CN110763640A - 一种积分球式吸收光谱仪 - Google Patents

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刘本康
林峰
于乃森
王利
赵慧琳
韩星
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Abstract

本发明公开了一种积分球式吸收光谱仪，属于光谱分析装置技术领域。包括，积分球支架，作为被测量样品的光吸收池并作为光发射均匀处理处的积分球，光路传输所使用的第一光纤、第二光纤和第三光纤，光谱仪，用于调节光源入射到积分球内部的光强大小的光强调节器以及为吸收光谱的测量提供原始光源的连续谱光源。本发明的有益效果是：可以充分克服传统吸收光谱仪在液体测量方面的灵敏度、准确性等特性方面的不足，从而大大提升仪器的性能。

Description

一种积分球式吸收光谱仪
技术领域
本发明涉及一种光谱分析装置，具体地说是一种可以实现准确测量溶液吸收光谱的积分球式吸收光谱仪。
背景技术
吸收光谱技术，又称为分光光度法是现代分析技术领域一种应用最为广泛的测试方法技术。随着经济的发展，人们生活质量的不断提升，分析技术尤其是吸收光谱技术除了在科研领域，比如材料科学，物理与化学，生物与医学等高端领域有着非常重要的应用之外，在与我们息息相关的食品卫生，环境安全等诸多民生领域也发挥着愈发重要的作用。
吸收光谱技术，给予朗伯比尔定律，通过测量物质的吸光度就可以根据被测量物质的特征光谱分析出物质的浓度信息，并且对被分析物质做出最终的诊断，具有高效、快速，低成本等突出优点，被广泛应用于科研以及日常生活的相关领域。但是，随着科技的发展，吸收光谱技术所伴随的技术水平也不断提升，随之而来的是对其相应的技术标准的要求也愈发严格。
传统的测量液相的吸收光谱技术往往选用单路，抑或极少量选用多路的方式来测量液相物质的灵敏度，这在一定程度上限制的被分析物质的灵敏度。虽然，应用于气体吸收光谱测量方向存在光腔衰荡、以及类似积分球等技术让其多次通过被测量物质从而提高其灵敏度，但是在液体方面的应用仍然极少。由于被分析物质尤其是液体物质的理化特性的各项异性，使得单通道或者多通道单方向光谱测量手段失去了全面准确测量物质的必要性，从而使得被测量物质的结果并非其真实的结果。
发明内容
本发明是鉴于以上的事实而做出的，其目的在于提供一种积分球式吸收光谱仪，这种吸收光谱仪可以在测量液体物质过程中具有比传统吸收光谱仪更加优良的灵敏度、准确性以及便捷性等特点。
本发明的技术方案是：一种积分球式吸收光谱仪，包括，积分球支架，作为被测量样品的光吸收池并作为光发射均匀处理处的积分球，光路传输所使用的第一光纤、第二光纤和第三光纤，光谱仪，用于调节光源入射到积分球内部的光强大小的光强调节器以及为吸收光谱的测量提供原始光源的连续谱光源；
积分球支架支撑固定所述积分球，所述积分球包括由积分球基底组成的空心球体，所述空心球体顶部和侧部分别设有样品支架和入射光孔，空心球体底部设有出射光孔，空心球体内壁设有积分球内涂层，空心球体内设有挡光板，所述挡光板位于出射光孔上方，所述入射光孔位于挡光板侧上方；
连续谱光源经第三光纤连接光强调节器，光强调节器经第二光纤连接入射光孔，出射光孔经第一光纤连接光谱仪；
所述连续谱光源采用卤素灯以及氘灯耦合而成，连续谱光源的光谱成分是180nm至1500nm。
积分球支架高度10cm-200cm。
所述积分球内涂层为白色，材质为硫酸钡或者聚四氟乙烯，积分球内涂层的厚度为0.1mm至5mm。
所述样品支架上通过螺栓可拆卸的固定有圆柱形样品池或者比色皿样品池，所述螺栓表面为白色。
所述挡光板表面设有白色涂层，所述白色涂层材质为硫酸钡或者聚四氟乙烯。
入射光孔与出射光孔的光孔盖上耦合有光纤快接头，所述光纤快接头为SMA或者FC接头，所述光孔盖内表面涂有白色涂层，所述涂层的材质为硫酸钡或者聚四氟乙烯。
所述第一光纤、第二光纤和第三光纤均为石英光纤，传输的光谱范围190nm至红外波段，纤芯直径为0.01mm至1.0mm。
所述空心球体为铝合金或不锈钢材质，空心球体直径为20mm至2500mm，所述积分球基底外表面涂有黑色涂层。
所述光谱仪的光谱探测范围是190nm至1100nm。
本发明的有益效果是：可以充分克服传统吸收光谱仪在液体测量方面的灵敏度、准确性等特性方面的不足，从而大大提升仪器的性能。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明采用氘灯与卤钨灯复合光源原理图；
图3为基于本发明测量硒化镉量子点的吸收光谱。
图中附图标记如下：1-积分球支架，2-积分球，2a-样品支架，2b-积分球基底，2c-积分球内涂层，2d-入射光孔，2e-挡光板，2f-出射光孔，3a-第一光纤，3b-第二光纤，3c-第三光纤，4-光谱仪，5-光强调节器，6-连续谱光源。
具体实施方式
下面结合附图1-3对本发明做进一步说明：
一种积分球式吸收光谱仪，包括，包括，积分球支架1，作为被测量样品的光吸收池并作为光发射均匀处理处的积分球2，光路传输所使用的第一光纤3a、第二光纤3b和第三光纤3c，光谱仪4，用于调节光源入射到积分球内部的光强大小的光强调节器5以及为吸收光谱的测量提供原始光源的连续谱光源6；积分球支架1支撑固定所述积分球2，所述积分球2包括由积分球基底2b组成的空心球体，所述空心球体顶部和侧部分别设有样品支架2a和入射光孔2d，空心球体底部设有出射光孔2f，空心球体内壁设有积分球内涂层2c，空心球体内设有挡光板2e，所述挡光板2e位于出射光孔2f上方，所述入射光孔2d位于挡光板2e侧上方；连续谱光源6经第三光纤3c连接光强调节器5，光强调节器5经第二光纤3b连接入射光孔2d，出射光孔2f经第一光纤3a连接光谱仪4；所述连续谱光源6采用卤素灯以及氘灯耦合而成，连续谱光源6的光谱成分是180nm至1500nm。所述积分球支架1高度10cm-200cm。所述积分球内涂层2c为白色，材质为硫酸钡或者聚四氟乙烯，积分球内涂层2c的厚度为0.1mm至5mm。所述样品支架2a上通过螺栓可拆卸的固定有圆柱形样品池或者比色皿样品池，所述螺栓表面为白色。所述挡光板2e表面设有白色涂层，所述白色涂层材质为硫酸钡或者聚四氟乙烯。入射光孔2d与出射光孔2f的光孔盖上耦合有光纤快接头，所述光纤快接头为SMA或者FC接头，所述光孔盖内表面涂有白色涂层，所述涂层的材质为硫酸钡或者聚四氟乙烯。所述第一光纤3a、第二光纤3b和第三光纤3c均为石英光纤，传输的光谱范围190nm至红外波段，纤芯直径为0.01mm至1.0mm。所述空心球体为铝合金或不锈钢材质，空心球体直径为20mm至2500mm，所述积分球基底2b外表面涂有黑色涂层。所述光谱仪4的光谱探测范围是190nm至1100nm。
作为本发明的一个实施例，积分球直径为15厘米，有铝合金制作而成的中空球体，其中外侧用金属氧化黑处理，内侧镀硫酸钡涂层，涂层厚度0.8毫米。积分球开3个通孔，其中一个连接样品支架，另外两个分别连接入射光纤和出射光纤。其中管线与光孔盖之间是SMA905光纤快接头，本实施例所使用的样品支架所固定的样品池是直径为5毫米，高度为30毫米的圆柱形样品池。采用的光源为氘灯与卤钨灯混合连续谱光源，通过调节衰减调节器的通光孔大小来调节光强。为了提高仪器的便携性，所采用的光谱仪为光纤光谱仪，分辨率0.2nm，每秒钟采用50次。所使用的光源为氘灯与卤钨灯的混合光源，实现可以测量光谱范围从190nm至1100nm。基于上述设置，利用硒化镉量子点为被测试对象测试了其吸收光谱，具体的得到的不同尺寸的量子点的吸收光谱如图3所示。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种积分球式吸收光谱仪，其特征在于，包括，积分球支架(1)，作为被测量样品的光吸收池并作为光发射均匀处理处的积分球(2)，光路传输所使用的第一光纤(3a)、第二光纤(3b)和第三光纤(3c)，光谱仪(4)，用于调节光源入射到积分球内部的光强大小的光强调节器(5)以及为吸收光谱的测量提供原始光源的连续谱光源(6)；
积分球支架(1)支撑固定所述积分球(2)，所述积分球(2)包括由积分球基底(2b)组成的空心球体，所述空心球体顶部和侧部分别设有样品支架(2a)和入射光孔(2d)，空心球体底部设有出射光孔(2f)，空心球体内壁设有积分球内涂层(2c)，空心球体内设有挡光板(2e)，所述挡光板(2e)位于出射光孔(2f)上方，所述入射光孔(2d)位于挡光板(2e)侧上方；
连续谱光源(6)经第三光纤(3c)连接光强调节器(5)，光强调节器(5)经第二光纤(3b)连接入射光孔(2d)，出射光孔(2f)经第一光纤(3a)连接光谱仪(4)；
所述连续谱光源(6)采用卤素灯以及氘灯耦合而成，连续谱光源(6)的光谱成分是180nm至1500nm。
2.根据权利要求1所述的积分球式吸收光谱仪，其特征在于，所述积分球支架(1)高度10cm-200cm。
3.根据权利要求1所述的积分球式吸收光谱仪，其特征在于，所述积分球内涂层(2c)为白色，材质为硫酸钡或者聚四氟乙烯，积分球内涂层(2c)的厚度为0.1mm至5mm。
4.根据权利要求1所述的积分球式吸收光谱仪，其特征在于，所述样品支架(2a)上通过螺栓可拆卸的固定有圆柱形样品池或者比色皿样品池，所述螺栓表面为白色。
5.根据权利要求1所述的积分球式吸收光谱仪，其特征在于，所述挡光板(2e)表面设有白色涂层，所述白色涂层材质为硫酸钡或者聚四氟乙烯。
6.根据权利要求1所述的积分球式吸收光谱仪，其特征在于，入射光孔(2d)与出射光孔(2f)的光孔盖上耦合有光纤快接头，所述光纤快接头为SMA或者FC接头，所述光孔盖内表面涂有白色涂层，所述涂层的材质为硫酸钡或者聚四氟乙烯。
7.根据权利要求1所述的积分球式吸收光谱仪，其特征在于，所述第一光纤(3a)、第二光纤(3b)和第三光纤(3c)均为石英光纤，传输的光谱范围190nm至红外波段，纤芯直径为0.01mm至1.0mm。
8.根据权利要求1所述的积分球式吸收光谱仪，其特征在于，所述空心球体为铝合金或不锈钢材质，空心球体直径为20mm至2500mm，所述积分球基底(2b)外表面涂有黑色涂层。
9.根据权利要求1所述的积分球式吸收光谱仪，其特征在于，所述光谱仪(4)的光谱探测范围是190nm至1100nm。
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