其特征在于，所述毛细管为两边等径的圆柱形或两边不等径的圆锥形。