CN202486048U - 全谱分光光度检测装置 - Google Patents

Abstract

一种能快速全谱检测的分光光度装置。由光源、狭缝、样品池、单色器、传感器和计算机构成。光源发出的复合光信号通过狭缝变成光束后进入样品池，射出样品池的复合光经单色器分解成一组谱线，投射到传感器的成像板上并采集到光强度信号，随后传感器把收集到的信息输入计算机进行计算，获得具体的吸光度变化信息。与传统分光光度计不同的是，本装置采用后分光和成像板策略，完成复合光各谱线的光强度变化检测，一次检测就能获得各谱线的光吸收信息。

Description

全谱分光光度检测装置

技术领域

本发明涉及一种分光光度检测装置，能够同时检测波谱中各条谱线的吸收，具有全波长快速检测的特点。 

背景技术

自然界很多物质都具有光吸收的特征，不同物质甚至有不同的吸收曲线。采用光吸收的原理鉴定物质并对物质进行含量测定是科学研究的常用方法，分光光度计也是科学研究的最常用仪器之一，已广泛应用于物理学、化学、生物学、医学等领域。分光光度计主要检测的光谱为紫外光谱和可见光谱，一般光谱范围分别为200-400nm，400-800nm，有些仪器的短波则拓宽到190nm，长波拓宽到1100nm。只检测紫外光谱的分光光度计叫紫外分光光度，只检测可见光谱的叫可见分光度计，能同时检测紫外和可见光谱的则叫紫外-可见分光光度计。 

分光光度计的核心原理是：先将复合光通过单色器，将获得的单色光再通过样品池，由此检测透过光的相对强度变化，计算该样品对此单色光的透光率，根据透光率计算吸光度。大多数物质具有紫外可见波长下的吸收曲线，因此吸收曲线具有物质鉴定的作用。另外在一定浓度下，吸收值和浓度服从Lambert-Beer定律，根据Lambert-Beer定律可以根据吸收值计算获得原样品的浓度。 

已有的分光光度需在波长选择之前一般进行吸收曲线扫描，以帮助选取最大吸收波长的光线作为单色光源，或是参考文献报道选择波长。光源可选择钨灯、氘灯、氙灯。单色器可选择三棱镜或光栅，也有选择滤光片的，只是滤光片的单色效果较差。 

根据以上原理生产的分光光度计很多，如双波长分光光度计、双光束分光光度计，荧光分光光度计等。高效液相色谱系统的紫外检测器（UV检测器）和二极管整列检测器（DAD检测器）也是基于分光光度计的原理制造的。 

然而，传统的分光光度计及其派生仪器均是基于先获得单色光再检测光吸收，获得的信息较少，一次只能检测一个或两个波长的吸收值变化。因此，对非选波长的光吸收数据被主动丢失。特别地，在不同条件下，样品可能会发生吸收波长的偏移现象（即红移和蓝移现象），但传统的分光光度计不容易发现。如果要进行全波长吸收测定，必须连续选择单色光进行检测，费时费力。 

发明内容

本实用新型发明一种新型分光光度检测装置，具有同时检测光源全波长吸收的功能，并能获得单个波长的吸收值信息，检测时不需要轮换波长。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本装置由光源、狭缝、样品池、单色器、传感器、计算机构成。光源发出的复合光信号通过狭缝变成光束进入样品池，出样品池的复合光经单色器分解成一组谱线，投射到传感器的成像板上并采集到光强度信号，随后传感器把收集到的信息输入计算机进行计算，从而获得具体的吸光度变化信息。光源采用发光稳定的钨灯、氘灯或氙灯。狭缝用不透光的黑色材料制作。透紫外的样品池采用石英制作，透可见光的样品池用透明材料制作，透明材料包括但不限于玻璃、塑料、特氟龙。单色器采用三棱镜或光栅。传感器为CCD（Charge Coupled Device）成像板或CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Transistor）成像板。其中狭缝、单色器和传感器均处在一个避光的机箱内。计算机为市场主流台式计算机或笔记本计算机。采用多个狭缝可以减少光漫射或散射带来的干扰。传感器成像板的成像分辨率决定复合光的波长分辨率。本装置中选用的CCD成像板或CMOS成像板的感光原理与现有数码相机的成像材料的原理相同。 

光源发出的复合光经第一狭缝进入样品池，透过样品池的复合光经第二狭缝进入单色器，单色器将复合光分解成连续谱线，投射到传感器上，由于传感器的感光屏是固定的，不同谱线感光屏上具有固定的分布位置，因此传感器能将不同部位的感光强度信号传入计算机。将通过待测样品后各谱线的强度与仪器自检或空白样品各谱线的光强度进行比较，获得各谱线的透过率，从而计算出各样品对各谱线的吸光度。 

在上述的光路中，光源发出的复合光以垂直角度进入样品池，以防发生折射和界面反射，减弱光强信号。 

本实用新型的效果是，检测效率高，获得光谱吸收值信息全面。 

 附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图。 

图2是复合光经单色器投射到传感器的谱线示意图。 

图3是本装置应用于HPLC系统的示意图。 

图4是紫外检测器或DAD检测器应用到HPLC系统采集到的信号图。 

图5是采用本装置作为HPLC系统的检测器采集到的信号模式图。 

图6是解释在HPLC色谱图中，在某一波长下为单峰，换一种波长可能是双峰。 

 图中：1.第一狭缝，2.光源，3.样品池，4.第二狭缝，5.单色器，6.传感器，7.传感器数据传输线，8.计算机，9.样品池流出管，10.样品池流入管。 

具体实施方式

实施方式1：检测样品的吸收曲线和样品的吸收值。 

如图1所示，启动仪器，将样品池（3）装入空白样品，光源（2）发出的复合光经第一狭缝（1）通过样品池（3），经第二狭缝（4）后，进入单色器（5），单色器（5）将复合光分解成连续谱线投射到传感器（6）上，不同的区域感受不同波长的谱线，传感器（6）将信息通过传感器数据线（7）输入计算机（8），这时计算机（8）获得各谱线的光强信号，定义为T1，即100%透光率。随后将待测样品装入样品池（3）并置于光路，同样会得到另一组各谱线的光强信号，定义为T2。比较T2和T1，得到透光率信息，将透光率进行转换可获得吸光度。将各谱线的吸光度在同一坐标作图（以波长为横坐标，以吸收值为纵坐标）即获得该样品的吸收曲线。复合光经单色器投射到传感器的谱线参见图2，传感器的分辨率越高，则复合光的各谱线分辨率也越高。 

 实施方式2：作为高效液相色谱（HPLC）的检测器。 

如图3所示，改进样品池（3），将样品池密封，下端连接样品流入管（10）。上端连接样品流出管（9）。启动仪器，光源（2）发出的复合光经第一狭缝（1）通过样品池（3），经第二狭缝（4）后，进入单色器（5），单色器（5）将复合光分解成连续谱线投射到传感器（6）上，不同的区域感受不同波长的谱线，传感器（6）将信息通过传感器数据线（7）输入计算机（8），这时计算机（8）获得各谱线的光强信号。当HPLC平衡时的流动相进入样品池时获得的各谱线光强信号定义为T1，即100%透光率。随后，来自HPLC的洗脱液也将连续进入样品池（3），这时会获得不同时间点的各谱线的光强信号，定义为T2。比较T2和T1，得到透光率信息，将透光率进行转换可获得吸光度。与传统HPLC谱图不同（传统的HPLC谱图为二维信息，即吸收度和时间，参见图4），将各谱线的吸光度在同一坐标作图即获得HPLC的三维洗脱曲线，包含吸收值、波长和时间三种变量，参见图5。复合光经单色器投射到传感器的谱线参见图2。 

对于采用UV或DAD检测器的HPLC，测得的样品检测信号是一个二维的信号，即时间和对某一谱线的吸收强度（或吸收强度转化的信号），参见图4。采用本发明的装置作为检测器，即可采集到三位信号，即：时间、各谱线、及吸收强度，参见图5。因此采用检测器采集到的信号较传统UV及DAD检测器丰富。特别的，传统UV或DAD检测器测得的峰可能属于两个峰或多个峰的累积，因此容易产生分离效果很好的假阳性结果。比如，在分离一复合样品时，采用UV检测器的某一波长得到峰1，分离条件不变，如果选用另一波长可能发现峰1是两个峰信号的混合表现，参见图6；如果采用本发明的检测器，不用重复实验则也能很好地发现峰1实际上是两个峰混合表现。由于单一或较少数量的波长作为检测器存在缺陷，业界在两样品指纹图谱鉴定时要求改变色谱条件，并提出如果多个条件下（至少2个）谱图均相似才能确认两样品是同一样品；而采用本发明的检测装置，则可以用相同条件下一张各自的三维图谱的来完成，也就是说两样品的三维指纹相似则足以表明两样品是同一样品，而不需进行多条件色谱操作。 

Claims (6)

1.一种分光光度检测装置，由光源、狭缝、样品池、单色器、传感器和计算机构成；其特征是：光源发出的复合光信号通过狭缝变成光束进入样品池，出样品池的复合光经单色器分解成一组谱线，投射到传感器的成像板上并采集到光强度信号，随后传感器把收集到的信息输入计算机进行计算，从而获得具体的吸光度变化信息。

2.根据权利要求1所述的分光光度检测装置，其特征是：光源包括但不限于钨灯、氘灯和氙灯。

3.根据权利要求1所述的分光光度检测装置，其特征是：狭缝采用不透光的黑色材料制成。

4.根据权利要求1所述的分光光度检测装置，其特征是：样品池的制作材料包括但不限于石英、玻璃、塑料和特氟龙。

5.根据权利要求1所述的分光光度检测装置，其特征是：单色器采用三棱镜或光栅。

6.根据权利要求1所述的分光光度检测装置，其特征是：传感器为CCD成像板或CMOS成像板。

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