CN1746657A - 一种光学参数绝对值测量仪及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学参数绝对值测量仪及其测量方法，其特征在于检测器的位置和样品台均可绕样品台的圆心O点旋转，旋转的角度由微处理器CPU根据外接计算机的指令控制步进电机执行。测量时以空气作参比，记录、计算样品的反射率的绝对值。与现有技术相比，由于无多块反射镜的多次反射，使进入检测器的光能量强，仪器操作简便、高速，测量准确度高，重复性好。

Description

一种光学参数绝对值测量仪及其测量方法

                             技术领域

本发明属于分析仪器技术领域，具体涉及样品台和检测器均可绕样品台圆心旋转的光学参数绝对值测量仪及其测量方法。

                             背景技术

当物体受到光源的照射时，会产生三种情况：穿透、吸收和反射。普通的分光光度计只能测量物体的透射，也称为透过率。由于物质的反射光线不能直接垂直入射到固定的检测器上，故测试时需搭配专用的测量反射附件。通常的测量反射附件采用的是镜面反射原理：按照反射的不同角度将多块反射镜按照光路原理要求组合到一起，将进入样品室的反射光再经多次反射后垂直入射到固定检测器上，测量样品的反射。这种经过多次反射的传统测量方式，使到达检测器的光线能量大为衰减，影响仪器的多项技术指标。而且为了满足垂直入射的要求，要求反射附件中多块反射镜的安装角度精确，使仪表的结构设计以及安装调试变得复杂。另外，传统的反射测试在改变反射角度时需更换不同入射角的架构设计以及安装调试变得复杂。另外，传统的反射测试在改变反射角度时需更换不同入射角的反射附件，测量特定样品的反射率须特定的反射附件，灵活性差，而且测得的是相对于某参比介质的相对反射率。

国内外，至今尚无一款可高速、高精度自动测量样品不同入射角和不同波长的反射率和折射率的光学参数绝对值测量仪。

                             发明内容

本发明的目的是尽可能减少检测光线的能量损失，提供一种结构简单、信噪比高、检测精度高、可快速扫描和操作简单的检测透射和反射的分光光度计——光学参数绝对值测量仪。

为达到上述目的，采用的技术方案是：

1、采用旋转结构：检测器位置和样品台均可绕样品台的圆心旋转，旋转的角度由微处理器根据外接计算机的指令，控制步进电机执行。

(1)旋转检测器位置。入射光线经样品后垂直入射到检测器上，测量样品的透射比值。按照已知的反射角，由计算机向微处理器发送指令，微处理器接受到指令后，按照指令要求控制检测器旋转到反射光线的位置，使反射光线垂直入射到检测器上，测量样品的反射比值。通过计算机实时采样处理数据，分析出物质透射、反射、吸收的关系，以满足各种测量的要求。

(2)旋转样品台。通过样品台旋转改变样品的入射光线的入射角，最终实现样品入射角的自动调整或样品位置的改变。控制方式如下：用户将样品放入样品台，并通过软件输入需要的反射角度，由计算机向微处理器送指令，微处理器接收到指令后，按照指令要求旋转样品台，并自动调整样品测量的最佳角度，最终测出样品的反射率、折射率以满足用户测量的要求。

2、以空气作参比，测量样品的光学参数绝对值

(1)将检测器置于光路位置，记录光的能量E_O；

(2)检测器旋转到反射光线位置，同时旋转样品台，自动调整样品的反射角，记录反射光线的能量E_S；

(3)计算样品绝对反射率R_F.R_F＝E_S/E_O。

本发明的积极效果是：在测试反射率时，由于无传统方法中多块反射镜的多次反射，使反射光线进入检测器时的光能量强，提高仪器测量的光度准确度、光度重复性等多项指标；仪器操作简便、高速，可高精度自动测量样品不同入射角和不同波长下的反射率和折射率，弥补了其他同类产品在光学参数测量上的不足。

                             附图说明

下面结合附图，对本发明光学参数测量仪作进一步说明。

图1控制原理方块图；

图2整机结构示意图；

图3样品检测装置结构示意图；

图4图3的A向视图；

图5光路工作原理图。

图中，1-灯室；2-入狭缝；3-单色器；4-出狭缝；5-镜筒；6-样品室；7-样品检测装置；8-检测装置固定板；9-样品台；10-盘头螺钉；11-待测样品；12-检测器；13-联轴器；14-定位光耦；15-步进电机’；16-角度调节旋转机构；17-沉头螺钉；18-轴套；19-平头螺钉；20-步进电机。

                             具体实施方式

从图1可见，本发明的微处理器CPU接受外接计算机的指令，操作样品台和检测装置的旋转角度，以求得样品测量的最佳位置。检测装置的测量结果，经光电转换和V/F转换，再通过微处理器CPU返回计算机进行数据处理。

图2是本发明整机结构示意图，如图所示，灯室1内光源的复合光通过入狭缝2进入单色器3，分成单色光由出狭缝4通过镜筒5进入样品室6内，再经置于样品台9上的待测样品11进入检测器12进行信号处理。

图3和图4是检测装置结构示意图，图中检测器12由盘头螺钉10固定在角度调节旋转机构16上，角度调节旋转机构16通过联轴器13与步进电机15的轴相联。步进电机15受仪器中微处理器的控制，当微处理器发出指令时步进电机15将以光耦14为起始点，带动检测器12绕样品台9的圆心O点进行旋转。

样品台9通过沉头螺钉17固定在轴套18上，轴套18通过平头螺丝19与步进电机20的轴相连。步进电机20受仪器中微处理器的控制，当微处理器发出指令时步进电机20将以光耦14为起始点带动样品台9旋转从而改变样品的入射角。

图5是光路工作原理图，图中灯室1中，光源W用于测可见光，光源D2用于测紫外光，当用户把样品11按如图所示垂直入射光的位置放在样品台9上时，光线通过样品11进入检测器12，通过计算机的实时处理测量样品的透过率；若继续测量样品11的反射率，用户只需输入—入射角α，计算器将向仪器发出指令，仪器中的微处理器接到指令，控制步进电机20带动样品台9和待测样品11旋转α角度，微处理器再控制步进电机15带动检测器12旋转到180-2α角度处(即图5中检测器12’位置)，通过计算机的实时处理测量样品的反射率。用户还可以改变样品的入射角α，测量不同入射角时样品的反射率。

旋转检测器12至测量位置，同时旋转样品台9自动调整至需要的测量角度，记录样品的反射光线能量E_S，并与以空气作参比时检测器12记录的光线能量E_O相比，计算求得样品绝对反射率R_F＝E_S/E_O。

Claims (4)

1、一种光学参数测量仪，包括灯室(1)、单色器(3)、样品室(6)、样品检测装置(7)，其特征在于检测器(12)的位置和样品台(9)均可绕样品台(9)的圆心O点旋转，旋转的角度由微处理器CPU根据外接计算机的指令，控制步进电机(15)和(20)执行。

2、根据权利要求1所述光学参数测量仪，其特征在于：所述检测器(12)由盘头螺钉(10)固定在角度调节旋转机构(16)上，所述角度调节旋转机构(16)通过联轴器(13)与步进电机(15)的轴相联，所述步进电机(15)接受仪器中微处理器CPU指令，控制所述检测器(12)绕样品台(9)的圆心O点旋转动作。

3、根据权利要求1所述光学参数测量仪，其特征在于：所述样品台(9)通过沉头螺钉(17)固定在轴套(18)上，轴套(18)通过平头螺钉(19)与步进电机(20)的轴相连，步进电机(20)接受仪器中微处理器CPU指令，控制所述样品台(9)绕圆心O点旋转动作。

4、根据权利要求1所述光学参数测量仪的测量方法，其特征在于：所述探测器(12)旋转至所需测量位置，同时所述样品台(9)自动调整旋转至需要的角度，记录样品的反射光能量，并与以空气作参比时，所述检测器(12)记录的光线能量E_O相比，计算样品的绝对反射率R_F＝E_S/E_O。

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