CN114778452B - 一种检测范围可调式分光光度仪及物质浓度检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种检测范围可调式分光光度仪及物质浓度检测方法，该分光光度仪包括光源、分光器、多个多孔光纤、多个多芯光纤和光谱仪，所述光源连接于所述分光器的输入端，各个所述多孔光纤与各个所述多芯光纤交替连接，其中一个所述多孔光纤的一端连接于所述分光器的输出端，其中一个所述多芯光纤的一端连接于所述光谱仪的输入端，所述多孔光纤的各个纤孔分别对应于所述多芯光纤的其中一个纤芯，各个所述多孔光纤上分别开设有多个注液孔，各个所述注液孔与各个所述纤孔一一对应，所述纤孔通过所述注液孔与外部连通。本发明提供的分光光度仪能够便捷的调节溶液浓度检测范围，并且装置结构简单。

Description

一种检测范围可调式分光光度仪及物质浓度检测方法

技术领域

本发明涉及分光光度仪检测仪器技术领域，尤其涉及一种检测范围可调式分光光度仪及物质浓度检测方法。

背景技术

光谱分析法是指通过测量物质产生的发射光、吸收光或散射光的波长和强度来进行分析的方法。紫外-可见-红外分光光度法是基于分子内电子跃迁、分子振动产生的吸收光谱进行分析测定的一种仪器分析方法,被广泛用于有机化合物的定量分析中。紫外-可见–红外分光光度计常见的用途包括但不限于核酸、蛋白、离子、元素和混合物等的溶液的浓度测定和纯度分析。

传统的紫外-可见-红外分光光度计使用10mm×10mm的石英比色皿,虽然具有较高的测量灵敏度。但是采用传统的比色皿检测物质的浓度时，单个比色皿对应的浓度检测范围不可调节，若要调整浓度检测范围，则需要更换不同的比色皿进行对应范围的浓度检测，操作繁琐且需要准备多种不同的比色皿，并且采用比色皿对物质进行检测时，物质用量多，检测成本高。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种检测范围可调式分光光度仪及物质浓度检测方法，用以解决现有技术中采用比色皿对物质进行浓度检测时，单一的比色皿检测范围固定不可调的问题。

本发明提供一种检测范围可调式分光光度仪，包括：光源、分光器、多个多孔光纤、多个多芯光纤和光谱仪，所述光源连接于所述分光器的输入端，各个所述多孔光纤与各个所述多芯光纤交替连接，其中一个所述多孔光纤的一端连接于所述分光器的输出端，其中一个所述多芯光纤的一端连接于所述光谱仪的输入端，所述多孔光纤的各个纤孔分别对应于所述多芯光纤的其中一个纤芯，各个所述多孔光纤上分别开设有多个注液孔，各个所述注液孔与各个所述纤孔一一对应，所述纤孔通过所述注液孔与外部连通。

进一步的，所述多孔光纤与所述多芯光纤的数目一致。

进一步的，各个所述多孔光纤的纤孔与各个所述多芯光纤的纤芯数目一致。

进一步的，所述检测范围可调式分光光度仪还包括多个导流部，各个导流部分别安装于相邻两个多孔光纤之间，用于连通或截断相邻两个所述多孔光纤之间的介质流动通路。

进一步的，各个所述导流部包括多个导流组件，各个所述导流组件与各个所述纤孔一一对应，各个所述导流组件包括导流管和锁紧阀，所述导流管的两端分别与相邻两个所述多孔光纤对应的纤孔连通，所述锁紧阀安装于所述导流管的中部，用于导通或阻断所述导流管的流通。

进一步的，所述导流管远离所述光源的一端通过所述注液孔与所述多孔光纤的纤孔连通。

进一步的，各个所述多孔光纤上开设有多个液体流出孔，各个所述液体流出孔与各个所述纤孔一一对应，各个所述导流管靠近所述光源的一端通过所述液体流出孔与所述多孔光纤的纤孔连通。

进一步的，所述分光光度仪还包括两个扇入扇出器，其中一个所述扇入扇出器的输入端和输出端分别连接于所述光分路器的输出端和靠近所述光源的所述多孔光纤，另一个扇入扇出器的输入端和输出端分别连接于远离所述光源的所述多芯光纤和所述光谱仪的输入端。

本发明还提供一种基于检测范围可调式分光光度仪的物质浓度检测方法，包括：

将多份未知浓度的待测溶液分别通过各个所述注液孔注入靠近所述光源的各个所述纤孔中进行检测，分别获取多份待测溶液的吸光度；

获取当前分光光度仪的光程长度以及溶液的吸光系数；

根据所述吸光度、光程长度和吸光系数，分别确定各份待测溶液的浓度；

通过在不同的多孔光纤中注入待测溶液，以通过改变参与试验的多孔光纤的长度而改变试验的光程长度，从而改变光度仪的浓度检测范围。

进一步的方案中，所述根据所述吸光度、光程长度和吸光系数，分别确定各份待测溶液的浓度，包括：

将多份已知浓度的待测溶液分别通过注液孔注入靠近所述光源的各个所述纤孔中进行检测，分别获取多份待测溶液的吸光度；

根据所述吸光度、浓度和光程长度，确定所述待测溶液的吸光系数；

根据所述吸光系数，以及测得的未知浓度的待测溶液的吸光度及光程长度，确定待测溶液的浓度。

本发明所采用的检测范围可调式分光光度仪，与现有技术相比，将光源与分光器连接，并且各个多孔光纤与各个多芯光纤交替连接，其中一个多孔光纤的一端连接于分光器的输出端，其中一个多芯光纤的一端连接于光谱仪的输入端，多孔光纤的各个纤孔分别对应于多芯光纤的其中一个纤芯，各个多孔光纤上分别开设有多个注液孔，各个注液孔与各个纤孔一一对应，纤孔通过注液孔与外部连通，采用此装置调节溶液在不同的多孔光纤中的位置，通过改变盛放溶液的多孔光纤的长度，改变光度仪的测量光程长度，从而达到改变溶液浓度检测范围的目的。

进一步的，本发明提供的基于检测范围可调式分光光度仪的物质浓度检测方法，将多份未知浓度的待测溶液分别通过各个所述注液孔注入靠近所述光源的各个所述纤孔中进行检测，分别获取多份待测溶液的吸光度；获取当前分光光度仪的光程长度以及溶液的吸光系数；根据所述吸光度、光程长度和吸光系数，分别确定各份待测溶液的浓度；通过在不同的多孔光纤中注入待测溶液，以通过改变参与试验的多孔光纤的长度而改变试验的光程长度，从而改变光度仪的浓度检测范围；采用此方法能够同时检测多份溶液，检测效率高。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。

附图说明

图1为本发明提供的检测范围可调式分光光度仪一实施例的结构示意图；

图2为本发明提供的基于检测范围可调式分光光度仪的物质浓度检测方法的一实施例流程图；

图3为本发明提供的物质浓度检测方法实施例中，步骤S202的一实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明实施例提供的一种检测范围可调式分光光度仪，包括：光源1、分光器2、多个多孔光纤3、多个多芯光纤4和光谱仪5，所述光源1连接于所述分光器2的输入端，各个所述多孔光纤3与各个所述多芯光纤4交替连接，其中一个所述多孔光纤3的一端连接于所述分光器2的输出端，其中一个所述多芯光纤4的一端连接于所述光谱仪5的输入端，所述多孔光纤3的各个纤孔分别对应于所述多芯光纤4的其中一个纤芯，各个所述多孔光纤3上分别开设有多个注液孔(未在图中示出)，各个所述注液孔与各个所述纤孔一一对应，所述纤孔通过所述注液孔与外部连通。

需要说明的是，采用本发明提供的光度仪调节溶液在不同的多孔光纤3中的位置，通过改变盛放溶液的多孔光纤3的长度，改变光度仪的测量光程长度，从而达到改变溶液检测浓度的目的，具体的，通过注液孔将溶液注入至对应的多孔光纤3中，以此改变参与试验的多孔光纤3的数目，从而改变试验的光程长度。

需要说明的是，在此装置中，为了通过改变注入溶液的多孔光纤3的长度而改变试验的光程长度，将多孔光纤3设置成多段连接的形式，为了防止相邻两段多孔光纤3中的溶液流通，需要采用一定的方式阻隔两段相邻的多孔光纤3，同时又要保证光能够从前一段多孔光纤3中穿射至后一段多孔光纤3中，因此采用多芯光纤4连接相邻的两段多孔光纤3，既能够阻隔两段多孔光纤3中的介质流通通路，又能够保证前一段多孔光纤3中的光能通过多芯光纤4传递至后一段多孔光纤3中。于本实施例中，多孔光纤3的数目比多芯光纤4的数目一致，并且多个多孔光纤3的长度一致。

需要说明的是，多孔光纤3的纤孔用于盛放检测溶液或参比溶液，每个多孔光纤3的纤孔数目不作限定，可以理解的是，纤孔数目可为一个、两个、三个或多个，于本实施例中，各个多孔光纤3的纤孔的数目为6个，6个纤孔均匀分布；其中，多芯光纤4的纤芯数目可以多于纤孔的数目，也可以与纤孔的数目一致，可以理解的是，只要能够保证每个纤孔均有一个纤芯与之对应即可，于本实施例中，纤芯与纤孔的数目一致，纤芯的数目为6个，6个纤芯的排列方式与6个纤孔的排列方式一致且一一对应设置。

作为优选实施例，所述检测范围可调式分光光度仪还包括多个导流部6，各个导流部6分别安装于相邻两个多孔光纤3之间，用于连通或截断相邻两个所述多孔光纤3之间的介质流动通路。

需要说明的是，为了更加便捷的将待测溶液注入至不同的多孔光纤3中，采用导流部6连通两个相邻的多孔光纤3，通过导流部6将其中一个多孔光纤3中的溶液导流至相邻的两个多孔光纤3中，因此，只需要通过其中一个多孔光纤3上的注液孔添加溶液即可满足要求，而不用通过各个注液孔往对应的多孔光纤3中添加溶液，省时省力。

需要说明的是，导流部6可为连接相邻两个多孔光纤3上注液孔的管道加截止阀结构，也可为具有导流通道的任意结构，其中导流通道与相邻两个多孔光纤3上的导流孔连通；可以理解的是，导流部6的结构和导通形式不作限定，只要保证能够连通或截断相邻两个所述多孔光纤3之间的介质流动即可。于本实施例中，各个所述导流部6包括多个导流组件61，各个所述导流组件61与各个所述纤孔一一对应，各个所述导流组件61包括导流管611和锁紧阀612，所述导流管611的两端分别与相邻两个所述多孔光纤3对应的纤孔连通，所述锁紧阀612安装于所述导流管611的中部，用于导通或阻断所述导流管611的流通。

需要说明的是，导流管611的两端分别与两个对应的纤孔连通，并通过锁紧阀612调节导流管611的开启或闭合，从而调节介质(待测溶液)的流通通路，可以理解的是，导流管611的材质和尺寸不作限定，锁紧阀612可为绳索、或截止阀等结构，只要保证能够截断导流管611的通路即可。

作为优选实施例，所述导流管611远离所述光源1的一端通过所述注液孔与所述多孔光纤3的纤孔连通。

需要说明的是，导流管611远离光源1的一端与远离光源1多孔光纤3连通，该多孔光纤3的溶液来自前一个多孔光纤3中，因此，导流管611与该多孔光纤3的注液孔连通。

作为优选实施例，各个所述多孔光纤3上开设有多个液体流出孔(未在图中示出)，各个所述液体流出孔与各个所述纤孔一一对应，各个所述导流管611靠近所述光源1的一端通过所述液体流出孔与所述多孔光纤3的纤孔连通。

需要说明的是，通过开设液体流出孔并将导流管611与其连通，能够通过导流管611便捷的实现相邻两个多孔光纤3中溶液的流通。

所述分光光度仪还包括两个扇入扇出器7，其中一个所述扇入扇出器7的输入端和输出端分别连接于所述分光器2的输出端和靠近所述光源1的所述多孔光纤3，另一个扇入扇出器7的输入端和输出端分别连接于远离所述光源1的所述多芯光纤4和所述光谱仪5的输入端。

需要说明的是，采用扇入扇出器7，能够将经分光器2分光后的光线束按照多孔光纤3的纤孔数目准确的投射至对应的纤孔中，并且改变多束经过多芯光纤4穿设而出的光束投影面积，使其能够准确的投射至光谱仪5进行分析。

本发明实施例提供的一种基于检测范围可调式分光光度仪的物质浓度检测方法，参阅图2，包括：

S201、将多份未知浓度的待测溶液分别通过各个所述注液孔注入靠近所述光源的各个所述纤孔中进行检测，分别获取多份待测溶液的吸光度；

S202、获取当前分光光度仪的光程长度以及溶液的吸光系数；

S203、根据所述吸光度、光程长度和吸光系数，分别确定各份待测溶液的浓度；

S204、通过在不同的多孔光纤中注入待测溶液，以通过改变参与试验的多孔光纤的长度而改变试验的光程长度，从而改变光度仪的浓度检测范围。

需要说明的是，在步骤S201中，溶液的份数与多孔光纤3的纤孔数目一致，其中一个纤孔中注入参比溶液，其余纤孔中注入待测溶液，利用光度仪测量待测溶液的吸光度。

在步骤S202中，通过盛放溶液的多孔光纤3段数确定光度仪的光程长度，于本实施例中，每段多孔光纤3的长度均为50cm。

在步骤S203中，根据Lambert-Beer定律，所述分光光度仪确定样品的浓度的计算公式为：A＝kbc，其中A为吸光度，k为样品对应的常量，称为吸光系数；b为样品光程长度，为透过参比溶液光束光强，为透过样品光束光强；其中，六孔光纤一孔注入参比溶液，剩余五孔注入样品溶液，根据不同离子对光吸收的波长不同，可通过检测不同波长的光透过的光强，根据Lambert-Beer定律一次同时完成5个参数的检测。

在步骤S204中，通过改变样品池(即盛放溶液的多孔光纤的数量)的长度，改变试验的光程长度，从而改变溶液浓度检测范围。于本实施例中，通过开启锁紧阀612，使导流管611形成通路连通相邻的两个多孔光纤3，使前一个多孔光纤3中的溶液能够流入至后一个多孔光纤3，以此改变光程长度，需要说明的是，靠近光源1的多孔光纤3的注液孔始终与样品盛放容器连通，当导流管611开启后，溶液能够顺利流入下一个多孔光纤中。

作为进一步的方案，参阅图3，所述根据所述吸光度、光程长度和吸光系数，分别确定各份待测溶液的浓度，包括：

S301、将多份已知浓度的待测溶液分别通过注液孔注入靠近所述光源的各个所述纤孔中进行检测，分别获取多份待测溶液的吸光度；

S302、根据所述吸光度、浓度和光程长度，确定所述待测溶液的吸光系数；

S303、根据所述吸光系数，以及测得的未知浓度的待测溶液的吸光度及光程长度，确定待测溶液的浓度。

在本实施例中，通过比尔公式，采用已知浓度的溶液测量溶液的吸光系数，再利用比尔公式测量未知浓度的溶液。

具体的，通过在多孔光纤3的六个纤孔中通入不同浓度c的显色标准溶液，可同时测定六个显色标准溶液的吸光度A，并以浓度c为X，吸光度A为Y，计算Y＝aX+b线性回归，得到浓度-吸光度标准曲线及其斜率a，再根据Lambert-Beer定律得公式：k＝a/b，其中a为标准曲线的斜率，b为样品的光程，k为吸光系数，可快速计算得到吸光系数。

相对于现有技术，本发明实施例将光源与分光器连接，并且各个多孔光纤与各个多芯光纤交替连接，其中一个多孔光纤的一端连接于分光器的输出端，其中一个多芯光纤的一端连接于光谱仪的输入端，多孔光纤的各个纤孔分别对应于多芯光纤的其中一个纤芯，各个多孔光纤上分别开设有多个注液孔，各个注液孔与各个纤孔一一对应，纤孔通过注液孔与外部连通，采用此装置调节溶液在不同的多孔光纤中的位置，通过改变盛放溶液的多孔光纤的长度，改变光度仪的测量光程长度，从而达到改变溶液检测浓度的目的。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种检测范围可调式分光光度仪，其特征在于，包括：光源、分光器、多个多孔光纤、多个多芯光纤和光谱仪，所述光源连接于所述分光器的输入端，各个所述多孔光纤与各个所述多芯光纤交替连接，其中一个所述多孔光纤的一端连接于所述分光器的输出端，其中一个所述多芯光纤的一端连接于所述光谱仪的输入端，所述多孔光纤的各个纤孔分别对应于所述多芯光纤的其中一个纤芯，各个所述多孔光纤上分别开设有多个注液孔，各个所述注液孔与各个所述纤孔一一对应，所述纤孔通过所述注液孔与外部连通。

2.根据权利要求1所述的检测范围可调式分光光度仪，其特征在于，所述多孔光纤的数目与所述多芯光纤的数目一致。

3.根据权利要求1所述的检测范围可调式分光光度仪，其特征在于，各个所述多孔光纤的纤孔与各个所述多芯光纤的纤芯数目一致。

4.根据权利要求1所述的检测范围可调式分光光度仪，其特征在于，所述检测范围可调式分光光度仪还包括多个导流部，各个导流部分别安装于相邻两个多孔光纤之间，用于连通或截断相邻两个所述多孔光纤之间的介质流动通路。

5.根据权利要求4所述的检测范围可调式分光光度仪，其特征在于，各个所述导流部包括多个导流组件，各个所述导流组件与各个所述纤孔一一对应，各个所述导流组件包括导流管和锁紧阀，所述导流管的两端分别与相邻两个所述多孔光纤对应的纤孔连通，所述锁紧阀安装于所述导流管的中部，用于导通或阻断所述导流管的流通。

6.根据权利要求5所述的检测范围可调式分光光度仪，其特征在于，所述导流管远离所述光源的一端通过所述注液孔与所述多孔光纤的纤孔连通。

7.根据权利要求5所述的检测范围可调式分光光度仪，其特征在于，各个所述多孔光纤上开设有多个液体流出孔，各个所述液体流出孔与各个所述纤孔一一对应，各个所述导流管靠近所述光源的一端通过所述液体流出孔与所述多孔光纤的纤孔连通。

8.根据权利要求1所述的检测范围可调式分光光度仪，其特征在于，所述分光光度仪还包括两个扇入扇出器，其中一个所述扇入扇出器的输入端和输出端分别连接于所述分光器的输出端和靠近所述光源的所述多孔光纤，另一个扇入扇出器的输入端和输出端分别连接于远离所述光源的所述多芯光纤和所述光谱仪的输入端。

9.一种基于如权利要求1-8任一项所述的检测范围可调式分光光度仪的物质浓度检测方法，其特征在于，包括：

将多份未知浓度的待测溶液分别通过各个所述注液孔注入靠近所述光源的各个所述纤孔中进行检测，分别获取多份待测溶液的吸光度；

获取当前分光光度仪的光程长度以及溶液的吸光系数；

根据所述吸光度、光程长度和吸光系数，分别确定各份待测溶液的浓度；

通过在不同的多孔光纤中注入待测溶液，以通过改变参与试验的多孔光纤的长度而改变试验的光程长度，从而改变光度仪的浓度检测范围。

10.根据权利要求9所述的基于检测范围可调式分光光度仪的物质浓度检测方法，其特征在于，所述获取当前分光光度仪的光程长度以及溶液的吸光系数，包括：

将多份已知浓度的待测溶液分别通过注液孔注入靠近所述光源的各个所述纤孔中进行检测，分别获取多份待测溶液的吸光度；

根据所述吸光度、浓度和光程长度，确定所述待测溶液的吸光系数。