CN113544479A - 分光光度计 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学仪器领域，并且旨在用于工业实验室的分析和各种材料光谱特性的分析研究中的科学研究目的。技术结果是提高了角度相关性测量和复杂棱镜测量的质量和准确性。一种分光光度计，包括外壳(1)、测量隔室(2)和单色辐射源(3)，其中安装有：辐射源(4)；单色器(5)；偏振器组件(6))；反射镜元件(7)；具有光电探测器(12)与透镜(13)的组件(8)的测量通道；具有光电探测器(14)与透镜(15)的组件(9)的参考通道；具有空心旋转轴(16)和样本(11)的旋转物体台(10)；和用于利用垂直旋转轴(17)移动光电探测器(12)的测量通道的组件(8)的装置。在进行测量时，分光光度计的旋转物体台(10)能够提供样本(11)的三次曝光。
Description
技术领域
本发明涉及光学仪器领域，并且旨在用于工业实验室中的分析和用于各种材料的光谱特性的分析研究中的科学研究目的。
背景技术
从现有技术中，已知各种类型的分光光度计在结构上由安装在一个外壳中的光学-机械和电子组件组成，而它们的一般工作原理是基于测量穿过所研究物体的辐射强度与未穿过该物体的辐射强度的比率。通常，装置还配备有附件[1,2,3]。
Cary 7000分光光度计[1]配备了一个额外的两层检测器，其有能力在样本周围移动，并被放置在360度旋转台上的附件中心。附件还可以提供反射测量，并可作为光纤探头或用于其他目的。
Agilent Cary 60分光光度计[2]配备Czerny-Turner型单色器，并且具有190-1100nm的工作波长范围、1.5nm的固定波长带。Cary 60的设计使用成对的Si二极管检测器和石英涂层光学器件，它提供高达24,000nm/min的光谱扫描速度、高达每秒80次的数据采样率，该装置当测量暂停时允许波长调谐并且它对环境光不敏感。Agilent Cary 60使用Windows PC进行集中控制。
从所周知的UVI范围单光束分光光度计SF-56[3]，可在操作员指定的波长下对一个或多个样本的液体和固体透明物质的光谱透射率进行自动单次和多次测量，具有指定的测量周期之间的时间间隔、概览扫描和在视频监视器上输出光谱的指定部分以进行定性分析、进行动力学测量和测量结果的数学处理，包括光密度和浓度的计算，以及计算所研究对象的颜色特征。分光光度计受到控制，并且测量结果使用带有功能键盘、显示器和打印机的专用控制器，或使用外部IBM兼容计算机进行处理。
已知类似方案的缺点是在测量期间在物体台上移动样本的能力有限，因此，这会降低装置的功能性，并排除了在不使用特殊附件的情况下测量样本辐射的透射或反射的可能性.
有一种具有可移动光学元件的已知分光光度计[4]。该分光光度计包含一个用于去除高阶光的滤光器，作为这样的元件并且以这样的方式它由用于旋转衍射光栅的驱动机构驱动，无需特殊驱动。滤光器或其他装置的控制电路，用作光路中可拆卸插入的机构，是通过使用专用软件来实现的。该机构具有与光谱仪衍射光栅集成并由衍射光栅旋转的驱动杆。从动臂用于支撑光学元件，其位置可以分离光路。驱动杆位于波长枢转范围外的枢转角度范围内与驱动臂接触的位置，扫描衍射光栅。驱动杆被配置为通过与驱动臂接触而被驱动并且被移位以在光路上的位置和光路外的位置之间移动光学元件。
类似方案的缺点是由滤光器的控制电路和用作光路中可拆卸插入物的机构的其他装置提供的样本移动自由度有限。
作为原型采用的具有两束光束分离的分光光度计[5]，最接近当前的发明。分光光度计的光束分离装置包含一个带有测量隔室的外壳，其中安装了带有反射部件的光学系统，电机，旋转轴，该旋转轴被制成可以相对于旋转轴的中心进行额外的旋转。光学系统包括辐射源、单色器、将单色器发出的光束分成具有光电探测器组件的测量通道和具有光电探测器组件的参考通道的反射镜元件，以及放置在旋转物体台上用于在测量期间移动样本的一组装置。在这种情况下，旋转物体台配备了三种结构；第一结构是打算用于光束直接通过的透光部件，第二结构为反射光束的反射部件，而第三结构设计为阻挡光束并吸收光束的暗部件。透光部、反射部和暗部以预定顺序围绕圆周分布。旋转盘还包含绕旋转轴的中心旋转的旋转元件。旋转元件配备用于旋转周期的测量通孔或凹部。旋转周期由多个通孔或凹部和多个旋转周期决定。通孔开口或凹部沿转动部件的边缘均匀分布，另外包含光电开关，该光电开关配备制造进转动部件的边缘内的槽，并且相应地在转动部件的两侧接收光敏接收和发光源。光敏接收部件和光源的发光部件分别相对地位于槽壁的两侧，并且被配置用于确定通孔或凹部的旋转周期。电机连接到旋转轴，旋转元件和旋转轮可以旋转，并通过旋转轴以给定速度提供同步旋转。反射部件包含第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜，分别位于旋转物体台的前侧和后侧。第一反射镜和第三反射镜位于旋转物体台的同一侧，第一反射镜用于将光束反射到旋转物体台，并且从第一反射镜反射的光束通过将一部分光束传输到第二反射镜上，形成具有预定顺序的参考光束。被第一反射镜反射的光束通过反射部件和第三反射镜形成具有预定顺序的采样光束。并且由第一反射镜反射的光束被暗部件吸收并形成具有预定顺序的咬合光束(occlusal beam)。旋转物体台的第一结构是光束直接通过的透光部件。第二结构是反射光束的部件。而第三结构被设计用于阻挡光束并吸收其节奏部分(tempo part)。透光部件、反射部件和暗部件按预定顺序分布在旋转物体台上的一个圆上，而透光部件、反射部件和暗部件成对且对称地排列。
原型的缺点是由于旋转物体台在一个平面内的运动，限制了测量所研究样本的能力，这降低了测量行为的正确性。
发明内容
本发明的目的是提高所研究样本的性能和测量精度。
本发明的技术效果是提高角度相关性测量和复杂棱镜的测量的质量和准确性，而不管部件的厚度或棱镜的几何复杂性如何。
技术效果是通过以下事实实现的：在包含外壳的分光光度计中，测量隔室和单色辐射源位于外壳中，该分光光度计包括：辐射源；单色器；偏振器组件；反射镜元件，其将从单色器出来的光束分离成具有用于光电探测器的变化组件的测量通道、具有用于光电探测器和透镜的变化组件的参考通道；具有用于测量的样本的旋转物体台；根据本发明，旋转物体台制成在测量期间提供样本三次曝光的可能性，在这种情况下，旋转物体台被设计为围绕其自身的旋转轴顺时针或逆时针旋转，直到样本的端面与从单色仪出来的光束光相交的时刻，而测量通道组件被配置为绕着旋转物体台的旋转轴顺时针或逆时针旋转，直到与从单色器出来的光束相交的时刻，并且同时光电探测器的测量通道组件绕其旋转轴顺时针或逆时针独立旋转，直到与进入测量通道的光电探测器的透镜的光束相交的时刻，确保光束接收进入光电探测器的透镜中和穿过被测样本的光束或从被测样本反射的光束准确地沿着法线，无论有无光束位移。
测量通道的光电探测器的组件由一个或多个光电探测器制成。
参考通道的光电探测器的组件由一个或多个光电探测器制成。
旋转物体台的旋转轴是中心的，可以通过中空铺设电源线，以远程控制旋转物体台的旋转和样本相对于从单色器出来的光束的移动，无需打开测量隔室。
附图说明
本发明的实质在图1-3的附图中示出。
图1示出了分光光度计的基本光学图。
图2示出了测量通道的光电探测器的组件。
图3示出了参考通道的光电探测器的组件。
具体实施方式
分光光度计包含外壳(1)、测量隔室(2)和单色辐射源(3)，其中辐射源(4)、单色器(5)、偏振器组件(6)、反射镜元件(7)、具有光电探测器(12)与透镜(13)的组件(8)的测量通道、具有光电探测器(14)与透镜(15)的组件(9)的参考通道；具有空心旋转轴(16)和样本(11)的旋转物体台(10)；安装有用于通过旋转垂直轴(17)移动光电探测器(12)的测量通道的组件(8)的装置。
分光光度计按以下方式操作。按照说明打开装置并使其准备就绪。为了进行测量，预先将样本11放在外壳1中的测量隔室3内的旋转物体台10上。样本11被固定并且测量隔室2被关闭。在测量期间，样本11的三次曝光被提供。为此，带有样本11的旋转物体台10围绕轴16顺时针或逆时针旋转，直到样本11的端面交叉从光源4出来的光束，并且然后穿过偏振器6并离开单色器5，而一部分光通量被反射镜元件7引导到透镜15中到参考通道的组件9的光电探测器14，并且另一部分光通量被引导到样本11且在光束的透射或反射后，它通过透镜13进入测量通道进入组件8的光电探测器12。同时，带有光电探测器12的组件8绕垂直旋转轴17顺时针或逆时针旋转，直到它与进入光电探测器12上的透镜13的光束相交，并且具有光电探测器12的组件8围绕旋转物体台10的旋转轴16独立旋转，将光束接收进光电探测器12的透镜13中，并且穿过被测样本11或从被测样本11反射的光束准确地沿着法线，无论有无光束位移。
旋转物体台10安装在旋转轴16上，旋转轴16是中空的(图中未示出)，以便可以通过轴16的腔体铺设电缆(图中未示出)和相对于从单色器5出来的光束，在不打开测量隔室2的情况下，远程控制带有样本11的旋转物体台10。此外，分光光度计配备有一组旋转物体台10，其可变化并带有电动驱动器(图中未显示)。旋转物体台10具有匹配电连接器(图中未示出)，该匹配电连接器安装在用于其安装的组件的匹配部分中(例如，以燕尾的形式)。当通过电连接器安装电动旋转物体台10时，无需打开测量隔室2，即可向带有控制器的控制板的电路和旋转物体台10的计算机远程控制供应电力。
在测量通道的具有光电探测器12的组件8和参考通道的具有光电探测器14的组件9的外壳(图中未示出)内，分别安装了多组光电探测器12和14(在各种组合，例如有和没有冷却的РМТ、Si、InGaAs、PbS、PbSe、МСТ等中，从1件到4件，)和用于将光电探测器12和14自动定位在光束轴上的机构(图中未示出)，其根据所需的测量的光谱范围使用。
由于具有光电探测器12的组件8的相应旋转与旋转物体台10的旋转的组合，在测量期间样本11的三次曝光的实施确保了要求保护的技术效果的实现，并且因此，提高了角度相关性和透射和反射的偏振测量的质量和准确性，以及复杂棱镜的测量，而不管样本的厚度或棱镜的几何复杂性如何。
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4.JP No.2010160025(А),22.07.2010。
5.CN No.107796514(A)，2017年11月24日(原型)。
Claims (3)
1.一种含有外壳(1)的分光光度计，测量隔室(2)和单色辐射源(3)位于外壳(1)中，该分光光度计包括：辐射源(4)；单色器(5)；偏振器组件(6)；反射镜元件(7)，其将从单色器(5)出来的光束分成具有用于光电探测器(12)的变化组件(8)的测量通道、具有用于光电探测器(14)和透镜(15)的变化组件的参考通道(9))；具有用于测量的样本(11)的旋转物体台(10)，根据本发明，旋转物体台被制成在测量期间提供样本(11)的三次曝光的可能性,在这种情况下,旋转物体台(10)被设计为围绕自身的旋转轴(16)顺时针或逆时针旋转,直到样本(11)的端面与从单色器(5)出来的光束光相交的时刻，而测量通道组件(8)被配置为围绕旋转物体台(10)的旋转轴(16)顺时针或逆时针旋转，直到与从单色器(5)出来的光束相交的时刻，并且同时光电探测器(12)的测量通道的组件(8)围绕垂直旋转轴(17)顺时针或逆时针旋转独立旋转，直到与进入测量通道(8)的光电探测器(12)的透镜(13)的光束的相交的时刻，确保光束接收进入光电探测器(12)的透镜(13)中和穿过被测样本(11)的光束或从被测样本(11)反射的光束准确地沿着法线，无论有无光束位移。
2.根据权利要求1所述的分光光度计，其特征在于，所述测量通道的所述光电探测器的所述组件(8)由一个或多个光电探测器(12)制成。
3.根据权利要求1所述的分光光度计(1)，其特征在于，所述参考通道的所述光电探测器的所述组件(9)由一个或多个光电探测器(14)制成。
根据权利要求1所述的分光光度计(1)，其特征在于，所述旋转物体台(10)的旋转轴(16)是空心的，其可以通过腔体铺设电缆以提供对旋转物体台(10)的旋转和样本(11)相对于离开单色器(5)的光束的移动的远程控制，而无需打开测量隔室(2)。
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