CN110346317A - 紫外可见荧光光谱仪 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种紫外可见荧光光谱仪。其包括光源，用于发出覆盖全波段的入射光；单色器用于将所述入射光转换为目标频率的单色光射出；聚焦装置用于聚焦所述单色光；设置在聚焦后的所述单色光的光路上的荧光检测池和透射检测池，分别用于盛装待荧光检测的样品和待透射检测的样品；荧光检测器用于检测激发的荧光信号；透射检测器用于检测紫外光信号；信号处理器分别与所述荧光检测器和所述透射检测器连接，用于处理所述荧光信号和紫外光信号；控制器分别与所述光源以及单色仪连接，用于控制所述光源发光以及控制所述单色器射出的单色光的目标频率。
Description
技术领域
本发明涉及检测设备技术领域，尤其涉及一种紫外可见荧光光谱仪。
背景技术
现有的光学分析或者光谱分析方法被广泛的应用在各个领域的物质定量或者半定量测定。例如对各种水体中的石油类或者动物植物油、餐饮油烟等污染物的分析测定。
在实现本发明过程中，发明人发现相关技术存在以下问题：现有的检测仪器主要集中在单可见光或单紫外光检测。部分的紫外可见荧光光谱仪可以实现单荧光检测功能。还有一些可以兼具更多波长的紫外可见紫外可见荧光光谱仪。但是，这些紫外可见荧光光谱仪的功能仍然比较单一，无法很好的满足用户日渐增长的使用需求，难以兼顾不同的使用场景。
发明内容
针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种具备紫外可见光检测和荧光检测的紫外可见荧光光谱仪，以解决现有的检测仪器功能单一，难以满足用户使用需求的问题。
本发明实施例的第一方面提供一种紫外可见荧光光谱仪。所述紫外可见荧光光谱仪包括：光源；所述光源用于发出覆盖全波段的入射光；单色器；所述单色器用于将所述入射光转换为目标频率的单色光射出；聚焦装置，所述聚焦装置用于聚焦所述单色光；检测池，所述检测池包括设置在聚焦后的所述单色光的光路上的荧光检测池和透射检测池，分别用于盛装待荧光检测的样品和待透射检测的样品；荧光检测器，所述荧光检测器设置在所述荧光检测池相对的位置，用于检测激发的荧光信号；透射检测器，所述透射检测器设置在所述透射检测池相向的位置，用于检测紫外光信号；信号处理器，所述信号处理器分别与所述荧光检测器和所述透射检测器连接，用于处理所述荧光信号和紫外光信号；控制器，所述控制器分别与所述光源以及单色仪连接，用于控制所述光源发光以及控制所述单色器射出的单色光的目标频率。
可选地，所述紫外可见荧光光谱仪还包括：调制器和第一聚焦镜片；所述调制器与所述控制器连接，所述光源发出的光依次经过所述调制器和第一聚焦镜片后，形成入射光进入所述单色器。
可选地，所述单色器包括入射夹缝、出射夹缝、光栅、第一准直镜以及第二准直镜；所述入射光从所述入射夹缝进入，依次经过所述第一准直镜、光栅以及第二准直镜后，转换为单色光从所述出射夹缝射出。
可选地，，所述单色器还包括电机；所述光栅安装在旋转机构上，受所述电机驱动以改变角度；所述控制器与所述电机连接，通过所述电机控制所述光栅的旋转角度。
可选地，所述光栅为密度1200线/mm的衍射光栅；所述单色器为C-T消色差单色器。
可选地，所述电机通过滚珠丝杆驱动所述光栅的旋转。
可选地，所述紫外可见荧光光谱仪还包括参比电路检测器，所述参比电路检测器设置在所述出射狭缝相对的位置，用于检测判断光源的偏移和衰减。
可选地，所述荧光检测器为光电倍增管；所述透射检测器为硅光二极管或者光电倍增管。
可选地，所述光源为氙灯，覆盖200nm至800nm的波长。
可选地，在所述荧光检测池与所述荧光检测器之间和所述透射检测池与所述透射检测器之间分别设置有第一透镜组和第二透镜组；通过所述第一透镜组和所述第二透镜组，提升到达所述荧光检测器和所述透射检测器的信号能量。
本发明实施例提供了一种多功能紫外可见荧光光谱仪，可以将光路从可见光到紫外光全覆盖。因此，既可以做透射检测，又可以做荧光散射检测。两者光路的兼容设计结构，覆盖范围广。另外，针对不同的测试方法，该多功能紫外可见荧光光谱仪可以选择在特定的测试波长下，完成相应的检测。
附图说明
图1为本发明实施例的紫外可见荧光光谱仪的一个实施例示意图；
图2为本发明实施例的上位机的软件架构的一个实施例示意图。
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，本领域技术人员在没有作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。
需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
图1为本发明实施例提供的紫外可见荧光光谱仪的结构示意图。如图1 所示，所述紫外可见荧光光谱仪包括：光源11、单色器12、聚焦装置13、荧光检测池14、透射检测池15、荧光检测器16、透射检测器17、信号处理器 18以及控制器19。
其中，所述光源11用于发出覆盖全波段的入射光。具体的，所述光源为 150W的氙灯，覆盖200nm至800nm的波长，通过斩波将光源调制成脉冲光源，使光电倍增管消除暗电流产生的背景信号。
较佳的是，还可以使用镀有加强铝膜的反射镜，保证紫外区段足够的反射率，尽量消除色差。
所述单色器12是光分离器件，用于将所述入射光转换为目标频率的单色光射出。所述聚焦装置13用于聚焦所述单色光。
所述荧光检测池14和透射检测池15均设置在聚焦后的所述单色光的光路上，分别用于盛装待荧光检测的样品和待透射检测的样品，完成紫外可见光和荧光检测。
具体的，该荧光检测池是1cm，四通的比色池。而透射检测池15是2cm，允许平行光通过的比色池。
如图1所示，所述荧光检测器16设置在所述荧光检测池14相对的位置，用于检测激发的荧光信号。所述透射检测器17设置在所述透射检测池15相向的位置，用于检测紫外光信号。
具体的，所述荧光检测器选用高灵敏度的光电倍增管。所述透射检测器则可以根据需求或者成本要求，选择使用硅光二极管或者光电倍增管。
在一些实施例中，在所述荧光检测池与所述荧光检测器之间和所述透射检测池与所述透射检测器之间分别设置有第一透镜组20和第二透镜组21。
通过所述第一透镜组20和所述第二透镜组21，可以尽可能的提升到达所述荧光检测器和所述透射检测器的信号能量。
所述信号处理器18分别与所述荧光检测器和所述透射检测器连接，用于处理所述荧光信号和紫外光信号。
具体的，所述信号处理器18通过跨导放大器进行电流转电压电路，用高速AD进行完整的数模转换任务，同步采集方案设计思路，斩波脉冲驱动采集命令，触发采集并缓存到MCU中，并实时发送给上位机，进行数据采集。
所述控制器19是控制核心。其分别与所述光源以及单色仪连接，用于控制所述光源发光以及控制所述单色器射出的单色光的目标频率。
在一些实施例中，所述紫外可见荧光光谱仪还包括：调制器22和第一聚焦镜片13。所述调制器22与所述控制器19连接，完成对光源的调制。所述第一聚焦镜片13聚焦光源发出的光。
所述光源11发出的光依次经过所述调制器22和第一聚焦镜片13后，形成入射光进入所述单色器。
在另一些实施例中，所述紫外可见荧光光谱仪还包括参比电路检测器23，所述参比电路检测器设置在所述出射狭缝相对的位置，可以用于检测判断光源的偏移和衰减，提示用户进行零点修正。当然，也可以通过上位机的软件算法，进行自动零点校准功能。
在日常使用时，紫外可见荧光光谱仪还需要与上位机相配合以完成检测任务。例如，检测器接收到的信号经过信号处理器处理后被送到上位机，上位机经过运算后显示最终的检测结果。
具体的，该上位机可以是任何类型，能够满足使用需求的计算机。图2 为本发明实施例提供的上位机的软件架构示意图。
如图2所示，上位机包括空白管理模块210、标准曲线管理模块220、检测数据管理模块230、软件设置模块240以及样品检测模块250等若干个功能模块。
所述空白管理模块210可以用于管理多个保存的空白数据。所述标准曲线管理模块220可以用于管理保存若干个标准曲线，进行添加、更改和删除的操作。
所述检测数据管理模块230可以用于查询、修改、删除、导出、打印以及预览已有检测数据的功能。所述软件设置模块240是仪器参数和样品检测参数的设置、保存、读取以及修改等操作的功能模块。
所述样品检测模块250是运行核心模块，提供多种检测模式，例如进行空白检测、制作标准曲线以及进行样品检测，显示检测结果等。
请继续参阅图1，所述单色器12具体可以包括：入射夹缝121、出射夹缝122、光栅123、第一准直镜124以及第二准直镜125。
具体的，所述光栅123为密度1200线/mm的衍射光栅，所述单色器为 C-T消色差单色器。
在一些实施例中，所述单色器12还包括电机126以及旋转机构127。所述光栅123安装在旋转机构127上，受所述电机126驱动以改变角度。具体的，所述电机通过滚珠丝杆驱动所述光栅的旋转，可以快速完成扫描，重复性高。
在使用过程中，所述入射光从所述入射夹缝121进入，依次经过所述第一准直镜124、光栅123以及第二准直镜125后，转换为单色光从所述出射夹缝122射出。
所述控制器19与所述电机126连接。在波长定位时，由上位机发送波长定位命令，控制器19通过命令传输启动以及波长命令控制步进电机126运行，并运动到定点波长位置(步进电机126可以通过驱动器的细分功能实现精确控制)通过所述电机126控制所述光栅的旋转角度，从而改变射出的单色光的频率，定位到目标波长。
在较佳实施例中，整个光学系统的光路可以采用双光束的形式以尽可能的降低因为光源不稳定而带来的影响。另外，光学系统安装设置在一体化设计的底台上，从而有效的减小外界震动的干扰。
该紫外可见荧光光谱仪能够满足生活卫生饮用水标准中，水中油的最低浓度值(国家水环境质量标准中浓度值)的检测，支持采用紫外分光光度法在225nm处测定吸光度值和荧光分光光度法在激发波长为310nm，发射波长为360nm条件下测定荧光强度值等的两种检测方式。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及本发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种紫外可见荧光光谱仪，其特征在于，包括：
光源；所述光源用于发出覆盖全波段的入射光；
单色器；所述单色器用于将所述入射光转换为目标频率的单色光射出；
聚焦装置，所述聚焦装置用于聚焦所述单色光；
检测池，所述检测池包括设置在聚焦后的所述单色光的光路上的荧光检测池和透射检测池，分别用于盛装待荧光检测的样品和待透射检测的样品；
荧光检测器，所述荧光检测器设置在所述荧光检测池相对的位置，用于检测激发的荧光信号；
透射检测器，所述透射检测器设置在所述透射检测池相向的位置，用于检测紫外光信号；
信号处理器，所述信号处理器分别与所述荧光检测器和所述透射检测器连接，用于处理所述荧光信号和紫外光信号；
控制器，所述控制器分别与所述光源以及单色仪连接，用于控制所述光源发光以及控制所述单色器射出的单色光的目标频率。
2.根据权利要求1所述的紫外可见荧光光谱仪，其特征在于，还包括：调制器和第一聚焦镜片；
所述调制器与所述控制器连接，所述光源发出的光依次经过所述调制器和第一聚焦镜片后，形成入射光进入所述单色器。
3.根据权利要求1所述的紫外可见荧光光谱仪，其特征在于，所述单色器包括入射夹缝、出射夹缝、光栅、第一准直镜以及第二准直镜；
所述入射光从所述入射夹缝进入，依次经过所述第一准直镜、光栅以及第二准直镜后，转换为单色光从所述出射夹缝射出。
4.根据权利要求3所述的紫外可见荧光光谱仪，其特征在于，所述单色器还包括电机；所述光栅安装在旋转机构上，受所述电机驱动以改变角度；所述控制器与所述电机连接，通过所述电机控制所述光栅的旋转角度。
5.根据权利要求3所述的紫外可见荧光光谱仪，其特征在于，所述光栅为密度1200线/mm的衍射光栅；所述单色器为C-T消色差单色器。
6.根据权利要求3所述的紫外可见荧光光谱仪，其特征在于，所述电机通过滚珠丝杆驱动所述光栅的旋转。
7.根据权利要求3所述的紫外可见荧光光谱仪，其特征在于，还包括参比电路检测器，所述参比电路检测器设置在所述出射狭缝相对的位置，用于检测判断光源的偏移和衰减。
8.根据权利要求1所述的紫外可见荧光光谱仪，其特征在于，所述荧光检测器为光电倍增管；所述透射检测器为硅光二极管或者光电倍增管。
9.根据权利要求1所述的紫外可见荧光光谱仪，其特征在于，所述光源为氙灯，覆盖200nm至800nm的波长。
10.根据权利要求1所述的紫外可见荧光光谱仪，其特征在于，在所述荧光检测池与所述荧光检测器之间和所述透射检测池与所述透射检测器之间分别设置有第一透镜组和第二透镜组；
通过所述第一透镜组和所述第二透镜组，提升到达所述荧光检测器和所述透射检测器的信号能量。
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