CN110325830B - 用于液相色谱的集成照射检测流动池 - Google Patents

Abstract

一种液相色谱流动池，其包括集成光源和集成检测室。集成光源包括多个发光二极管(LED)，其中每个发光二极管发射特定波长的光。从集成光源发射的光被引导通过流动池的流动室中的样本，而无需任何光学调节，并且未被样本吸收的光流出流动室直接进入集成检测室，其中未被吸收的光的强度由连接到集成室的检测器测量。

Description

用于液相色谱的集成照射检测流动池

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年2月23日提交的名称为“用于液相色谱的集成照射检测流动池”、申请号为62/462,786的美国临时申请的优先权，针对所有目的，该申请的全部内容通过引用结合于此。

背景技术和发明内容

常规液相色谱系统，例如高效液相色谱(HPLC)、二维HPLC和超高效液相色谱(UHPLC)，根据将样本暴露于特定波长的光以确定样本的物理性质的原理进行操作。从光源发出的光光学透过液相色谱系统的流动池。透过流动池的光可以部分地到完全地被流动池内的样本吸收。任何未被吸收的光可以散射通过样本并被传输到检测系统(例如，传输到可变波长检测器系统或二极管阵列检测器系统)。基于检测曲线，生成样本的组成元素或化合物组成。

用于HPLC系统的光源可以包括氘、汞弧和/或钨灯，它们与HPLC系统的典型流动池相比相对较大。另外，从这些光源发出的光在空间和光谱上是宽的，因此需要光学调节。上述光源也产生相当多的热，这可能对流动池内的样本产生不希望的热效应。光源也必须在使用前预热，并且通常具有有限的寿命(例如，钨灯通常在使用约2000小时后更换)，因而增加了操作HPLC系统的时间和成本。

Bland等人已经在U.S.2004/0191117A1中示出了解决上述问题的一种示例方法。其中，多个发光二极管(LED)用作色谱系统中的光源，其中每个LED发出不同波长的光。LED在使用前不需要预热，并且比上述光源使用寿命更长。

然而，发明人在此认识到，在上述方法中，多个光学元件(包括光谱滤波器、对准和聚焦透镜、宽带滤波器、分束器等)可以存在于光源和流动池之间，这增加了可观的光学路径长度，导致HPLC系统的大型封装。HPLC系统的检测器可以被定位以检测在其流过流动池中的样本之后被散射的光，这可进一步增加HPLC系统的尺寸。多个光学元件也可能导致产生额外的噪声，从而降低了信噪比。

本发明人已经认识到液相色谱系统中的上述问题，并且已经设计了至少部分地解决它们的方法。在一个示例性的方案中，检测器系统包括：流动池，其包括光学透明的第一壁和光学透明的第二壁，所述光学透明的第二壁定位为与所述光学透明的第一壁相对；多个光源，其集成在流动池内，所述多个光源配置成发射光以穿过光学透明的第一壁而进入流动池；和检测室，与流动池集成，并且配置成捕获通过光学透明的第二壁从流动池进入检测室的光。以这种方式，可以减小检测器系统的形成因子，同时增加信噪比。

多个光源可以各自通过控制器独立控制。在一个示例中，多个光源中的每一个是LED。多个光源中的每一个可以被配置为发射特定波长的光，该特定波长的光流过光学透明的第一壁进入流动池并且通过光学透明的第二壁从流动池流入检测室。多个光源中的每一个与集成在流动池内的参考二极管相邻，其中来自参考二极管的信号被中继到控制器，控制器又控制光源的输出电平。此外，检测室可以包括与其联接的一个或多个光电检测器以及漫反射内部涂层。内部涂层可使得通过光学透明的第二壁离开流动池的更宽的分散光能够被一个或多个光电检测器完全收集和测量。以这种方式，可以进一步增加检测器系统的信噪比，同时进一步降低系统的形成因子。此外，使用不需要预热并具有长寿命的LED可以提高效率并降低操作可以包括在液相色谱系统中的检测器系统的成本。

当单独或结合附图时，从以下详细描述中，本说明书的上述优点和其它优点和特征将是显而易见的。

应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的选择的概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由详细描述后面的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1显示了高效液相色谱(HPLC)系统的示意图。

图2显示了液相色谱流动池的示意图。

图3示出了集成照射检测流动池的第一实施例。

图4示出了集成照射检测流动池的第二实施例。

图5示出了用于操作包括集成照射检测流动池的液相色谱检测器系统的方法。

图6示出了液相色谱流动池的实例，在所述液相色谱流动池中，光源和样本检测器未集成。

图7显示了光学部件相对于液相色谱流动池的第一配置的示意图。

图8显示了光学部件相对于液相色谱流动池的第二配置的示意图。

图9显示了光学部件相对于液相色谱流动池的第三配置的示意图。

图10示出了可以包括在液相色谱检测器系统中的二向色束合成系统的示意图。

图11示出了可以包括在液相色谱检测器系统中的光纤耦合束合成系统的示意图。

图12A和12B示出了可以包括在液相色谱检测器系统中的波导束合成系统的示意图。

图13示出了可以包括在液相色谱检测器系统中的集成室束合成系统的示意图。

图14示出了可以包括在液相色谱检测器系统中的多边形棱镜束合成系统的示意图。

图15显示了可以包括在液相色谱检测器系统中的复合束合成系统的示意图。

图16示出了可以包括在液相色谱检测器系统中的多路复用光源选择系统的示意图。

具体实施方式

本说明书涉及一种检测系统，其可以包括在HPLC系统中，例如图1中示意性示出的示例性HPLC系统。图2示出了可以包括在检测系统中的流动池的示例配置。流动池可包含液体样本。流动池中的液体样本可以至少部分地吸收光，并且可以引导剩余的未被吸收的光流向检测器，例如紫外(UV)和/或可见光(VIS)光电检测器。图3和4分别示出了集成照射检测流动池的第一实施例和第二实施例，在集成照射检测流动池中，检测器和光源都与流动池集成在一起，以减少光源和液体样本以及液体样本和检测器之间的光学元件的数量，这降低了HPLC系统的形状因数。用于操作集成照射检测流动池的方法在图5中示出。图6示出了具有单波长光源的HPLC流动池，其可以根据图7-9中所示的示例配置来布置。图10-16显示了可以包括在HPLC系统的检测器系统中的多波长照射系统的实例。

参见图1，显示了示例HPLC系统100的示意图。HPLC系统100包括控制系统110、溶剂贮存器120、泵130、进样器140、色谱柱150、检测系统160、馏分收集器170和废物容器180。HPLC系统100的多个部件可包括在共同的壳体101中。如图1所示，泵130、进样器140、色谱柱150和检测系统160都容纳在共同的壳体101内。然而，在其它示例中，更多或更少的部件可以容纳在共同的壳体中。例如，溶剂贮存器、馏分收集器和/或废物容器可以容纳在共同的壳体中。附加地或替代地，控制系统110可以容纳在共同的壳体中。

控制系统110通信地连接到HPLC系统的其它部件(如虚线所示)，如下面进一步描述的，以便在系统运行期间发送和接收信号。控制系统110可以包括控制器，例如台式计算机或膝上型计算机、一个或多个用户输入装置(例如，鼠标、键盘、触摸屏)、显示系统和/或可操作以将控制器连接到例如一个或多个远程计算装置的通信系统。控制系统110可以接收来自HPLC系统操作员的输入以启动样本运行。在其它示例中，样本运行可以是自动的或半自动的，其中控制系统110根据存储在控制系统的存储器中的一种或多种方法启动样本运行。控制器可以是电子控制器，并且可以包括存储指令的存储器，其中所述指令是可执行的，以执行本文描述的一种或多种方法。此外，控制器可以包括被配置为执行指令的一个或多个物理逻辑装置，例如一个或多个处理器。附加地或替代地，控制器12可以包括被配置为执行硬件或固件指令的硬件或固件。存储器可以包括可拆卸的和/或内置装置，包括光学存储器、半导体存储器和/或磁存储器。存储器可以包括易失性、非易失性、动态、静态、读/写、只读、随机存取、顺序存取、位置可寻址、文件可寻址和/或内容可寻址装置。存储器和逻辑装置可以一起集成到一个或多个硬件逻辑部件中，例如现场可编程门阵列(FPGA)。

在样本注入之前，HPLC系统100可以准备好溶剂。控制系统110可以启动泵130，泵130从溶剂贮存器120抽取溶剂，溶剂贮存器120通过管线与HPLC系统100的泵130和泵130下游的其它部件流体地连接。溶剂贮存器120可以容纳一种或多种溶剂，例如己烷、乙酸乙酯、二氯甲烷和甲醇，其中通过泵130泵送的溶剂由HPLC系统操作员输入控制系统110，或者基于存储在控制系统110的存储器中的预编程方法自动选择。在一个实例中，可以使用一种溶剂(例如己烷)来使HPLC系统100做好准备。在另一个实例中，可以使用为选择比例的两种溶剂，例如4:1己烷:乙酸乙酯，或9:1二氯甲烷:甲醇。可以选择其它合适的溶剂以适应应用化学、色谱方法、色谱柱类型等。在又一个实例中，可以使用三种或更多种溶剂。可以基于待提纯的组分来选择(例如，通过HPLC操作员或控制系统110)使用的溶剂和比例。因此，如本文所用的，术语“溶剂”还包括溶剂混合物。术语溶剂是指离开色谱柱的而没有分析物的流动相洗脱液。

由泵130泵送的溶剂流过进样器140并进入色谱柱150。色谱柱150可含有基于待分析的组分选择的固相吸附剂，例如硅胶、氧化铝或其它官能化介质。色谱柱150的长度和直径也可以根据应用化学或色谱法选择，并且可以在启动泵之前由HPLC系统操作员安装。在流过色谱柱后，溶剂流过检测系统160。检测系统160可包括一个或多个光源、流动池和一个或多个光电检测器，如本文进一步描述的，尽管可以另外或替代地使用其它类型的检测系统，例如光电离检测器、荷电气溶胶检测器、电导检测器、电化学检测器、质谱仪、折射率检测器等。在图1的示例中，检测系统160被配置为测量UV和可见光透射性和吸光度。检测系统160可以测量溶剂的基线吸光度值。随后，控制系统110可以从样本注入后面测量的值中减去该基线吸光度值。在流过检测系统160之后，溶剂流到废物容器180。

一旦HPLC系统100准备好(例如，用适当的溶剂使色谱柱平衡)，样本145可以通过进样器140注入由泵130泵送的溶剂的流动路径中。在一些示例中，进样器140可以是被编程为根据由控制系统110执行的预定方法注入样本的自动进样器。在另一个实例中，HPLC操作员可以手动操作进样器140。

一旦注入样本145，就将其加载(例如，吸附)到色谱柱150的树脂上。样本145的不同组分可以对树脂以及流过色谱柱150的溶剂具有不同的亲和力。因此，对树脂具有较高亲和力的组分将更慢地移动通过色谱柱，而对溶剂具有较高亲和力的组分将更快地移动通过色谱柱。例如，如果树脂是硅胶并且溶剂具有低极性(例如己烷或具有高比例己烷的溶剂混合物)，极性更大的组分将与硅胶具有更强的相互作用并将在色谱柱上保留更长的时间，而非极性更大的组分与溶剂的相互作用将更强并且将在较短的时间后从色谱柱中洗脱出来。此外，可以在整个样本运行期间调整所使用的溶剂，例如通过增加溶剂混合物的极性，用已知的梯度洗脱法。在其它实例中，溶剂的组成可以在整个样本运行期间保持恒定，这称为等度洗脱。也可以使用其它洗脱方法，例如逐步洗脱或合成洗脱方法。

在样本145的每种组分从色谱柱150洗脱后，其通过检测系统160。检测系统160将组分暴露于一种或多种波长的光，如本文进一步描述的。当来自检测系统160的光源的光通过在溶剂中稀释的组分时，该光中的一些或全部可以被吸收，其中透过组分的光的量由检测系统160的检测器测量。控制系统110可以根据从检测系统160接收的数据生成组分的吸光度曲线。每种组分从检测系统160可以流到馏分收集器170。馏分收集器170可以用洗脱的组分填充收集容器，例如小瓶或试管。可以将容器填充到设定体积，当达到设定体积时，馏分收集器前进到下一个容器。在另一个实例中，馏分收集器可以基于已经通过检测器的组分的吸光度曲线前进到下一个容器。如果吸光度曲线改变，则控制系统110可以触发馏分收集器170以前进到下一个容器，因为吸光度曲线的变化可指示不同的组分。因此，两种组分可以保持分开。填充后的容器可以被称为馏分。

控制系统110可生成色谱图，其中吸光度(由检测系统160测量的)作为针对保留时间(组分通过HPLC系统100所花费的时间)绘出的Y轴，和/或馏分数作为X轴。色谱图可以包含对应于已经通过系统的每种分析物(例如组分)的吸光度的不同峰。最佳地，吸光度信号与分析物的浓度成比例，并且每种分析物的峰是分开的。HPLC系统操作员可基于色谱图和/或吸光度曲线识别含有感兴趣组分的馏分。因此，识别包含感兴趣组分的馏分的能力可取决于检测系统160的准确度和灵敏度。

现在参考图2，示意图显示了流动池200，其可以包括在液相色谱系统的检测系统中(例如，在图1的HPLC系统100的检测器系统160中)。流动池200可包括由流动池200的第一部分202和与第一部分202相对的第二部分204限定的室210。另外，第一光学透明窗206和与第一光学透明窗206相对的第二光学透明窗208可以限定室210。在其它示例中，当流动池200是样本池时，室210可以是比色皿，其中第一光学透明窗206可以是比色皿的第一光学透明壁，第二光学透明窗208可以是比色皿的第二光学透明壁。

液体样本(例如，图1的样本145)可以沿进入路径216进入室210。在一个示例中，进入路径216可以穿过流动池的第二部分204并且可以通向室210，将液体样本输送到室中。液体样本可以流入室210并通过出口路径218流出室。如所示的，在一个示例中，出口路径218可以穿过流动池200的第一部分202。在另一个示例中，出口路径218可以穿过流动池200的第二部分204。沿着第一光学透明窗206的第一垫圈212和沿着第二光学透明窗208的第二垫圈214可以防止液体样本从室210中泄漏。

光可以通过第一光学透明窗206进入室210并且行进通过包含液体样本的室210，如虚线箭头220所示。进入室的光来自光源(未示出)。在一个示例中，光源可以是多个LED，该多个LED中的每个LED发射不同波长的光(例如，254nm、280nm、395nm、525nm等)。下面将参考图3-4和7-16描述检测器单元内的光源及其配置。

当光行进通过室210和其内的液体样本时，液体样本(例如，包含一种或多种分析物和一种或多种溶剂)可以至少部分地吸收光。液体样本的光吸收取决于样本中存在的成分。未被液体样本吸收的光通过第二光学透明窗208离开室210。然后可以将离开第二光学透明窗的未被吸收的光引导到样本检测器(未示出)。例如，样本检测器可以是可变波长检测器或二极管阵列检测器。

因此，图2显示了与光源和样本检测器分开的流动池。此外，在光源和流动池和/或流动池和样本检测器之间可以存在多个光学元件，例如透镜、反射镜、滤光器、狭缝和分束器。由此，可增加光学路径长度，从而增加对应的检测器系统和HPLC系统的形状因数。此外，可降低由样本检测器接收的光信号的信噪比。因此，最小化光学路径长度和/或增加由样本检测器捕获的光的量的系统可以降低对应的检测器系统和HPLC系统的形状因数，并且增加样本检测器处的信噪比。

图3示出了集成照射检测流动池300的第一实施例。作为示例，集成照射检测流动池300可以包括在HPLC系统的检测系统中，例如图1中所示的HPLC系统100的检测系统160。集成照射检测流动池300可包括具有流动通道306的流动池308，类似于图2中所示的流动池200。流动通道306可包括入口322和出口324，其中液体样本可以沿着由虚线箭头325指示的路径通过入口322流入，通过流动通道306，并通过出口324离开。通过流动通道306的液体样本的流速可以由入口322上游的流量调节器(未示出)调节。流动通道306可以至少部分地位于流动池308内。

流动池308可包括多个二极管对311，每个二极管对311包括光源312和与光源312相邻的光电二极管310。多个二极管对311与流动池308集成在一起，例如定位在流动池308的壳体内部。在一个示例中，多个二极管对311可以连接到流动池308的底表面315，其中流动池的底表面315平行于流动通道306，如图3所示。每个光源312可以是发光二极管(LED)，其中，多个二极管对311中的每个LED发射不同波长(例如，254nm、280nm、395nm、525nm等)的光。LED不必预热并且比其它光源(例如钨灯、水银弧灯和/或氘灯)更持久。例如可以通过连接到集成照射检测流动池300的控制器350来独立地选择和控制每个LED，以发射期望波长的光。例如，控制器350可以包括在图1中所示的HPLC系统100的控制系统114中。LED可以从联接到LED(未示出)的电源接收电力。在另一示例中，每个光源312可以是激光二极管，且每个激光二极管312发射不同波长的光。在其它示例中，光源312可以包括多个二极管对311中的一个或多个中的LED，而光源312可以包括剩余数量的多个二极管对311中的激光二极管。

例如，与每个二极管对311中的光源312相邻的光电二极管310可以是光电检测器。每个光电二极管310可以用作二极管对311中的对应光源312的参考检测器，且多个二极管对311中的每个可以连接到控制器350。控制器350可以基于从与被激活的光源312配对的光电二极管310接收的信号的强度来控制由二极管对311中的光源312发射的光的输出电平/强度，如将参考图5详细讨论的那样。例如，随着光电二极管310测量的光的量增加，光电二极管310输出的电压可增加。

从每个光源312发射的光可以沿着多个光路316直接朝向流动通道306行进。从每个二极管对311中的每个光源312发射的光可以沿着流动通道306入射在第一光学透明壁319上。来自光路316的光的第一部分可以穿过第一光学透明壁319并进入流动通道306，而来自光路316的光的第二部分可以从第一光学透明壁319反射，并且可以沿着多个光路314行进到二极管对311中的光电二极管310，如图3所示。由光电二极管310检测的光的量与耦合到流动通道306中的光的量成比例。尽管光路316和314仅关于二极管对311中的一个示出，但是应该理解的是，对于多个二极管对311中的每一个存在类似的光路。

光源312沿流动池308的底表面315的集成使得每个光源发射的光能够直接入射在第一光学透明壁319上。在一个示例中，包括光源312的流动池的底表面315可以平行于第一光学透明壁319。将底表面315和第一光学透明壁319分开的距离d1可使得由与底表面315集成的光源312发射的光能够直接行进到第一光学透明壁而无需任何光学调节。第一光学透明壁的长度L1可以与底表面的长度L3完全重叠，以使得从每个光源发射的光可以入射在第一光学透明壁上，而不是入射在流动通道的光学不透明壁部分321和323上，其中光学不透明壁部分321和323与流动通道的第一光学透明壁319相邻。光源在流动池内的集成可以使得光路316和光路314可以不被流动池内存在的任何结构阻挡。在一个示例中，如图3所示，在光源312和第一光学透明壁319之间不存在耦合光学器件。

在通过第一光学透明壁319进入流动通道306时，光可以被流动通道306内的液体样本至少部分地吸收。光的吸收可取决于流动通道中液体样本中存在的成分，如上文关于图1和图2进一步描述的。未被吸收的光可以通过与第一光学透明壁319相对的第二光学透明壁318离开流动通道。第二光学透明壁318可以与第一光学透明壁319平行，而不与第一光学透明壁319面共享接触。在一个示例中，第二光学透明壁318的长度L2可以等于第一光学透明壁319的长度L1，第二光学透明壁318可以与第一光学透明壁319对齐，以使得第二光学透明壁318沿第一光学透明壁319的整个长度平行延伸。

光学透明玻璃、光学透明塑料、熔融石英等可以形成第一光学透明壁和第二光学透明壁。在一个示例中，第一光学透明壁319和第二光学透明壁318的透明度可以超过百分之八十。在一个示例中，当流动通道306由毛细管构成时，毛细管的接收LED发射的光的第一壁的光学透明度和与第一壁相对的第二壁的光学透明度可以基于用于制造毛细管的第一壁和第二壁的材料(例如，光学透明玻璃、塑料、石英等)的光学特性。在另一个例子中，流动通道306可以替代地是比色皿，其中液体样本通过开口而不是通过流过流动池308而被加载到比色皿中。在这样的示例中，第一光学透明壁319可以是比色皿的第一壁，并且第二光学透明壁318可以是比色皿的与第一壁相对并与其平行的第二壁。

光可以沿着多个光路320离开第二光学透明壁318进入可以被配置为收集来自多个光路320的光的检测室302。检测室302直接连接到流动池308并与流动池308集成，例如通过共用第二光学透明壁318。例如，检测室302的底壁330可以与第二光学透明壁318至少部分相同(例如，底壁330可以至少部分地由第二光学透明壁318形成)，第二光学透明壁318可以至少部分地限定流动池308的上表面。从流动通道306通过第二光学透明壁318穿出的光可以沿着多个光路320直接进入检测室302。检测室302连接到流动池，使得在第二光学透明壁318和检测室302之间沿着光路320没有任何结构/光学元件的情况下，穿过第二光学透明壁318的光直接通向检测室302。检测室302可以是光学不透明和防漏的，除了在第二光学透明壁318处，以使得沿着光路320的所有光都能够被捕获在检测室302中。

检测室302包括连接到其的一个或多个光电检测器。如图所示，检测室302连接到校准的紫外(UV)检测器305和校准的可见光(VIS)检测器304。UV检测器305可以被配置为测量电磁光谱的UV部分(例如，在190nm和300nm之间)内的固定波长或波长范围的光。类似地，VIS检测器304可以被配置为测量电磁波谱的可见光部分(例如，在300nm和600nm之间)内的固定波长或波长范围的光。因此，UV检测器305和VIS检测器304都用作样本检测器，测量透过流动通道306内的液体样本的光。进入检测室302的光(例如经由第二光学透明壁318)可以根据流动通道306中的液体样本的密度、通过液体样本的散射和吸收的相对量和流动通道306中的液体样本的有效折射率来改变其色散程度。因此，检测室302可包括小的(例如，1英寸立方体的或圆柱形的)集成室303，以允许离开流动池308的更宽的散射光(例如，经由流动室306和第二光学透明壁318)被UV检测器305和/或VIS检测器304完全收集和测量。集成室303可以包括沿着检测室302内部的漫反射涂层，其产生均匀的散射或漫射效果，以保留反射光的光学功率。因此，检测室302也可以称为集成检测室。

由检测室302中的UV检测器305和VIS检测器304中的每个检测到的光是透过流动室306内的液体样本的光(例如，未被液体样本吸收的)。吸光度(A)可以通过等式A＝-log₁₀(T)与透射率(T)相关联，控制器350可以使用该等式将来自UV检测器305和VIS检测器304中的一个或两个的透射率信号转换成在期望波长下的样本吸光度测量。然后可以将吸光度测量绘制为时间的函数，以产生表示流动池内的液体样本的吸收曲线的色谱图。此外，吸光度测量可通过Beer-Lambert定律与样本浓度相关联，A＝εcl，其中A是吸光度；εε是摩尔消光系数(例如，摩尔吸光系数)，其是化学物质的固有特性；c是浓度；并且l是样本的路径长度。在图3的示例中，路径长度是第一光学透明壁319和第二光学透明壁318之间的距离。

图4显示了集成照射检测流动池400的第二实施例，其可用于液相色谱系统(例如，图1的HPLC系统100)。集成照射检测流动池400可以共享如上面参考图3已经描述的那些特征和/或配置共同的特征和/或配置。先前在图3中介绍的部件被类似地编号，不再重新介绍。

除了每个光源312和流动通道306的第一光学透明壁319之间的光学元件之外，沿着集成照射检测流动池400中的流动池308的流动通道306的配置与上面参考图3所述的相同。流动池308包括沿底表面315的多个二极管对311，其中每个二极管对包括光源312和参考二极管310。从每个光源312发射的光(其可以是特定波长的LED发射光)可以沿着光路416朝向流动通道行进到多个耦合光学器件430中的一个。每个耦合光学器件430可以定位在每个光源312和流动通道306的第一光学透明壁319之间。每个耦合光学器件430将由对应的光源312发射的光引导(例如，准直或聚焦)到第一光学透明壁319，如光路417所示，从而增加了经由流动通道306进入检测室302的光的量。每个光源312发射的光中的一些可以从对应的耦合光学器件430反射，并且可以沿着光路414行进到二极管对311的光电二极管310，如图4所示。

每个耦合光学器件430可以是棱镜、自由形态的光学器件、菲涅耳透镜、窗或球透镜。耦合光学器件430可以使由光源发射的光在从对应的光源312行进到第一光学透明壁319的同时的分散/散射最小化。由于包括耦合光学器件430，底表面315和第一光学透明壁319之间的距离d2可以大于图3的集成照射检测流动池300的距离d1。

通过光路417中的每个耦合光学器件430的光可以沿着流动通道306入射在第一光学透明壁319上。在通过第一光学透明壁319进入流动通道306时，光可以被在流动通道306内流动的液体样本部分地吸收。未被吸收的光通过与第一光学透明壁519相对的第二光学透明壁318穿出流动通道306，并进入集成检测室302，在集成检测室302处，该光可以由UV检测器305和/或VIS检测器304检测，如上面参考图3所述的。

因此，图3和4中所示的集成照射检测流动池系统的实施例都具有与流动池集成的光源和检测室，使得从光源通过流动通道到检测室的光路不通过光学元件(图3)或通过非常少的光学元件(即，图4中所示的一个耦合光学器件430)。相反地，非集成光源、流动池和检测器系统(例如传统二极管阵列检测器系统或可变波长检测器系统)可包括光源和检测器之间的多个光学元件(例如，一个或多个反射镜、透镜、滤光片、狭缝和分束器)，从而导致更长的光路(由此形成液相色谱系统的形状因数)和噪声的生成。通过将光源、流动池和检测器集成到单个单元中，实现了检测器单元的较小形状因子，从而实现了液相色谱系统。此外，由于较短的光学路径长度和较少的光学部件，UV和VIS检测器处的信噪比会由于较高的信号和光谱纯度而增加。另外，传统的二极管阵列检测器系统和可变波长检测器系统使用氘灯或钨灯作为光源，这些光源必须在使用前预热至少15-20分钟，寿命为约2000小时。相反地，LED光源，例如在图3和图4的集成照射检测流动池系统中使用的LED光源，不需要预热，因为LED的输出在接通时处于标称输出的±2％范围内，并且具有增加的寿命(例如，>10，000小时)。所以，可以无延迟地使用集成照射检测流动池系统，并且可以比传统的二极管阵列检测器系统和可变波长检测器系统经历更少的维护。

用于操作液相色谱检测器系统的示例方法500在图5中示出。在一个示例中，方法500可以用于操作图3和4中分别所示的集成照射检测流动池300或集成照射检测流动池400。用于执行方法500的指令可以由控制器(例如图3和4的控制器350)基于存储在控制器的存储器上的指令并结合控制器从检测器系统的光电检测器(例如图3和4中所示的光电二极管310和UV检测器305和/或VIS检测器304)接收的信号来执行。

方法500在502处通过激活发射期望波长的光的光源开始。例如，光源可以是LED或激光二极管，例如图3和4的每个光源312。可以基于感兴趣的分析物选择期望的波长。例如，可以选择254nm用于检测芳族化合物。控制器可以通过以预定的占空比提供电压来激活光源，以使光源以期望的输出电平(例如，光强度或光功率输出)发射期望波长的光。在一个示例中，多个光源中的每个光源可以独立地被激活和控制，并且可以不与其它光源同时操作。

当被激活的光源发射光时，方法500继续进行到504。在504处，方法500包括调整激活的光源的输出电平。基于控制器从参考检测器(例如，与激活的光源相邻的光电二极管)接收的信号，可以由连接到光源的控制器调节光源的输出电平，如在506处所示。给定光源的输出电平相对于在成对的相邻参考光电二极管中生成的信号是线性的。在一个示例中，在自动功率控制(APC)模式中，模拟回路可以被用于基于从参考光电二极管发送到控制器的信号来维持光源的恒定输出电平。由参考光电二极管生成的模拟信号被中继到控制器。基于控制器接收的模拟信号，控制器可以调制(例如，增加或减少)光源发射的光，以保持入射在液体样本和/或流动通道上(例如，在图3和4中所示的流动通道306的第一光学透明壁319上)的光的恒定输出。

另外，可以基于流动通道内的液体样本对光的吸收并且基于检测器的最小和最大阈值来调整光源的输出电平，如508处所示。每个检测器的最小阈值可以对应于检测的下限，指的是这样的电压输出：低于该电压输出，光强度的变化不能与噪声区分开，并且每个检测器的最大阈值可以对应于饱和点，指的是这样的电压输出：高于该电压输出，光强度的增加不会增加(或者，不线性地增加)检测器的电压输出。在另一个示例中，每个检测器的最小阈值可以高于检测的下限，并且每个检测器的最大阈值可以低于饱和点，使得输出电平保持在检测器的线性范围内。检测器可以连接到集成检测室，例如图3和4的检测室302。例如可以通过当检测器达到其最大阈值时降低输出电平来调节光源的输出电平以避免UV和/或VIS检测器饱和。相反，也可以当检测器达到其最小阈值时调节(例如，增加)光源的输出电平，以避免弱信号和差的信噪比。控制器可以使用单独的APC控制回路基于UV或VIS检测器响应电平将信噪比调制到最佳范围。所选光源的输出电平可以被调整成使得噪声信号最小化并且采样信号最大化(从而产生最佳信噪比)。

在一个示例中，当流动池内的液体样本吸收的光的量高时，进入检测室的光可以低于检测器的最小阈值。因此，可以增加被激活的光源的输出电平以增加在检测室中捕获的光。在另一个例子中，当液体样本吸收的光的量低时，进入检测室的光可高于检测器的最大阈值，从而产生饱和信号。因此，可以减小被激活的光源的输出电平以减少在检测室中捕获的光。

方法500继续进行到510，并且包括经由检测器测量透过液体样本进入到检测室中的光。未被流动通道中的液体样本吸收的光进入检测室。检测室内的光可以由连接到检测室的UV检测器和/或VIS检测器检测，如上面参考图3和图4所述。

在512处，方法500包括生成流动通道中液体样本的吸收光谱。例如，控制器可以将在510处检测到的透过液体样本的光转换为吸光度值(例如，根据A＝-log₁₀T)，然后可以在色谱图上关于时间(和/或馏分数)绘制吸光度值。吸收光谱可以提供关于通过流动池的液体样本的成分元素组成的信息。在一个示例中，可以为由UV检测器检测到的透射光生成第一吸收光谱，并且可以为由VIS检测器检测到的透射光生成第二吸收光谱。在一些实例中，第一吸收光谱和第二吸收光谱都可以绘制在单个色谱图上。然后方法500结束。

以这种方式，多个光源(例如LED)可以集成在液相色谱系统的流动池的壁内，以提供期望的波长光。由多个光源中的每一个发射的光的至少一部分可以直接行进到包含样本的流动池通道而不通过多个光学元件。到达流动池通道的光的至少一部分可被流动池内的样本吸收，吸收程度取决于液体样本的成分(例如，组分)。未被流动池中的液体样本吸收(例如，透射)的光可以离开流动池以直接进入(不通过光学元件)集成检测室，其中所述集成检测室可以包括一个或多个连接到其上的光电检测器和集成室。

光源和检测室与流动池的集成减少了光学元件的使用，从而减少了液相色谱系统的形状因数。另外，在光源和液体样本之间以及液体样本和检测室之间不使用或使用非常少的光学元件增强了信噪比。此外，使用具有长寿命并且在使用前不需要预热的LED可以提高效率并降低操作液相色谱系统的成本。

一个实例提供了液相色谱装置。该装置包括具有透射窗或流动室的毛细管壁的流动池。透射窗或毛细管壁配置成容纳液体样本。该装置还包括集成在流动池内的一个或多个LED或激光二极管(LD)源以及与LED相邻的用于调节源发射电平的一个或多个光电二极管。流动池连接到检测室，检测室包括合适的检测器(例如，UV和/或VIS检测器)。检测室可以由透射窗或流动室的毛细管壁中的一个部分地形成。因此，检测室可以接收从LED/LD发射并穿过液体样本的光。检测室可以是集成球或被配置为将来自几乎所有角度的光均等地引导到检测器的其它合适的结构。壳体/底盘支撑流动池和检测室组件。

一个或多个LED或LD源各自可配置成发射特定波长的光。例如，第一LED可以发射254nm的光，第二LED可以发射280nm的光，第三LED可以发射395nm的光，第四LED可以发射525nm的光。可以提供电源(例如，在流动池的内部或外部)，以提供能量来激活一个或多个LED或LD源。

该装置还包括控制器。控制器被配置为激活一个或多个LED或LD源中的一个或多个。在一个示例中，控制器被配置为将所选择的LED或LD联接到电源以独立地激活所选择的LED或LD。例如，可以接收用于选择特定波长(例如，525nm)的输入，并且响应于接收输入，控制器可以将被配置为输出该波长的LED或LD(例如，第四LED)连接到电源，从而激活该LED或LD。

在一个示例中，可以通过自动功率控制(APC)电路来控制由激活的LED或LD输出的光的强度。APC电路可以是从光电二极管的输出到LED/LD的输入的合适的反馈回路，其配置为根据相邻的光电二极管检测到的光调节LED/LD光输出，并且可以包括合适的电路元件，例如输入采样电阻器、运算放大器、电容器、调谐晶体管和发射器光学子组件。

在一些示例中，控制器可以被配置为通过使用来自检测器的输出作为对LED/LD输入的反馈来调谐检测室处的信噪比(SNR)。例如，控制器可以从检测器获得输出，并且如果输出高于上阈值或低于下阈值，则可以调节LED/LD的输出强度。

通过在流动池中包括多个可独立控制的离散波长光源(其包括集成的光电二极管)而不是依赖于单个广谱光源，可以免除昂贵和/或庞大的光学元件，例如光栅、分束器等。这样，LED/LD源可以在没有任何插入的光学元件的情况下紧密连接到流动池的透射窗或毛细管壁。以这种方式，该装置可以具有相对小的形状因数。然而，在一些示例中，可以在LED或LD与流动池的透射窗之间提供耦合光学器件(例如，菲涅耳透镜、棱镜)以增加来自LED/LD的被引导至流动池中的液体样本和检测器室的光的量。

而图3和4示出了将光源和检测器与流动池集成的示例，其它检测器系统配置也是可能的。特别地，能够实现多波长照射的检测器系统可以提供增加的样本检测灵活性。图6示出了可以包括在液相色谱系统(例如图1的HPLC系统100)中的示例检测器系统600。检测器系统600包括连接到(例如，安装或粘合)基底601的光源602、第一准直透镜(或光学器件)604和第二准直透镜(或光学器件)605。基底601可以包括合适的基底，例如子基板上的芯片、TO罐、C形底座或蝶形底座。第一准直透镜604和第二准直透镜605被配置为将光源602发出的光通过流动池611的流动路径610引导至信号检测器608。例如，如果检测器系统600包括在HPLC系统中，液体样本可以在从HPLC色谱柱(例如图1的色谱柱150)洗脱之后并且在到达馏分收集器(例如，图1的馏分收集器170)之前流过流动池611。在流动路径610的样本询问区域(sample interrogation region)中，液体样本可以暴露于光源602发出的光。如本文所用的，“流动路径”是指流动池的配置成使液体样本流动并且还被配置为接收和使光通过的区域(例如，由毛细管的一部分限定的)。如所示的，信号检测器608在流动池611的相对侧上平行于光源602定位。此外，参考检测器(例如，光电二极管)606在流动池611的同一侧上垂直于光源602定位。

光源602可以是窄带宽光源，例如发光二极管(LED)、有机LED(OLED)或激光二极管(LD)。在一个示例中，光源602可以是发射单波长(或单波长范围，例如发射红光的LED的620到640nm)的光的单个发射器。在另一示例中，由光源602发射的光可以是可变波长的，例如可调谐激光二极管。在又一个示例中，光源602可以包括多个发射器，多个发射器中的每个发射器发射单波长的光，比如LED阵列(例如，“多色LED”或“RGB-LED”)，或者发射可变波长的光，例如激光二极管阵列，如关于图12A-12B进一步描述的那样。此外，多个发射器可以一起封装或单独封装。

光源602发出的光通过第一准直透镜604和第二准直透镜605以沿光路603进入流动池611的流动路径610。在一个示例中，光路603可以与用于纵向流动池的流动路径610内的样本的流动方向平行。在另一个实例中，光路603可以垂直于用于横向流动池的样本的流动方向。纵向流动池配置允许比横向流动池配置更长的路径长度(不增加流动池体积或引入横截面积变化，这将导致峰加宽)，这使得能够在流动路径610内的液体样本与光路603中的光之间发生更多的相互作用，从而增加样本吸光度。进入流动池611的光的至少一部分被流动路径610内的样本吸收。未被吸收的光离开流动池并由信号检测器608检测，其中信号检测器608检测到的光的量基于光源602发射的光的强度和流动路径610内的样本的吸光度特性而变化。由信号检测器608检测的光的量可用于生成样本的吸收光谱，其可用于确定样本的成分。

参考检测器606可以控制光源602的输出。在一个示例中，参考检测器606的位置可以与光源602相邻。在另一示例中，参考光电二极管可以与准直透镜604和605相邻。下面将参考图7-9描述参考检测器606的相对定位。光源602的输出可以由参考检测器基于各种因素(包括由流动池内的样本吸收的光，来自信号检测器608的反馈等)来调节，如上面参考图5所述的。可以通过各种控制回路策略来控制光源602的输出，例如，模拟电路，诸如比例积分微分(PID)的数字控制算法等。

图7-9分别示意性地示出了光学元件在检测器系统内的相对定位的第一配置700、第二配置800和第三配置900。第一配置700、第二配置800和第三配置900彼此共享共同特征并且与图6的检测器系统600共享共同特征，其编号相似，可不重新介绍。例如，第一配置700、第二配置800或第三配置900可以包括在图6的检测器系统600中。图7-9共同描述。

光从位于基底601上的光源602发射，当其沿光路603行进时穿过第一准直透镜604和第二准直透镜605。在其它示例中，沿光路603可以存在附加光学元件，包括附加透镜(例如，球透镜、准直透镜、菲涅耳透镜)、准直器、光导和/或其它光学器件。光源602、第一准直透镜604、第二准直透镜605、流动路径610和信号检测器608都沿着光路603穿过的公共轴定位。离开第二准直透镜605的光经由第一透镜或窗742进入流动池611的流动路径610。当光路603中的光穿过流动路径610内的液体样本时，至少一部分光被液体样本吸收。透射的(例如，未被吸收的)光通过第二透镜或窗744离开流动池611，并且由信号检测器608检测，信号检测器608可以是例如可变波长检测器或二极管阵列。信号检测器608可以输出信号(例如，以伏特或安培为单位)，该信号与沿光路603透过流动路径610(及其中的液体样本)的光的光功率或强度(I)有关。例如，随着透过流动路径610的光的强度增加，信号检测器608的电压输出增加。信号检测器608输出的信号可以由控制器接收，控制器可以存储来自信号检测器608的数据并执行各种数据处理动作，如本文进一步描述的(例如，关于图5)。

在一些情况下，光源602发射的光可波动(例如，在强度和/或波长上)。例如，供应给光源的电流的变化和/或光源的温度的变化可导致光源输出的强度和/或波长的变化。如果不被考虑在内，光源中的这种波动可能导致错误的样本吸收测量。因此，检测器系统通常包括单独的参考检测器(例如，光电二极管)，其测量来自光源的不通过样本的光输出。在一些示例中，分束器可以将光源输出的光的一部分重引导到参考检测器。然而，分束器可能增加检测器单元的成本和复杂性。

因此，如图7-9的示例配置中所示，参考检测器606可以定位成检测检测器系统中的已经从耦合光学器件或检测器系统中的其它结构反射或反向散射出的光。在图7中所示的一个示例中，一部分光可以被第二准直透镜605和第一准直透镜604反射或反向散射。参考检测器606与光源602、第一准直透镜604、第二准直透镜605、流动路径611和信号检测器608的公共轴离轴地(off-axis)定位，并接收反向散射或反射的那部分光。因此，该部分光提供参考信号。参考检测器606可以与信号检测器608类似地操作，以输出与检测到的光的强度相关的电压。例如，控制系统可以使由参考检测器606测量的光强度的波动与由信号检测器608测量的光强度的波动相关，以生成参考校正。

在图8中所示的另一示例中，参考检测器606可以位于光源602和第一准直透镜603之间，并且与光源602，第一准直透镜604、第二准直透镜605、流动路径611偏轴和信号检测器608的公共轴离轴。如图8所示，参考检测器606定位成接收由光源602发射的光的由第一准直透镜604反射或反向散射的部分。在图9中所示的另一示例中，参考检测器606可以与光源602相邻地存在，连接到基底601，允许更有效的封装和小型化。类似于图7的第一配置700和图8的第二配置800，参考检测器606与光源602、第一准直透镜604、第二准直透镜605、流动路径611和信号检测器608的公共轴离定位，并被配置为接收由第一准直透镜604反射或反向散射的光。

如上面参考图5和6，参考检测器606和/或信号检测器608可以控制光源602的输出。在一个示例中，可以调节光源602的输出以在信号检测器608处维持恒定的响应电平。随着通过流动池内的样本的光的吸收增加(例如，由于样本的分子成分/浓度)，光源的输出也增加以在信号检测器608处维持恒定的信号。在一个示例中，可以发生输出变化的连续模式，其中光源的输出平滑地改变。在另一示例中，可以使用维持输出的范围选择器模式，其中光输出从第一范围/模式改变为第二范围/模式。这允许信号检测器608在更线性的响应度曲线范围内操作，并允许系统获得更宽的动态范围，尤其是在分析高浓度样本时。

在图6-9中所示的实施例中，光根据Beer-Lambert关系纵向通过流动池以最大化路径长度和相关的样本吸光度。在替代实例中，穿过流动池的光可利用流动池壁的全内反射，以增加光中与流动池内的样本的分子相互作用的光子的有效路径长度。在由金属、聚合物、陶瓷、石英、玻璃等的机加工块材料形成的流动池中或在芯片实验室应用中(其中流动池由粘合在一起的透明板形成)，流动池壁的反射率可以增加与流动池内的样本相互作用的光的有效路径长度。

图10公开了二向色束合成系统1000的实施例，其可以包括在液相色谱系统(例如，图1的HPLC系统100)中。二向色束合成系统1000包括具有光源1010a、1010b、1010c和1010d的流动池1002，其中每个光源可以发射不同波长的光。在另一个示例中，光源可以各自发射相同波长的光。在一些示例中，可以存在多于四个或少于四个的光源。二向色束合成系统1000使用通过直角棱镜、反射镜或菱形板合成的二向色束，直角棱镜、反射镜或菱形板各自都允许更高波长的光通过并反射更低波长的光。例如，光源1010a、1010b、1010c和1010d可以包括在以降低的波长顺序布置的LED或LD光源的线性阵列中，使得光源1010a具有最长波长(例如，红光)，光源1010d具有最短波长(例如，UV光)。

从每个光源发射的光在每个光源位置处穿过对应的第一准直透镜1008a、1008b、1008c和1008d，并沿光路1011进入对应的第二准直透镜1006a、1006b、1006c和1006d。由每个光源发射的光由不同的线类型表示(例如，用于光源1010a的长划线、用于光源1010b的点划线、用于光源1010c的短划线和光源1010d的实线)。第一准直透镜和第二准直透镜的数量可以各自等于光源的数量。第一准直透镜和第二准直透镜减小了从对应光源发出的光的角展度。

离开每个第二准直透镜的光进入二向色合成块1004。二向色合成块1004包括多个板1005。在一个示例中，板1005可以是光学透明的，具有足够的表面形状(例如，小于对应光源发射的光波长的1/20)。每个板1005可以在物理上和光学上与相邻板接触，并且可以由具有高折射率的材料制成，例如蓝宝石，熔融石英等。在一个示例中，板1005可以通过范德瓦尔斯力并且没有粘合剂地保持在一起。在另一个实例中，可以使用在感兴趣的波长下具有合适的光学透射性质的粘合剂或其它界面材料(例如，诸如NOA88的粘合剂，诸如CYTOP的含氟聚合物)。在其它示例中，板之间可以存在空气空间。板1005可以相对于彼此布置成平行配置(例如，具有小于1弧秒的角度差)。

离开每个第二准直透镜的光可以通过每个板1005的入射表面1020进入二向色合成块1004。来自光通道的光可以沿光路1012通过出射表面1022共同离开二向色合成块1004并进入流动池1002的流动路径1003。以这种方式，由每个光源单独发射的光被合成成单个光束。附加的聚焦光学器件可以放置在出射表面1022和流动池1002之间。此外，例如由于封装限制，可以提供额外的表面以基于流动池1002的相对布置折叠二向色合成块1004中的光。如图10所示，信号检测器1024位于流动池1002的与二向色合成块1004相对的一侧，并且与流动路径1003和光路1012在公共轴上。

板1005可以包括二向色涂层，以将进入光通道的光束重新引导成为共线的。可以将附加的二向色涂层添加到光通道的入射表面和出射表面，以减少光的反射损失。

图10中所示的每个光学元件例如可以通过粘合剂和/或通过机械装置定位和固定在结构底盘上。图10的示例图示出了用于四个光源1010a、1010b、1010c和1010d的四个板1005，但是在其它示例中，可以包括两个或更多个板1005以合成由三个光源发射的光。

在另一个实施例中，多个二向色合成块可以并行布置。例如，第一组四个光源可以馈送第一二向色合成块，第二组四个光源可以馈送第二二向色合成块。由第一二向色合成块合成的光和由第二二向色合成块合成的光可以被引导到第三二向色合成块以实现合成的八种波长的光，然后其可以被引导到流动池。这样的配置允许选择简化的光学滤波器以合成具有彼此接近的峰值波长(例如，在小的波长差内)的源。

二向色合成能够实现多波长光的有效和共线合成，从而生成更小的形状因数，这对于便携式系统是理想的。二向色合成可以提供2到8种波长的光而不改变底盘尺寸。上述用于二向色合成的配置提供了固定的对准，其抵御振动和冲击载荷是稳定的。

图11示出了光纤耦合束合成系统1100，其可以包括在液相色谱系统(例如，图1的HPLC系统100)中。光纤耦合束合成系统1100使用光纤来实现同轴光束合成。多个光源1112中的每一个位于对应的基底1113上。在一个示例中，每个光源1112可以发射不同波长的光。在另一个示例中，每个光源可以发射相同波长的光。在一个示例中，多个光源1112中的每一个可以是LED或LD光源。作为示例，当多个光源1112中的每一个发射相同波长的光时，多个光源1112可以是较低波长的LED(例如，255nm或230nm)，其相比较高波长的LED发射较低功率的光。

在一个示例中，每个光源1112可以连接到对应的单独基底1113，而在另一个示例中，多个光源1112可以连接到公共基底。在另一个示例中，两个或更多个光源可以连接到每个基底1113。在进一步的实施例中，基底和光源可以以不同的比例存在。基底1113可以由低成本材料制成，例如，金属芯电路板，从而允许降低成本以及在基底的配置中的更大灵活性。光源和基底中的每一个可以根据需要间隔开以实现最佳散热和/或满足封装限制。

每个光源1112可以在结合节点1110处连接到对应的光纤1108。结合节点1110处的连接可以是机械联接，通过粘合剂，或通过熔融光纤合成器。每个光纤1108可以在公共节点1106处结合。从公共节点1106发射的同轴光束1104被传送到流动池1102的流动路径1103。例如，光纤1108可以间隔开以形成到流动池的紧凑光学路径。如图11所示，信号检测器1124位于流动池1102的与公共节点1106相对的一侧，并且与流动路径1103和同轴束1104在公共轴上。

图12A示出了具有波导1206的波导束合成系统1200，用于合成光束并将合成光束引导到流动池1202。波导束合成系统1200包括具有光源1208的布置的基底1209。在一个示例中，连接到基底1209的光源1208的布置可以包括以二乘二阵列放置的四个光源(例如，LED或LD)，如图12B所示。光源1208的布置中的每个光源可以发射不同波长的光。在其它示例中，基底1209上的光源的数量和布置可以变化。

光源1208的布置位于波导1206的入口1205处，如图12A所示，从光源1208的布置发射的光沿着波导1206行进并且在出口1207处离开波导以沿着光路1211进入准直光学器件1204。在一个示例中，在波导1206和流动池1202之间可以存在多于一个的准直光学器件。离开准直光学器件1204的光进入流动池1202的流动路径1203并沿着包含样本的流动路径1203的纵向长度行进。离开流动池1202的流动路径1203的光由信号检测器1210检测。

波导1206可以是中空的和圆色谱柱形的、三角形的、正方形的、六边形的或任何其它形状，以允许光束通过入口进入并穿过波导到达出口。在一个示例中，波导1206可以包括反射内壁并且可以填充有合适的气体或者可以具有真空以实现最佳的光混合。在一个示例中，波导1206的内壁可以包括铝表面反射镜。

在波导1206内部混合之后，波导束合成系统1200将非常均匀的光输送到流动池1202。进入波导的光包括在光源1208的布置中从每个光源发射的各种波长的光。当光沿着波导1206行进时，各种波长的光混合，使得离开波导的光具有各种波长的光的均匀混合。使用商业上可获得的部件和波导束合成系统1100的部件的简单对准允许低成本制造。

图13示出了集成室束合成系统1300，其包括集成室1306，用于在光束通过流动池1302的流动路径1303之前将多种波长的光合成成单个光束。

连接到基底1309的光源1308的布置的每个光源发射光，该光进入集成室1306。在一个示例中，连接到基底1309的光源1308的布置可以包括以二乘二阵列放置的四个光源(例如，LED或LD)，例如图12B中所示的光源1208的布置。光源1308布置中的每个光源可以发射不同波长的光。在其它示例中，基底1309上的光源的数量和布置可以变化。在一个示例中，光源1308可以沿着集成室1306的周边定位。

集成室1306的内表面可以由在期望波长范围内具有高反射率的反射材料制成。在一个示例中，当期望大波长范围时，可以使用能够反射从200nm到可见光范围的光的漫反射材料，例如聚四氟乙烯(PTFE)。在另一个示例中，可以使用镜面反射表面，例如可以在集成室1306内部使用未涂覆的铝。集成室1306可以是半球，类似于集成球的一半。用于集成室1306的其它几何形状也可以是合适的。

由于在集成室1306内的混合，离开集成室的光具有均匀的波长。光沿光纤1304行进并沿光路1312被引导以进入流动池1302的流动路径1303。在一个示例中，多于一根的光纤可以从集成室朝着流动池传送光。离开流动池1302的光由信号检测器1310检测。在一个示例中，一个或多个准直光学器件可以存在于集成室1306和流动池1302之间，以将光引导到流动池1302的流动路径1303。

具有将从多个光源1420发射的光合成的棱镜束合成器1404的多边形棱镜束合成系统1400在图14中示出。棱镜束合成器1404可以是单片透明多边形，其具有用于每个对应光源1420的平坦输入表面1410和用于将混合光束1406引导到流动池1402的流动路径1403的一个平坦输出表面1411。在一个示例中，棱镜束合成器可以由具有二向色涂层的反射光学板制成。

在一个示例中，棱镜束合成器1404可以是具有五个平坦表面的五边形，其中四个平坦输入表面可以接收从对应光源发射的光，而棱镜束合成器的第五个平坦输出表面面向流动池1402，以将混合光束1406从棱镜束合成器1404引导到流动路径1403。在另一示例中，棱镜束合成器1404可具有六个平坦表面，其中六个平坦表面中的五个接收来自对应光源的光，并且混合光束1406通过第六个平坦表面被引导到流动路径1403。这样，可以为多边形选择任意数量的边，使得边的总数比光源的数量大一个。

每个光源1420连接到基底1421。由每个光源1420发射的光沿对应的光路1422行进通过对应的第一准直透镜1414和对应的第二准直透镜1416，并入射在棱镜束合成器1404的对应的平坦输入表面1410上。由每个光源1420发射的光由不同的线类型(例如，实线、短划线、长划线和点划线)示出。来自每个光源1420的光在棱镜束合成器1404内部混合并作为混合光束1406离开平坦输出表面1411以进入流动路径1403，在此处，其在传输到信号检测器1424之前可以被流动路径内的液体样本至少部分地吸收。棱镜束合成器1404以及光源1420和流动池1402可以全部沿着机械底盘定位，这可以实现对振动和冲击稳定的固定对准。棱镜束合成器能够合成多种波长的光而不增加棱镜的尺寸。

图15示出了复合束合成系统1500，其包括连接到集成杆1506的多个光纤1508。集成杆1506连接到全内反射(TIR)光学器件1504。多个光源1520发射光，每个光源1520连接到对应的基底1521。在一个示例中，每个光源1520可以是发射相同波长的光的LED。在另一个示例中，每个LED可以发射不同波长的光。连接到对应基底1521的每个光源1520可以在空间上彼此分离，以降低热通量密度并用于有效的热管理。

从每个光源1520发射的光被引导通过在接头1524处连接到光源的对应光纤1508。在一个示例中，粘合剂可以将对应的光纤1508连接(例如，结合)到每个光源1520。在另一个例子中，连接可以是机械的(例如，对接)。例如，每根光纤1508可以是粗芯的、大数值孔径多模光纤。

穿过每根光纤1508的光进入集成杆1506，这使得集成杆1506内的光混合。在一个示例中，集成杆1506可以由熔融石英制成。在另一个例子中，反射壁集成杆或集成室可用于混合通过光纤1508接收的光束。在一个示例中，集成杆的壁可以由UV透射铝涂覆的表面反射镜制成。

TIR光学器件1504对离开集成杆1506的光成像。TIR光学器件包括第一椭圆焦点1504a，其位于TIR光学器件1504的外表面上的集成杆1506的出射平面的中心。第一椭圆焦点1504a将高角度/高数值孔径光线成像(例如，引导)到位于流动池1502的光学入口处的第二椭圆焦点1504b，从而有效地减小高数值孔径光线的角度。TIR光学器件的位于内部的第三光学表面可以是基本上平面的，并且将离开集成杆1506的低角度射线成像。离开TIR光学器件的光沿着光学路径1522进入流动池1502的流动路径1503，光学路径1522沿着流动池的纵向长度。

在一个示例中，TIR光学器件可以是金刚石变成的晶体。在另一个实例中，TIR光学器件可以是模制材料，例如氟化钙或氟化镁、熔融石英、高UV透射硅树脂或含氟聚合物。

在另一个示例中，可以使用反射光学器件和单独的透镜来代替TIR光学器件1504。在另一个例子中，可以使用熔融光纤合成器代替光纤1508和集成棒1506。

图16示出了用于引导光行进通过流动池(未示出)的多路复用系统1600。多路复用系统1600包括沿轴1601旋转的反射表面1604。在一个示例中，反射表面可以是反射镜。在另一个示例中，反射表面1604可以是反射棱镜。在另一示例中，反射表面1604可以是双轴万向镜。

反射表面1604可以定位在台1610上，台1610可以沿轴1601旋转。台1610可以通过轴1608连接到电动机1612。可以操作电动机1612以使台旋转并因此使反射表面1604以顺时针和/或逆时针方向以期望的旋转速度旋转。在一个示例中，反射表面1604可以以恒定速度旋转。在另一个示例中，反射表面1604可以从一个位置索引到下一个位置。电动机1612可以是检流计、有限转角电动机或其它合适的电动机。由于电动机旋转而生成的噪声可以通过连接到多路复用系统1600的锁定放大器(未示出)减小。在另一个示例中，可以使用微机械加工的微光学机电系统(MOEMS)镜来代替反射表面1604和电动机1612。

多个光源1620围绕台1610的周边径向地放置。光源1620可以是LED或LD光源，其中每个光源可以发射不同波长的光。多个光源1620中的多个光源可以变化。例如，图16中示出了八个光源1620。在其它示例中，光源的数量可以小于或大于八。在一个示例中，每个光源可以相对于反射表面1604类似地间隔开并成角度。在另一个示例中，光源1620可以相对于反射表面1604以交错的距离和不同的角度放置，以满足封装限制。可以单独选择每个光源以发射期望波长的光。

基于具有反射表面1604的台的旋转以及所选择的光源1620与反射表面1604的对准，由所选光源1620发射的光可以入射在反射表面1604上。然后可以将从反射表面反射的光引导到具有样本(未示出)的流动池。一个或多个准直光学器件可以存在于每个光源1620和反射表面1604之间以及反射表面1604和流动池(未示出)之间。在另一个例子中，反射表面1604可以是静止的，而光源1620可以是可旋转的，使得从所选择的光源1620发射的光入射在反射表面1604上。多路复用系统1600可以根据流动池内的样本的特性实现所选择的光源1620的时间切换。

以这种方式，上面参考图6-16描述的光学元件的各种配置可以用于液相色谱流动池，以用于提高包装效率，用于消散多余的热量，用于来自多个光源的光的均匀混合，以及用于光学元件的稳定且成本有效的对准，从而用于精确的样本分析。

作为一个示例，检测器系统包括：流动池，其包括光学透明的第一壁和光学透明的第二壁，所述光学透明的第二壁定位为与所述光学透明的第一壁相对；多个光源，其集成在流动池内，所述多个光源配置成发射光以行进通过光学透明的第一壁而进入流动池；和检测室，其与流动池集成，并且配置成捕获通过光学透明的第二壁从流动池穿出而进入检测室的光。在前面的示例中，附加地或可选地，所述检测室的内部包括漫反射涂层，所述漫反射涂层均匀地散射所捕获的光。在任何或所有前述实例中，附加地或可选地，所述多个光源中的每一个与集成在所述流动池内的参考光电二极管相邻，所述参考光电二极管被配置为检测由相邻光源发射的光。在任何或所有前述实例中，附加地或可选地，还包括连接到所述检测室的光电检测器。在任何或所有前述实例中，附加地或可选地，所述光电检测器配置成检测紫外和/或可见光。在任何或所有前述实例中，所述检测器系统附加地或可选地还包括在所述多个光源中的每个光源与所述流动池的第一透明壁之间的耦合光学器件。在任何或所有前述实例中，附加地或可选地，在所述检测器系统中不包括耦合光学器件。在任何或所有前述实例中，附加地或可选地，所述检测器系统包括在高效液相色谱系统中。在任何或所有前述实例中，所述检测器系统附加地或可选地还包括控制器，所述控制器将可执行指令存储在非暂时性存储器中，当所述指令被执行时，使得所述控制器：激活多个光源中的光源以发射期望波长的光；并且基于从与该光源相邻的参考光电二极管接收的输入，来控制被激活的光源的输出电平。

作为另一个示例，一种方法，包括：从集成在流动池内的多个LED中激活一个发光二极管(LED)；基于来自与一个LED相邻的参考光电二极管的信号调整所述一个LED的输出，所述一个LED的输出通过流动池的第一光学透明壁进入流动池的样本室；和经由连接到与流动池集成的检测室的一个或多个光电检测器检测通过流动池的与第一光学透明壁相对的第二光学透明壁而透过样本室的光的量。在任何或所有前述实例中，附加地或可选地，所述多个LED中的每一个LED发射不同波长的光。在任何或所有前述实例中，附加地或可选地，所述检测室是集成室，并且所述检测室的底表面至少部分地由所述第二光学透明壁构成。在任何或所有前述实例中，所述方法附加地或可选地还包括基于检测到的透过样本室的光的量来确定样本室内的样本的吸光度。在任何或所有前述实例中，附加地或可选地，基于来自与所述一个LED相邻的所述参考光电二极管的信号调整所述一个LED的输出包括调制所述一个LED的输出，使得由所述参考光电二极管测量的光的量保持恒定。在任何或所有前述实例中，所述方法附加地或可选地还包括基于由所述一个或多个光电检测器根据信噪比测量的信号来调整所述一个LED的输出电平。

作为另一个示例，一种多波长照射系统，包括：流动池，其配置为接收从多个光源发出的光；至少一个光合成装置，其在流动池接收光之前将多个光源发出的光混合；至少一个准直光学器件，其将来自至少一个光合成装置的光引导到流动池；和检测器，其检测离开流动池的光。在任何或所有前述实例中，附加地或可选地，所述至少一个光合成装置包括光缆。在任何或所有前述实例中，附加地或可选地所述至少一个光合成装置包括波导。在任何或所有前述实例中，附加地或可选地，所述至少一个光合成装置具有二向色涂层。在任何或所有前述实例中，附加地或可选地，所述至少一个光合成装置包括多边形棱镜。

如本文所用，以单数形式列举并且以单词“一”或“一个”开头的元件或步骤应理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确说明这种排除。此外，对本发明的“一个实施例”的引用不旨在被解释为排除也包含所述特征的另外的实施例的存在。此外，除非明确地相反说明，否则“包括”、“包含”或“具有”具有特定属性的元件或多个元件的实施例可包括不具有该特性的其它此类元件。术语“包括”和“在…中”用作对应术语“包括”和“其中”的简单语言等同物。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记，并不旨在对其对象施加数字要求或特定的位置顺序。

图1-4和图6-16示出了具有各种部件的相对定位的示例配置。如果示出直接彼此接触或直接联接，则这些元件可以分别至少在一个示例中被称为直接接触或直接联接。类似地，至少在一个示例中，示出彼此邻接或相邻的元件可以分别彼此邻接或彼此相邻。作为示例，在彼此面共享接触中的部件可以被称为面共享接触。作为另一个示例，在至少一个示例中，可以将这样的元件彼此分开地布置，使得其间仅有空间而没有其它部件。作为又一个示例，彼此上下相对，在彼此相对的侧或彼此的左/右相互示出的元件可以相对于彼此示出。此外，如图所示，在至少有一个例子中，元件的最顶部元件或点可以被称为部件的“顶”，并且元件的最底部元件或点可以被称为部件的“底”。如本文所使用的，顶/底、上/下、上/下，可以相对于附图的竖直轴并且用于描述附图的元件相对于彼此的定位。这样，在一个示例中，在其它元件上方示出的元件竖直地定位在其它元件的上方。作为又一个示例，图中描绘的元件的形状可以被称为具有那些形状(例如，诸如圆形、直线形、平面形、弯曲形、圆形、倒角形、成角度等)。此外，在至少一个示例中，示出的彼此交叉的元件可以被称为交叉元件或彼此交叉。此外，在一个示例中，在另一元件内示出的元件或在另一元件外部示出的元件可以如此称。

本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使相关领域的普通技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域普通技术人员想到的其它示例。如果这些其它示例具有与权利要求的字面语言没有区别的结构元件，或者如果它们包含与权利要求的字面语言无实质差别的等效结构元件，则这些其它示例旨在落入权利要求的范围内。

Claims (11)

1.一种检测器系统，包括：

流动池，其包括光学透明的第一壁和光学透明的第二壁，所述光学透明的第二壁定位为与所述光学透明的第一壁相对；

位于所述光学透明的第一壁和所述光学透明的第二壁之间的流动通道；

多个光源，其集成在所述流动池内，所述多个光源配置成发射光以行进通过所述光学透明的第一壁；

检测室，其与所述流动池集成，并且配置成经由连接到所述检测室的光电检测器来捕获并检测通过所述光学透明的第二壁从所述流动池穿出而进入所述检测室的光；和

控制器，所述控制器将可执行指令存储在非暂时性存储器中，当所述可执行指令被执行时，引起所述控制器：

激活所述多个光源中的光源以发射具有期望波长的光；并且

控制被激活的光源的输出电平；

其中，所述多个光源中的每一个与集成在所述流动池内的参考光电二极管相邻，所述参考光电二极管检测从所述光学透明的第一壁反射的光，并且，

其中，基于来自所述参考光电二极管的信号，以及进一步基于流动通道内的光吸收，并且基于所述光电检测器的最小阈值和最大阈值来调节被激活的光源的输出电平。

2.根据权利要求1所述的检测器系统，其中，所述检测室的内部包括漫反射涂层，所述漫反射涂层均匀地散射所捕获的光。

3.根据权利要求1所述的检测器系统，其中，所述光电检测器配置成检测紫外和/或可见光。

4.根据权利要求1所述的检测器系统，其中，在所述检测器系统中不包括耦合光学器件。

5.根据权利要求1所述的检测器系统，其中，所述检测器系统包括在高效液相色谱系统中。

6.一种用于液相色谱的集成照射检测流动池的检测方法，包括：

从集成在流动池内的多个发光二极管（LED）中激活一个发光二极管；

基于来自与所述一个发光二极管相邻的参考光电二极管的信号来调整所述一个发光二极管的输出，所述一个发光二极管的输出穿过所述流动池的光学透明的第一壁进入所述流动池的样本室；和

经由连接到与所述流动池集成的检测室的一个或多个光电检测器，来检测通过所述流动池的与所述光学透明的第一壁相对的光学透明的第二壁而透过所述样本室的光的量，其中，在所述光学透明的第一壁和所述光学透明的第二壁之间设置流动通道；并且

通过控制器将可执行指令存储在非暂时性存储器中，当所述可执行指令被执行时，引起所述控制器：

激活多个发光二极管中的发光二极管以发射具有期望波长的光；并且

控制被激活的发光二极管的输出电平；

其中，所述多个发光二极管中的每一个与集成在所述流动池内的参考光电二极管相邻，所述参考光电二极管检测从所述光学透明的第一壁反射的光，并且，

其中，基于来自所述参考光电二极管的信号，以及进一步基于流动通道内的光吸收，并且基于所述光电检测器的最小阈值和最大阈值来控制被激活的发光二极管的输出电平。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述多个发光二极管中的每一个发光二极管发射不同波长的光。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述检测室是集成室，并且所述检测室的底表面至少部分地由所述光学透明的第二壁构成。

9.根据权利要求6所述的方法，还包括基于检测到的透过所述样本室的光的量来确定所述样本室内的样本的吸光度。

10.根据权利要求6所述的方法，其中，基于来自与所述一个发光二极管相邻的所述参考光电二极管的信号来调整所述一个发光二极管的输出包括调制所述一个发光二极管的输出，以使得由所述参考光电二极管测量的光的量保持恒定。

11.根据权利要求6所述的方法，进一步包括基于由所述一个或多个光电检测器根据信噪比测量的信号来调整所述一个发光二极管的输出电平。

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