CN116087103A - 可应用于红外和拉曼光谱分析的样品台及样品分析系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及可应用于红外和拉曼光谱分析的样品台及样品分析系统，可应用于红外和拉曼光谱分析的样品台包括样品台底座、加热器和样品池，所述样品台底座包括一体连接的加热段和样品池安装段，所述样品池安装段的正面形成有插槽，所述样品池插接在所述插槽内并通过锁紧螺栓与所述样品池安装段锁紧固定，所述样品池安装段上开设有第一透光窗口；所述加热器安装在所述加热段上。本发明的样品台，结构紧凑，方便安装在不同的实验反应仓舱内，并且样品台具有第一透光窗口，可以同时满足拉曼光谱分析和红外光谱分析的透光要求。本发明的样品池和样品台底座之间采用插接，此种可拆卸连接方式，方便样品池的更换以及清洗。
Description
技术领域
本发明涉及冰卫星和地外海洋环境模拟技术领域，具体涉及可应用于红外和拉曼光谱分析的样品台及样品分析系统。
背景技术
地外海洋极端环境模拟对于探索生命起源、研究地外海洋等重大科学问题具有重要意义。“地外海洋”特指地球意外具有全球或区域流动性的液态水体，相关研究工作是深海与深空、科学与工程的紧密结合的前沿交叉科学。目前仅有美国和欧洲对地外海洋展开了实地探测，现阶段主要且现实的研究手段是在类比研究、数值模拟研究和地外海洋环境模拟研究。但是地球类比不能全面性的复现地外海洋实际的综合环境条件，数值模拟的假设大部分基于地球背景。要丰富的对地外海洋的物理、化学和生物的了解，非常需要把地外海洋搬进实验室。为了得到更好的实验结果，需要更多地样品观测手段，而拉曼光谱分析仪以及红外光谱分析仪是目前实验室主要的观测手段，并且目前市面还没有可同时应用于拉曼光谱分析和红外光谱分析的样品平台。
目前市面上的拉曼或红外样品平台均根据不同的实验要求和研究方向进行定制化设计，功能比较单一。根据不同的实验需求以及对实验样品的不同观测需求需要进行特殊的设计，造成了极大的不便并且需要付出更大的经济代价。例如，现有的拉曼光谱分析样品台，其只能适用于拉曼光谱分析，并不能适用红外光谱分析，并且其只能应用于固定的实验场景。现有的用于拉曼光谱分析或红外光谱分析的样品平台均根据自身实验要求进行定制化设计，不能兼容两种光谱分析的透光要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种可应用于红外和拉曼光谱分析的样品台及样品分析系统。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：可应用于红外和拉曼光谱分析的样品台，包括样品台底座、加热器和样品池，所述样品台底座包括一体连接的加热段和样品池安装段，所述样品池安装段的正面形成有插槽，所述样品池插接在所述插槽内并通过锁紧螺栓与所述样品池安装段锁紧固定，所述样品池安装段上开设有第一透光窗口；所述加热器安装在所述加热段上。
本发明的有益效果是：本发明的样品台，结构紧凑，方便安装在不同的实验反应仓舱内，并且样品台具有第一透光窗口，可以同时满足拉曼光谱分析和红外光谱分析的透光要求。本发明的样品池和样品台底座之间采用插接，此种可拆卸连接方式，方便样品池的更换以及清洗。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述样品池包括样品反应池主体和载玻片盖板，所述样品反应池主体的正面形成有装配槽，所述装配槽的槽底形成有载玻片容置槽，所述载玻片容置槽的槽底开设有第二透光窗口，所述第一透光窗口与所述第二透光窗口对应布置；所述载玻片盖板可拆卸连接在所述装配槽内并与所述载玻片容置槽合围形成载玻片容置空间；所述载玻片盖板上形成有多个透光通道，多个所述透光通道覆盖所述第二透光窗口所在区域。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置多个透光通道，并将多个透光通道覆盖第二透光窗口所在区域，将整个样品反应池主体分成多个样品反应区域，可以将不同样品同时进行实验以及原位观测。除此之外，根据红外光谱波段的不同，通过更换不同材质的透明载玻片，来达到最优的透红外光效果，这样既可以满足拉曼光谱分析仪透光要求，又可以满足红外光谱分析仪透光要求。
进一步，所述载玻片盖板中部采用多个筋板交叉布置形成网格状的透光通道；所述筋板的高度不超出所述装配槽的深度；所述载玻片盖板通过连接螺栓可拆卸连接在所述装配槽内；所述样品反应池主体背离加热段的一端设有操作手柄。
进一步，所述样品反应池主体的背面固定有锁紧螺栓，所述样品池安装段背离所述加热段的一端中部开设有限位缺口，所述锁紧螺栓容置在所述限位缺口内，所述锁紧螺栓上设有与所述样品池安装段进行锁紧的锁紧螺母。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置限位缺口，可将锁紧螺栓卡接在所述限位缺口内，并通过锁紧螺母进行锁紧固定。
进一步，所述锁紧螺栓上套设有弹片，所述弹片分别与所述锁紧螺母以及所述样品池安装段的背面进行弹性抵接。
采用上述进一步方案的有益效果是：弹片的设置，有利于稳定可靠锁接。
进一步，所述样品池安装段正面的两侧分别设有限位边，两条所述限位边平行相对延伸且分别与所述样品池安装段正面之间形成所述插槽；
所述样品反应池主体的两侧底部分别设有插接边，两条所述插接边分别适配插接在两条插槽内。
采用上述进一步方案的有益效果是：采用限位边与插接边配合的插接方式，不妨碍第一透光窗口和第二透光窗口的透光效果。
进一步，所述加热段的正面高于所述样品池安装段的正面，使所述插槽一端被所述加热段封堵，所述插槽背离所述加热段的一端为敞口，所述样品池从所述插槽敞口的一端插接在所述插槽内且与所述加热段抵接。
采用上述进一步方案的有益效果是：可以利用加热段对样品池进行限位。
进一步，所述加热段背离所述样品池安装段的一端设有安装法兰，所述安装法兰的轴线与所述插槽的延伸方向相同。
采用上述进一步方案的有益效果是：安装法兰的设置，方便与制冷系统或者驱动机构等进行连接固定。
进一步，所述样品池安装段的底部安装有温度传感器，所述加热段的正面开设有加热器容纳槽，所述加热器放置在所述加热器容纳槽内，所述加热段的正面还固定有盖板，所述盖板覆盖在所述加热器容纳槽上并将所述加热器限位在所述加热器容纳槽内。
采用上述进一步方案的有益效果是：温度传感器的设置可以对样品池的温度进行检测。
样品分析系统，包括上述的可应用于红外和拉曼光谱分析的样品台，还包括检测设备、驱动机构、拉曼光谱分析仪光源、拉曼光谱分析镜头和红外光谱分析镜头，所述样品台、拉曼光谱分析仪光源、拉曼光谱分析镜头和红外光谱分析镜头均安装在所述检测设备内，所述拉曼光谱分析仪光源以及所述拉曼光谱分析镜头相对布置在所述样品台的两侧，所述红外光谱分析镜头为两个且相对布置在所述样品台的两侧；
其中，两个所述红外光谱分析镜头同轴，所述拉曼光谱分析仪光源以及所述拉曼光谱分析镜头同轴，所述红外光谱分析镜头的轴线与所述拉曼光谱分析镜头的轴线垂直布置，所述驱动机构的驱动端与所述样品台连接并驱动样品台移动使第一透光窗口与拉曼光谱分析镜头或红外光谱分析镜头对应布置。
本发明的有益效果是：本发明的样品分析系统，结构紧凑，方便安装在不同的实验反应舱内，可以同时满足拉曼拉曼光谱分析和红外光谱分析的透光要求。
附图说明
图1为本发明样品台的侧视结构示意图；
图2为本发明样品台的主视结构示意图；
图3为本发明样品台底座的立体结构示意图；
图4为本发明样品池的剖视结构示意图；
图5为本发明样品池的俯视结构示意图；
图6为本发明样品分析系统的结构示意图一；
图7为本发明样品分析系统的结构示意图二。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
100、样品台底座；101、加热段；102、样品池安装段；103、加热器；104、插槽；105、装配槽；106、第一透光窗口；107、限位缺口；108、安装法兰；109、温度传感器；110、盖板；111、加热器容纳槽；112、限位边；
200、样品池；201、锁紧螺栓；202、锁紧螺母；203、弹片；204、样品反应池主体；205、载玻片盖板；206、载玻片容置槽；207、筋板；208、操作手柄；209、透光通道；210、插接边；211、连接螺栓；212、第二透光窗口；
300、检测设备；301、拉曼光谱分析仪光源；302、拉曼光谱分析镜头；303、红外光谱分析镜头；304、载玻片。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1～图5所示，本实施例的可应用于红外和拉曼光谱分析的样品台，包括样品台底座100、加热器103和样品池200，所述样品台底座100包括一体连接的加热段101和样品池安装段102，所述样品池安装段102的正面形成有插槽104，所述样品池200插接在所述插槽104内并通过锁紧螺栓201与所述样品池安装段102锁紧固定，所述样品池安装段102上开设有第一透光窗口106；所述加热器103安装在所述加热段101上。
其中，为了保证样品台良好的热传递效率，样品台采用无氧铜、银、氮化铝等高导热性材料为主要材料，具备良好的导冷性能，可以应用于超低温环境。并且此实验平台结构紧凑，可以应用于不同的实验反应舱内。样品台的加热段上的连接法兰，用于与超低温制冷设备连接并给样品台提供超低温环境或者用于与驱动机构连接进行位移。
如图4～图5所示，本实施例的所述样品池200包括样品反应池主体204和载玻片盖板205，所述样品反应池主体204的正面形成有装配槽105，所述装配槽105的槽底形成有载玻片容置槽206，所述载玻片容置槽206的槽底开设有第二透光窗口212，所述第一透光窗口106与所述第二透光窗口212对应布置；所述载玻片盖板205可拆卸连接在所述装配槽105内并与所述载玻片容置槽206合围形成载玻片容置空间，可在载玻片容置空间内设置载玻片304；所述载玻片盖板205上形成有多个透光通道209，多个所述透光通道209覆盖所述第二透光窗口212所在区域。且所述第二透光窗口212所在区域大于所述第一透光窗口106所在区域。通过设置多个透光通道，并将多个透光通道覆盖第二透光窗口所在区域，将整个样品反应池主体分成多个样品反应区域，可以将不同样品同时进行实验以及原位观测。除此之外，根据红外光谱波段的不同，通过更换不同材质的透明载玻片，来达到最优的透红外光效果，这样既可以满足拉曼光谱分析仪透光要求，又可以满足红外光谱分析仪透光要求。样品反应池本体与透明载玻片采用分离式设计，可以根据不同红外光线波段要求，更换不同材质(氟化钙、溴化钾、硒化锌等)的载玻片，从而达到更好的红外透光效果。
如图4和图5所示，本实施例的所述载玻片盖板205中部采用多个筋板207交叉布置形成网格状的透光通道209；所述筋板207的高度不超出所述装配槽105的深度；所述载玻片盖板205通过连接螺栓211可拆卸连接在所述装配槽105内；所述样品反应池主体204背离加热段101的一端设有操作手柄208。样品反应池采用“井”字格形状，将整个样品反应池分成多个样品反应区域，可以将不同样品同时进行实验及原位观测。
如图2和图4所示，本实施例的所述样品反应池主体204的背面固定有锁紧螺栓201，所述样品池安装段102背离所述加热段101的一端中部开设有限位缺口107，所述锁紧螺栓201容置在所述限位缺口107内，所述锁紧螺栓201上设有与所述样品池安装段102进行锁紧的锁紧螺母202。通过设置限位缺口，可将锁紧螺栓卡接在所述限位缺口内，并通过锁紧螺母进行锁紧固定。
如图1和图2所示，本实施例的所述锁紧螺栓201上套设有弹片203，所述弹片203分别与所述锁紧螺母202以及所述样品池安装段102的背面进行弹性抵接。弹片的设置，有利于稳定可靠锁接。其中，所述弹片203可采用U型或V型弹片，可将锁紧螺栓201活动贯穿弹片203的两个侧壁。
如图2和图3所示，本实施例的所述样品池安装段102正面的两侧分别设有限位边112，两条所述限位边112平行相对延伸且分别与所述样品池安装段102正面之间形成所述插槽104；如图2和图5所示，所述样品反应池主体204的两侧底部分别设有插接边210，两条所述插接边210分别适配插接在两条插槽104内。采用限位边与插接边配合的插接方式，不妨碍第一透光窗口和第二透光窗口的透光效果。
如图1所示，本实施例的所述加热段101的正面高于所述样品池安装段102的正面，使所述插槽104一端被所述加热段101封堵，所述插槽104背离所述加热段101的一端为敞口，所述样品池200从所述插槽104敞口的一端插接在所述插槽104内且与所述加热段101抵接。可以利用加热段对样品池进行限位。
如图1和图3所示，本实施例的所述加热段101背离所述样品池安装段102的一端设有安装法兰108，所述安装法兰108的轴线与所述插槽104的延伸方向相同。安装法兰的设置，方便与制冷系统或者驱动机构等进行连接固定。
如图1所示，本实施例的所述样品池安装段102的底部安装有温度传感器109，所述加热段101的正面开设有加热器容纳槽111，所述加热器103放置在所述加热器容纳槽111内，所述加热段101的正面还固定有盖板110，所述盖板110覆盖在所述加热器容纳槽111上并将所述加热器103限位在所述加热器容纳槽111内。温度传感器设置在样品池的下方，温度传感器的设置可以对样品池的温度进行检测。
本实施例的样品台，透明载玻片放置在样品反应池主体底面上，并通过载玻片盖板和连接螺栓将其与样品反应池主体固定。载玻片盖板主体采用“井”字格形状，将整个样品反应池分成多个样品反应区域，可以将不同样品同时进行实验及原位观测。除此之外，根据红外光谱波段的不同，通过更换不同材质的透明载玻片，来达到最优的透红外光效果，这样既可以满足拉曼光谱分析仪透光要求，又可以满足红外光谱分析仪透光要求。
本实施例的样品台，结构紧凑，方便安装在不同的实验反应仓舱内，并且样品台具有第一透光窗口，可以同时满足拉曼光谱分析和红外光谱分析的透光要求。本发明的样品池和样品台底座之间采用插接，此种可拆卸连接方式，方便样品池的更换以及清洗。
本实施例还提供了一种样品分析系统，如图6和图7所示，包括上述的可应用于红外和拉曼光谱分析的样品台，还包括检测设备300、驱动机构、拉曼光谱分析仪光源301、拉曼光谱分析镜头302和红外光谱分析镜头303，所述样品台、拉曼光谱分析仪光源301、拉曼光谱分析镜头302和红外光谱分析镜头303均安装在所述检测设备300内，所述拉曼光谱分析仪光源301以及所述拉曼光谱分析镜头302相对布置在所述样品台的两侧，所述红外光谱分析镜头303为两个且相对布置在所述样品台的两侧；
其中，两个所述红外光谱分析镜头303同轴，所述拉曼光谱分析仪光源301以及所述拉曼光谱分析镜头302同轴，所述红外光谱分析镜头303的轴线与所述拉曼光谱分析镜头302的轴线垂直布置，所述驱动机构的驱动端与所述样品台连接并驱动样品台移动使第一透光窗口106与拉曼光谱分析镜头302或红外光谱分析镜头303对应布置。
本实施例的样品分析系统在工作的时候，将样品池置于具有原位拉曼光谱测量和红外光谱测量的设备中，拉曼光谱分析镜头和红外光谱分析镜头布置在相同的工作平面内，拉曼光谱分析仪轴线于红外光谱分析仪轴线呈90度布置，拉曼光谱分析镜头轴线方向上布置有拉曼光谱分析仪光源，当样品台平面垂直于拉曼光谱分析仪轴线时，对样品进行拉曼光谱分析，拉曼光谱分析完成后，将样品台旋转90度，对样品进行红外光谱分析。这样可以实验样品原位分析，不需要经过环境的改变，实验结果误差更小。
本实施例的样品分析系统，结构紧凑，方便安装在不同的实验反应舱内，可以同时满足拉曼拉曼光谱分析和红外光谱分析的透光要求。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.可应用于红外和拉曼光谱分析的样品台，其特征在于，包括样品台底座、加热器和样品池，所述样品台底座包括一体连接的加热段和样品池安装段，所述样品池安装段的正面形成有插槽，所述样品池插接在所述插槽内并通过锁紧螺栓与所述样品池安装段锁紧固定，所述样品池安装段上开设有第一透光窗口；所述加热器安装在所述加热段上。
2.根据权利要求1所述可应用于红外和拉曼光谱分析的样品台，其特征在于，所述样品池包括样品反应池主体和载玻片盖板，所述样品反应池主体的正面形成有装配槽，所述装配槽的槽底形成有载玻片容置槽，所述载玻片容置槽的槽底开设有第二透光窗口，所述第一透光窗口与所述第二透光窗口对应布置；所述载玻片盖板可拆卸连接在所述装配槽内并与所述载玻片容置槽合围形成载玻片容置空间；所述载玻片盖板上形成有多个透光通道，多个所述透光通道覆盖所述第二透光窗口所在区域。
3.根据权利要求2所述可应用于红外和拉曼光谱分析的样品台，其特征在于，所述载玻片盖板中部采用多个筋板交叉布置形成网格状的透光通道；所述筋板的高度不超出所述装配槽的深度；所述载玻片盖板通过连接螺栓可拆卸连接在所述装配槽内；所述样品反应池主体背离加热段的一端设有操作手柄。
4.根据权利要求2所述可应用于红外和拉曼光谱分析的样品台，其特征在于，所述样品反应池主体的背面固定有锁紧螺栓，所述样品池安装段背离所述加热段的一端中部开设有限位缺口，所述锁紧螺栓容置在所述限位缺口内，所述锁紧螺栓上设有与所述样品池安装段进行锁紧的锁紧螺母。
5.根据权利要求4所述可应用于红外和拉曼光谱分析的样品台，其特征在于，所述锁紧螺栓上套设有弹片，所述弹片分别与所述锁紧螺母以及所述样品池安装段的背面进行弹性抵接。
6.根据权利要求1所述可应用于红外和拉曼光谱分析的样品台，其特征在于，所述样品池安装段正面的两侧分别设有限位边，两条所述限位边平行相对延伸且分别与所述样品池安装段正面之间形成所述插槽；
所述样品反应池主体的两侧底部分别设有插接边，两条所述插接边分别适配插接在两条插槽内。
7.根据权利要求1所述可应用于红外和拉曼光谱分析的样品台，其特征在于，所述加热段的正面高于所述样品池安装段的正面，使所述插槽一端被所述加热段封堵，所述插槽背离所述加热段的一端为敞口，所述样品池从所述插槽敞口的一端插接在所述插槽内且与所述加热段抵接。
8.根据权利要求1所述可应用于红外和拉曼光谱分析的样品台，其特征在于，所述加热段背离所述样品池安装段的一端设有安装法兰，所述安装法兰的轴线与所述插槽的延伸方向相同。
9.根据权利要求1所述可应用于红外和拉曼光谱分析的样品台，其特征在于，所述样品池安装段的底部安装有温度传感器，所述加热段的正面开设有加热器容纳槽，所述加热器放置在所述加热器容纳槽内，所述加热段的正面还固定有盖板，所述盖板覆盖在所述加热器容纳槽上并将所述加热器限位在所述加热器容纳槽内。
10.样品分析系统，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的可应用于红外和拉曼光谱分析的样品台，还包括检测设备、驱动机构、拉曼光谱分析仪光源、拉曼光谱分析镜头和红外光谱分析镜头，所述样品台、拉曼光谱分析仪光源、拉曼光谱分析镜头和红外光谱分析镜头均安装在所述检测设备内，所述拉曼光谱分析仪光源以及所述拉曼光谱分析镜头相对布置在所述样品台的两侧，所述红外光谱分析镜头为两个且相对布置在所述样品台的两侧；
其中，两个所述红外光谱分析镜头同轴，所述拉曼光谱分析仪光源以及所述拉曼光谱分析镜头同轴，所述红外光谱分析镜头的轴线与所述拉曼光谱分析镜头的轴线垂直布置，所述驱动机构的驱动端与所述样品台连接并驱动样品台移动使第一透光窗口与拉曼光谱分析镜头或红外光谱分析镜头对应布置。
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