CN1280298A - 多功能分光光度计的光学系统 - Google Patents

Abstract

一种多功能分光光度计的光学系统,光学系统包括光源光路部分、激光分光光路部分、样品测试光路部分、发射分光光路部分,还包括有一多功能切换光学机构,该光学系统解决了长期以来光学系统功能单一、不能通用的问题,为不同类型的分光光度计共用一个光学系统提供了可能性,同时为分光光度计实现一机多功能也提供了可能,并可使分光光度计的小型、轻量化,其商业价值将是十分巨大的。

Description

多功能分光光度计的光学系统

本发明涉及分光光度计，更具体地涉及一种多功能分光光度计的光学系统。

分光光度计作为一种光学式分析测量仪，其应用是极为广泛的，其中最为常见的紫外-可见分光光度计和荧光分光光度计。紫外-可见分光光度计的光路系统可归纳为光源光路部分、分光部光路部分、样品测试光路部分，光源光路部分发出的光经分光部光路部分进入样品测试光路部分，样品测试光路部分一般来说采用双光路比较；而荧光分光光度计的光路系统包括光源光路部分、激发分光部光路部分(也称前分光部光路部分)、样品测试光路部分、发射分光部光路部分(也称后分光部光路部分)。现在市售的分光光度计有各种型号的紫外-可见分光光度计以及荧光分光光度计，它们的光路系统基本上都不外乎采用上述的结构形式，当然，在实现具体的光路时可能有各种不同的组合。上述的两种形式的分光光度计的光学系统只能单一地用于上述的两种形式的光度计，即，对于一种光度计只能对应于一种光学系统。市面上偶而也有一些型号的紫外-可见分光光度计也配有荧光附件，但将荧光附件对前者进行改装时，那改装后的分光光度计又缺少了原有的功能，因此，现在市场上尚未见有一种具有多功能分光光度计的光学系统，使一台光度计同时具有紫外-可见分光光度计以及荧光分光光度计的功能，同时又具有光强度分光测定功能。

为此，本发明的目的是针对上述诸分光光度计光学系统中存在的问题，提出一种多功能分光光度计的光学系统，当分光光度计使用该光学系统后，既可用于紫外-可见光分光测量，又可用于荧光分光测量，同时又可作为光强度分光测定。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：该光学系统包括光源光路部分、激发分光光路部分、样品测试光路部分、发射分光光路部分，样品测试光路部分包括参照样品光路和测试样品光路，所不同的是，还包括有一多功能切换光学机构，所说的多功能切换光学机构进一步包括一移动式光反射部、激发光聚光部、荧光聚光部，所说的移动式光反射部和激发光聚光部置于测试样品光路中，所说的荧光聚光部置于发射分光光路中。

由于本发明将紫外-可见光度计的光学系统和荧光分光光度计的光学系统集于一个光学系统中，并在样品测试光路中增加了一包括有移动式光反射部、激发光聚光部、荧光聚光部的多功能切换光学机构，当将多功能切换机构从光路中去除时，该光学系统为一紫外-可见光度计的光学系统、当切换机构保留在光学系统的样品测试光路中，则光学系统又可作为荧光分光光度计的光学系统，同时又可作为光强度分光测定的光学系统。显然，本发明的光学系统解决了长期以来在紫外-可见分光光度计、荧光分光光度计、以及光强度分光测定的光学系统功能单一、不能通用的问题，本发明的光学系统为上述不同类型的分光光度计共用一个光学系统提供了可能性，同时为分光光度计实现一机多功能(包括对表面反射光、透射光、原子发光、等离子体发光、荧光等各种散射光的分光计测)也提供了可能，并可使分光光度计的小型、轻量化，其商业价值将是十分巨大的。

下面结合附图和实施例，对本发明作一详细地说明：

图1为现有荧光分光光度计的光学系统原理示意框图。

图2为现有荧光分光光度计的光学系统示意图。

图3为现有紫外-可见分光光度计的光学系统原理示意框图。

图4为现有紫外-可见分光光度计的光学系统示意图。

图5为本发明多功能分光光度计的光学系统原理示意框图。

图6为本发明多功能分光光度计的光学系统示意图之一。

图7为本发明多功能分光光度计的光学系统示意图之二。

请参阅图1、图2所示，现有的荧光分光光度计的光学系统一般来说它包括光源光路部分、激发分光光路部分、样品测试光路部分以及发射分光光路部分和分光检测部分，图1中信号处理系统和计算机控制系统是分光光度计的其它系统。光源光路部分中有光源XL、滤光片CW；激发分光部光路部分包括狭缝S1、S2、光栅G1；样品测试光路部分中有反射镜M1、M2、透镜L1、L2、光窗W1、样品室C1、透镜L3；发射分光部光路部分由狭缝反射镜M3、狭缝S3、S4、光栅G2、M4、透镜L4，分光检测部分D。

图3、图4示意了现有的紫外-可见分光光度计的光学系统，此光光系统一般来说也包括光源光路部分、激发分光光路部分、样品测试光路部分和分光检测部分，图3中的信号处理系统和计算机控制系统是分光光度计的其它系统。光源光路部分也有角度可变反射镜M1、紫外光源WL、可见光源DL、滤光片CW，激发分光光路部分包括狭缝S1、S2、光栅G1、反射镜M2、M3、M4，样品测试光路部分包括参照样品测试光路和测试样品测试光路，在测试样品测试光路部分中，M5、M6、M9是反射镜，M8是高速旋转光调制镜，C1为测试样品室，W1、W2为光学窗。在参照样品光路中，M7、M10、M11为反射镜，C2为参照样品室，W3、W4为光学窗，从激发分光光路的狭缝S2出射后单色光分为两路光，一路为M4反射→M5反射→M8透射→M7反射→参照样品C2→M10、M11反射→分光检测部分D；另一路为M4反射→M5反射→M8反射→M6反射→测试样品C1→M9反射→分光检测部分D，其中，M8是高速旋转光调制镜，使二路光在经过不同的光路、在不同时刻到达分光检测部分D。

请继续参阅图5所示，本发明的设计思想是利用现有的紫外-可见分光光度计的光学系统和荧光分光光度计的光学系统共同组成一个多功能的分光光度计的光学系统，在该光学系统中再加上适当的切换机构，当分光光度计采用这样的光学系统后既可以作为紫外-可见分光光度计，又可以作为荧光分光光度计，同时也可以成为光强度分光测定系统。该光学系统也包括光源光路部分、激发分光光路部分、样品测试光路部分、发射分光光路部分和分光检测部分，样品测试光路部分包括参照样品光路和测试样品光路，图5中的信号处理系统和计算机控制系统是分光光度计的其它系统。所不同的是，还包括有一多功能切换光学机构，所说的多功能切换光学机构进一步包括一移动式光反射部、激发光聚光部、荧光聚光部，所说的移动式光反射部和激发光聚光部置于测试样品光路中，所说的荧光聚光部置于发射分光光路中，移动式光反射部可为反射镜或光组，激发光聚光部可为单一透镜或光组或反射镜，荧光聚光部可为聚光镜或光组。

该光学系统进一步包括一光源强度补正光路部分。所说的光源强度补正光路部分包括光组和探测器，光组置于样品测试光路中，探测器位于光组的焦点处。

作为本发明的具体实施例来说可请先参阅图6所示，在图6所示的光学系统中，光源光路部分包括有反射镜M1、紫外光源WL、可见光源DL、滤光片CW；激发分光光路部分包括反射镜M2、M3、M4、光栅G1、狭缝S1、S2；样品测试光路部分包括测试样品光路和参照样品光路，在这两个光路中，进一步包括有反射镜M5、M6、M7、M10、M11、移动式反射镜M9、M12、高速旋转光调制镜M8，光学窗W1-W4，C1为测试(待测)样品，C2为参照样品；发射分光光路部分包括反射镜M13、狭缝S3、S4、聚光镜L3、光栅G2。在这个光学系统中，反射镜M9、透镜L1、L2、L4构成了本发明的切换机构，D1为分光检测部分，反射镜B、透镜L5、探测器D2构成了光源强度补正光路部分。

请继续参阅图7所示，该图7示意了本发明的又一光学系统的实施例，在该光学系统中，光源光路部分包括反射镜M1、紫外光源WL、可见光源XL；激发分光部光路部分包括光栅G1、狭缝S1、S2；样品测试光路部分也有测试样品光路和参照样品测试光路，在这两个光路中，进一步包括反射镜M2、M5、M6、M8、M9、M10、高速旋转光调制镜M4、移动式反射镜M3、测试样品C1、参照样品C2、光学窗W1-W4、聚光镜L1、L2、L4，其中，反射镜M3、聚光镜L1、L2、L4共同构成了本发明系统的切换机构，D1为分光检测部分，反射镜B、透镜L5、探测器D2构成了光源强度补正光路部分。

上述图6、图7所示的实施例中，仅体现了本发明的构思，并不限制本发明的构思在不同的分光光度计的光学系统中的应用，实现本发明的构思可以有不包括图6、图7在内的多种不同光学系统来实现。如，切换机构中所说的聚光镜L1、L2可为透镜组或单一透镜或与反射镜M3功能合一，其目的是使从移动反射镜M9或M3出来的光聚焦于测试样品上。

本发明光学系统的光源光路部分中的光源为连续或脉冲发光光源，其波长从紫外、可见、到近红外或中红外光。而且光源为单一光源或多光源组成。

在激发分光光路部分和发射分光光路部分可为一个单色器或多个单色器组合，分光方式也可为扫描型或分散型分光，分光元件可为平面或凹面光栅。在上述的两个实施例中所采用的光栅G1、G2为平面或凹面光栅，或其它形式的光栅及其组合。

本发明中所说的分光检测部分可为单一型或多通道阵列式探测器，探测器可采用光电池或光电倍增管或CCD或其它光敏器件。

Claims (10)

1、一种多功能分光光度计的光学系统，包括光源光路部分、激发分光光路部分、样品测试光路部分、发射分光光路部分，样品测试光路部分包括参照样品光路和测试样品光路，其特征在于：还包括有一多功能切换光学机构，所说的多功能切换光学机构进一步包括一移动式光反射部、激发光聚光部、荧光聚光部，所说的移动式光反射部和激发光聚光部置于测试样品光路中，所说的荧光聚光部置于发射分光光路中。

2、如权利要求1所述的多功能分光光度计的光学系统，其特征在于：所说的移动式光反射部和激发光聚光部依次置于测试样品光路中的测试样品之前；所说的激发光聚光部为光组或单一透镜，也可为反射镜。

3、如权利要求1所述的多功能分光光度计的光学系统，其特征在于：所说的荧光聚光部置于发射分光光路之后。

4、如权利要求1所述的多功能分光光度计的光学系统，其特征在于：所说的光源光路中的光源为连续或脉冲发光光源。

5、如权利要求4所述的多功能分光光度计的光学系统，其特征在于：所说的连续或脉冲发光光源的波长从紫外、可见、近红外或中红外光。

6、如权利要求1所述的多功能分光光度计的光学系统，其特征在于：所说的光源光路中的光源为单一光源或多光源组成。

7、如权利要求1所述的多功能分光光度计的光学系统，其特征在于：所说的激发分光光路部分和发射分光光路部分可为一个单色器或多个单色器组合，分光方式也可为扫描型或分散型分光，分光元件可为平面或凹面光栅。

8、如权利要求1所述的多功能分光光度计的光学系统，其特征在于：该光学系统进一步包括一光源强度补正光路部分，其位置可位于激发分光光路部分之前或之后。

9、如权利要求8所述的多功能分光光度计的光学系统，其特征在于：所说的光源强度补正光路部分包括光组和探测器。

10、如权利要求1所述的多功能分光光度计的光学系统，其特征在于：该系统还进一步包括分光检测部分，所说的分光检测部分可为单一型或多通道阵列式探测器，探测器可采用光电池或光电倍增管或CCD或其它光敏器件。

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