CN110702825A - 一种降低多通道检测器噪声和漂移的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低多通道检测器噪声和漂移的装置及方法，该装置包括光源系统以及分光系统，光源系统与分光系统连接，并且光源系统发出的光经过分光系统分光后形成若干束入射光，分光系统连接有若干路光路，其中一路光路为检测光路，另外的光路为参比光路，检测光路以及参比光路分别通过光路切换系统连接探测模块；光路切换系统包括驱动机构以及通过驱动机构驱动的往复运动组件，检测光路的出光端以及参比光路的出光端分别固定安装在往复运动组件上。本发明的装置和方法，可以给出实时的参比光强，从而可以抵消系统波动等干扰因素的影响，避免对吸光度的检测产生干扰。

Description

一种降低多通道检测器噪声和漂移的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种超高效液相色谱技术，特别涉及一种降低多通道检测器噪声和漂移的装置及方法。
背景技术
二级管阵列检测器是一种通用、高效的多通道检测器，在超高效液相色谱系统中，二极管阵列检测器通常配备池体积小、光程长的波导流通池，来进行流通池中样品吸光度的检测，以适应超高效液相色谱系统压力高，进样量小，检测快速等特点。目前使用的波导流通池，利用某些折射率比常见流动相低的材料制成管路，管路内部流过被测物质，使用光纤引入入射光，使光在管路内壁上发生全发射，达到减小杂散光和光能量损失的目的，这种结构可以保证在减少池体积的同时，具备较长的光程，以提高吸光度信号量。但是在超高效液相色谱系统中，光源供电电源的波动、系统温度的变化、光源耦合到光纤中的光通量发生变化等，都会带来长期的漂移和短期的噪声，从而对吸光度的检测产生干扰。
发明内容
为了解决上述现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种降低多通道检测器噪声和漂移的装置及方法，采用该装置和方法，可以给出实时的参比光强，从而可以抵消系统波动等干扰因素的影响，避免对吸光度的检测产生干扰。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：一种降低多通道检测器噪声和漂移的装置，包括光源系统以及分光系统，所述光源系统与分光系统连接，并且所述光源系统发出的光经过所述分光系统分光后形成若干束入射光，所述分光系统连接有若干路光路，其中一路光路为检测光路，另外的光路为参比光路，所述检测光路以及参比光路分别通过光路切换系统连接探测模块；
所述光路切换系统包括驱动机构以及通过所述驱动机构驱动的往复运动组件，所述检测光路的出光端以及参比光路的出光端分别固定安装在所述往复运动组件上，并通过往复运动组件实现往复运动，所述光路切换系统还包括遮光组件，所述遮光组件与探测模块对齐，所述检测光路以及参比光路的出光端分别通过往复运动组件以及遮光组件将光束传输到所述探测模块中。
可选的，所述光源系统包括灯室以及安装在灯室内的光源，所述灯室内还安装有聚焦镜，所述光源在灯室内射出的光通过聚焦镜聚焦后被传输至分光系统。
可选的，所述检测光路包括液芯波导流通池，所述液芯波导流通池内通入第一流动相溶液，所述第一流动相溶液中添加有样品，液芯波导流通池的两端分别设有第一接收端光纤以及第一发射端光纤，所述第一接收端光纤与所述往复运动组件连接，所述第一发射端光纤与分光系统的出光端连接。
可选的，所述参比光路包括容器以及装在容器中的第二流动相溶液，第二流动相溶液与第一流动相溶液的组分一致；
所述容器的两端分别设有第二接收端光纤以及第二发射端光纤，所述第二接收端光纤与所述往复运动组件连接，所述第二发射端光纤与分光系统的出光端连接。
可选的，所述分光系统采用光纤分束器。
可选的，所述探测模块包括基体以及安装在基体上的分光器、阵列检测器，所述遮光组件、分光器、阵列检测器呈直线排列。
可选的，所述遮光组件包括遮光板，所述遮光板的中部设有一条狭缝。
本发明还提供一种降低多通道检测器噪声和漂移的方法，包括以下步骤：
S1、光源系统发出的光束射入分光系统，光束经过分光系统分光后形成若干束入射光，入射光分别传输至检测光路和参比光路；
S2、检测光路和参比光路的入射光在光路切换系统的作用下，依次反复交替的射入探测模块；
S3、根据朗伯比尔定律，根据公式A＝Log(I0/I)计算吸光度；式中，A为吸光度，I0是入射光穿过参比光路后的参比光强，I是入射光穿过检测光路后的检测光强；
其中，所述光路切换系统包括驱动机构以及通过所述驱动机构驱动的往复运动组件，所述检测光路的出光端以及参比光路的出光端分别固定安装在所述往复运动组件上，并通过往复运动组件实现往复运动，所述光路切换系统还包括遮光组件，所述遮光组件与探测模块对齐，所述检测光路以及参比光路的出光端分别通过往复运动组件以及遮光组件将光束传输到所述探测模块中。
可选的，所述检测光路中设有包含样品的流动相的流路，并使检测光路通过含有样品的流动相的流路。
可选的，所述参比光路中设有不含样品的流动相的溶液，并使参比光路通过不含样品的流动相的溶液。
采用上述的装置及方法，在对吸光度进行检测时，参比光路与检测光路可同时进行测量，从而获得与检测光强I同时产生的参比光强I0，避免光强信号的漂移和波动对样品吸光度的检测产生影响。
附图说明
图1是本发明的光路结构示意图；
图2是本发明的一种往复运动组件的结构简图；
图3是图2的右视图；
图4是本发明的另一种往复运动组件的结构简图；
图5是图4的左视图；
图6是本发明的导轨与滑块的装配截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
在现有技术中，二极管阵列检测器可实现多波长通道检测，由光源发出的光汇聚后通过流通池，被样品吸收，然后再经色散元件(如光栅)进行分光，由多通道检测元件同时检测色散范围内所有波长的光信号，因此在一次进样过程中，给出全波长范围的色谱检测结果，可以同时给出样品吸收的光谱和色谱信息。在对样品浓度的检测，主要依据朗伯比尔定律，即吸光度A＝Log(I0/I)，吸光度A与样品的浓度成正比，在吸光度A的计算中需要扣除参考光I0。现有的多通道检测器为单光路结构，因而将进样初期测定的光信号定义为参考光强I0，然而，这种方式下参考光和信号光往往不是同时测量，参比光强I0产生在检测光强I之前，在通常为数分钟的进样过程中，超高效色谱系统中如果引起了光通量变化，就会导致信号漂移和波动，使得计算出的吸光度偏离样品吸收的真实值。基于此，本实施例提供一种降低多通道检测器噪声和漂移的装置及方法，该装置及方法能够提供实时参比光强I0，从而可以抵消系统波动等干扰因素的影响，避免对吸光度的检测产生干扰。
如图1所示，本实施例公开了一种降低多通道检测器噪声和漂移的装置，包括光源系统1以及分光系统2，光源系统1与分光系统2连接，并且光源系统1发出的光经过分光系统2分光后形成若干束入射光，分光系统2连接有若干路光路，其中一路光路为检测光路3，另外的光路为参比光路4，检测光路3以及参比光路4分别通过光路切换系统6连接探测模块5，当然，该降低多通道检测器噪声和漂移的装置还包括用于集成上述光源系统1、分光系统2、检测光路3、参比光路4、探测模块5、光路切换系统6的载体9。
在本实施例中，光源系统1包括灯室101以及安装在灯室内的光源102，光源102可采用氘灯，灯室101内还安装有聚焦镜103，光源102在灯室101内射出的光通过聚焦镜103聚焦后被传输至分光系统2。
在本实施例中，检测光路3用于光路通过含有样品的流动相，以便于对样品的吸光度进行检测。具体的，检测光路3包括液芯波导流通池301，液芯波导流通池301内通入第一流动相溶液，第一流动相溶液中添加有样品，液芯波导流通池301的两端分别设有第一接收端光纤302以及第一发射端光纤303，第一接收端光纤302与光路切换系统6连接，第一发射端光纤303与分光系统2的出光端连接。
在本实施例中，参比光路4用于实时检测参比光强I0。具体的，参比光路4包括用于盛装流动相的容器401以及装在容器中的第二流动相溶液，第二流动相溶液与第一流动相溶液的组分一致，也就是说，第一流动相溶液与第二流动相溶液相比，两者的区别仅在于，第一流动相溶液中含有样品，而第二流动相溶液中不含样品。
容器401的两端分别设有第二接收端光纤402以及第二发射端光纤403，第二接收端光纤402与光路切换系统6连接，第二发射端光纤403与分光系统2的出光端连接。
在本实施例中，分光系统2采用光纤分束器，另外，在本实施例中，参比光路4可仅设有一路，即在本实施例中，通过光源102发出的光信号，经过分光系统2的分光后形成两路光路，一路为检测光路3，另一路为参比光路4。
在本实施例中，探测模块5包括基体以及安装在基体上的分光器501、阵列检测器502，光路切换系统6与分光器501、阵列检测器502呈直线排列。
在本实施例中，光路切换系统6包括驱动机构601以及通过驱动机构601驱动的往复运动组件602，检测光路3的出光端以及参比光路4的出光端分别固定安装在往复运动组件602上，并通过往复运动组件602实现往复运动，光路切换系统6还包括遮光组件603，遮光组件603与探测模块5对齐，检测光路3以及参比光路4的出光端分别通过往复运动组件602以及遮光组件603将光束传输到探测模块5中。
具体的，在本实施例中，遮光组件603包括遮光板6031，遮光板6031的中部设有一条狭缝6032，用于透过光束。
在本实施例中，驱动机构601可采用电机，往复运动组件602包括扇形板6021，扇形板6021通过连接件6022与电机的输出轴传动连接，使扇形板6021在电机以及连接件6022的作用下来回快速摆动。由于第一接收光纤302和第二接收光纤402分别固定安装在扇形板6021上，因而在扇形板6021的驱动下，第一接收光纤302和第二接收光纤402也在来回摆动，而遮光板6031是固定不动的，因而第一接收光纤302发出的光束以及第二接收光纤402发出的光束会快速依次交替的通过狭缝6032而传输到分光器501中。
在本实施例中，如图2、3所示，连接件6022包括第一转盘7，第一转盘7的表面固定有偏心的第一驱动柱701，在扇形板6021上开设有沿径向设置的第一长条孔8，扇形板6021的底部转动连接在本实施例的载体9的相应位置上，并使第一驱动柱701装配在第一长条孔8内，当电机工作时，第一驱动柱701则驱动扇形板6021来回摆动，在本实施例中，遮光组件603的狭缝6032设于第一接收光纤302和第二接收光纤402的运行轨迹上。
当然，在另一实施例中，也可采用其他驱动方式的往复运动组件602，来实现第一接收光纤302发出的光束以及第二接收光纤402发出的光束来回交替穿过狭缝6032。例如，如图4、5和6所示，往复运动组件602包括一滑块6023以及用于该滑块6023来回移动的导轨6024，第一接收光纤302以及第二接收光纤402分别固定安装在滑块6023上，此时，遮光组件603与滑块6023对齐，并使狭缝6032与滑块6023对齐，使第一接收光纤302以及第二接收光纤402发出的光束能够通过狭缝6032。滑块6023的中部连接有一连接板6025，连接板6025上开设有第二长条孔10，并在滑块6023的中部再固定安装有第三驱动柱11，连接板6025的底部与载体9转动连接，而电机的输出轴上固定安装有第二转盘12，并在该第二转盘12的表面定有偏心的第二驱动柱1201，在连接时，使第二驱动柱1201与第二长条孔10装配，另外，在连接板6025的顶部还固定安装第三长条孔1202，并使第三驱动柱11装配在第三长条孔1202内。当电机启动时，电机驱动连接板6025来回摆动，使连接板6025带动滑块6023沿导轨6024直线来回移动，从而使第一接收光纤302和第二接收光纤402发出的光束来回交替的穿过狭缝6032。
本实施例中，采用上述装置来降低多通道检测器噪声和漂移的过程如下：
S1、氘灯在灯室101内发出光束，该光束经过聚焦镜103的聚焦后，被传输到光束分光器中，经过光束分光器的分光后，形成两路入射光，该两路入射光分别通过光纤进入检测光路3和参比光路4；
S2、两路的入射光分别经检测光路3和参比光路4的4后，在光路切换系统6的作用下，依次反复交替的射入探测模块5；
探测模块5中的分光器501在接收到光信号后，将复合光按角度分呈单色光，并且将这些单色光照射到阵列检测器502上，阵列检测器502的不同像素接收不同角度出射的单色光，并将光信号转化为电信号进行检测；
S3、根据朗伯比尔定律，根据公式A＝Log(I0/I)计算样品的吸光度，式中，A为吸光度，I0是入射光穿过参比光路后的参比光强，I是入射光穿过检测光路后的检测光强。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本发明的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种降低多通道检测器噪声和漂移的装置，其特征在于，包括光源系统以及分光系统，所述光源系统与分光系统连接，并且所述光源系统发出的光经过所述分光系统分光后形成若干束入射光，所述分光系统连接有若干路光路，其中一路光路为检测光路，另外的光路为参比光路，所述检测光路以及参比光路分别通过光路切换系统连接探测模块；
所述光路切换系统包括驱动机构以及通过所述驱动机构驱动的往复运动组件，所述检测光路的出光端以及参比光路的出光端分别固定安装在所述往复运动组件上，并通过往复运动组件实现往复运动，所述光路切换系统还包括遮光组件，所述遮光组件与探测模块对齐，所述检测光路以及参比光路的出光端分别通过往复运动组件以及遮光组件将光束传输到所述探测模块中。
2.根据权利要求1所述的降低多通道检测器噪声和漂移的装置，其特征在于，所述光源系统包括灯室以及安装在灯室内的光源，所述灯室内还安装有聚焦镜，所述光源在灯室内射出的光通过聚焦镜聚焦后被传输至分光系统。
3.根据权利要求1所述的降低多通道检测器噪声和漂移的装置，其特征在于，所述检测光路包括液芯波导流通池，所述液芯波导流通池内通入第一流动相溶液，所述第一流动相溶液中添加有样品，液芯波导流通池的两端分别设有第一接收端光纤以及第一发射端光纤，所述第一接收端光纤与所述往复运动组件连接，所述第一发射端光纤与分光系统的出光端连接。
4.根据权利要求3所述的降低多通道检测器噪声和漂移的装置，其特征在于，所述参比光路包括容器以及装在容器中的第二流动相溶液，第二流动相溶液与第一流动相溶液的组分一致；
所述容器的两端分别设有第二接收端光纤以及第二发射端光纤，所述第二接收端光纤与所述往复运动组件连接，所述第二发射端光纤与分光系统的出光端连接。
5.根据权利要求1所述的降低多通道检测器噪声和漂移的装置，其特征在于，所述分光系统采用光纤分束器。
6.根据权利要求1所述的降低多通道检测器噪声和漂移的装置，其特征在于，所述探测模块包括基体以及安装在基体上的分光器、阵列检测器，所述遮光组件、分光器、阵列检测器呈直线排列。
7.根据权利要求6所述的降低多通道检测器噪声和漂移的装置，其特征在于，所述遮光组件包括遮光板，所述遮光板的中部设有一条狭缝。
8.一种降低多通道检测器噪声和漂移的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、光源系统发出的光束射入分光系统，光束经过分光系统分光后形成若干束入射光，入射光分别传输至检测光路和参比光路；
S2、检测光路和参比光路的入射光在光路切换系统的作用下，依次反复交替的射入探测模块；
S3、根据朗伯比尔定律，根据公式A＝Log(I0/I)计算吸光度；式中，A为吸光度，I0是入射光穿过参比光路后的参比光强，I是入射光穿过检测光路后的检测光强；
其中，所述光路切换系统包括驱动机构以及通过所述驱动机构驱动的往复运动组件，所述检测光路的出光端以及参比光路的出光端分别固定安装在所述往复运动组件上，并通过往复运动组件实现往复运动，所述光路切换系统还包括遮光组件，所述遮光组件与探测模块对齐，所述检测光路以及参比光路的出光端分别通过往复运动组件以及遮光组件将光束传输到所述探测模块中。
9.根据权利要求8所述的降低多通道检测器噪声和漂移的方法，其特征在于，所述检测光路中设有包含样品的流动相的流路，并使检测光路通过含有样品的流动相的流路。
10.根据权利要求9所述的降低多通道检测器噪声和漂移的方法，其特征在于，所述参比光路中设有不含样品的流动相的溶液，并使参比光路通过不含样品的流动相的溶液。
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