CN203069268U - 色谱仪用光栅驱动装置 - Google Patents

Abstract

色谱仪用光栅驱动装置，在其平台底板的两侧设置有入口狭缝和出口狭缝，平台底板的下方固定设置有步进电机，步进电机的输出端与减速箱的输入端相连，而减速箱的输出端与设置在平台底板上方的光栅轴套相连，在光栅轴套上固定有光栅座，光栅座上设置有光栅，减速箱的输出端、光栅轴套和光栅座的中轴线相互重合，在平台底板上方还固定设置有定位光耦，固定在光栅轴套上的定位杆的运动轨迹与定位光耦干涉。这是一种成本低、可靠性高，能够极大简化机械结构，节省空间和体积，缩短光路系统波长校准时间，并有效提高波长扫描系统中波长准确性和重复性，改善在色谱应用中对分析样品定量分析结果可靠性的色谱仪用光栅驱动装置。

Description

色谱仪用光栅驱动装置

技术领域

本实用新型涉及一种驱动装置，特别是一种色谱仪用光栅驱动装置。

背景技术

现代科技和产业的发展，促进了以色谱仪器为代表的复杂样品分离分析和分离纯化仪器的迅猛发展。生命科学、现代医学、中医药学和纳米科学等领域的基础研究和应用，都离不开各种类型的色谱仪器。在色谱仪中，检测系统中的光路系统通常使用单色仪。单色仪在工作时，需要得到准确的波长数值，而波长示数的精确度及重复性是决定单色仪性能的重要指标之一。一般情况下，高分辨率的色谱检测仪要求有高波长精度和重复性。

波长示数的精度取决于整个波长扫描机构及示数装置的精度。光路系统的调整、环境精度的变化、机构系统的空回等因素都会影响波长示数精度。

色谱仪用的波长扫描是通过转动棱镜或光栅来实现的，对于这种机构的基本要求是：使输出光束的波长按线性变化，以获得与波长坐标为均匀刻度的谱图。但由于波长变化和棱镜（或光栅）的转角是不成正比的，所以需要一定的装置来实现波长扫描。

目前，驱动光栅装置常用的有凸轮机构、正弦机构、余割机构等，但以上结构均存在不同的问题。

1、凸轮机构根据结构要求计算出凸轮曲线，作为滚轮中心的运动轨迹，再按滚轮半径大小，计算出实际所需的凸轮曲线；其缺点是机械加工精度及难度大，对于批量生产的检验、检测能力要求高。

2、正弦机构是光栅单色仪中常用的一种机构。它通过计算光栅转角的正弦值和波长的变化成正比的关系来计算。此种方式目前在色谱仪中应用广泛，但机械式的正弦机构结构复杂，对正弦机构中丝杠的加工精度要求较高，同时往往由于机加工精度的问题导致配合过程中产生噪音，调试也较为耗时，间接提高了产品的成本。

3、余割机构与正弦机构计算方法相似，但同样存在机械结构复杂，调试工艺较难，对机械部件加工精度要求较高的缺点，增加了批量产品质量控制难度。

综上所述，现在需要一种能够解决上述问题的新型光栅驱动装置或结构。

发明内容

本实用新型是为了解决现有技术所存在的上述不足，提出一种成本低、可靠性高，能够极大简化机械结构，节省空间和体积，缩短光路系统波长校准时间，并有效提高波长扫描系统中波长准确性和重复性，改善在色谱应用中对分析样品定量分析结果可靠性的色谱仪用光栅驱动装置。

本实用新型的技术解决方案是：一种色谱仪用光栅驱动装置，包括平台底板1，在平台底板1的两侧设置有入口狭缝和出口狭缝，其特征在于：所述的平台底板1的下方固定设置有步进电机2，步进电机2的输出端与减速箱3的输入端相连，而减速箱3的输出端与设置在平台底板1上方的光栅轴套4相连，在光栅轴套4上固定有光栅座5，光栅座5上设置有光栅6，减速箱3的输出端、光栅轴套4和光栅座5的中轴线相互重合，在平台底板1上方还固定设置有定位光耦7，固定在光栅轴套4上的定位杆8的运动轨迹与定位光耦7干涉。

本实用新型同现有技术相比，具有如下优点：

本实用新型采用步进电机直接通过减速箱来驱动光栅，光栅与电机、减速箱通过光栅轴套来固定，以保证三者同心；电机在工作状态中没有机械噪音，无机械结构磨损，可以反复使用，并且能够实现准确定位，以保证单色仪输出波长的准确性及重复性，提高产品及系统的质量及寿命；并且这种直接利用电机驱动的结构，可以准确、快速的定位波长位置，能够根据实际需求设置波长分辨率、波长扫描时间，使得波长扫描功能达到很好的重复效果，极大缩短光路调试时间，提高产品的生产效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图说明本实用新型的具体实施方式。如图1所示：一种色谱仪用光栅驱动装置，包括一个作为基础的平台底板1，在平台底板1的两侧分别设置有入口狭缝和出口狭缝，在这个平台底板1的下方固定设置有步进电机2，该步进电机2的输出端与减速箱3的输入端相连，而减速箱3的输出端则与光栅轴套4相连，这个光栅轴套4设置在平台底板1的上方，在光栅轴套4上固定有光栅座5，光栅座5上设置有光栅6，这种结构能够保证减速箱3的输出端、光栅轴套4和光栅座5三者的中轴线相互重合；在平台底板1上方还固定设置有定位光耦7，在光栅轴套4上还设置有定位杆8，定位杆8的端部在运动过程中能够与定位光耦7相干涉。

本实用新型实施例的色谱仪用光栅驱动装置的工作过程如下：步进电机2通过电机驱动及ARM系统控制，而光耦信号同样通过ARM系统处理；光栅座5为三维可调式，根据光轴基准调整光栅座5的俯仰及侧倾，保证光栅6转动后在出射狭缝处各个级次成像在同一水平面上；步进电机2工作，通过减速箱3后，驱动光栅轴套4转动，光栅轴套4转动的同时，带动光栅座5和光栅6转动，光栅6的转动能够实现对整个光路系统进行全波长的扫描；光栅座5转动的同时，定位杆8也随之动作，当定位杆8的端头部分经过定位光耦7时，定位光耦7产生信号并反馈至ARM控制系统。

根据光栅方程：mλ=d（sinα±sinβ），以及步进电机的步距角及减速比，通过计算，能够得出光栅转动的角度与波长之间的关系，使得波长准确性达到0.5nm。

在电机1刚开始工作时，ARM系统控制步进电机2进行初始化工作，光源预热并点亮，入射光通过入射狭缝照到光栅6的表面，光栅6进行分光，光路沿着平面镜及凹面镜进行反射，最后通过出射狭缝射出单色光。

当控制系统收到定位光耦7的信号后复位，步进电机2带动光栅6转动，对整个光路系统进行全波长扫描，完成波长自动校准功能，校准结束后，光栅6根据系统设定的波长值旋转相应的角度并停止；此时，通过出射狭缝的光为所设定的单色光。

本装置可实现波长为190nm-800nm光谱扫描，波长分辨率小于0.5nm，波长扫描重复性小于0.2nm，波长准确性小于1nm，完全满足目前高分辨率色谱仪简便、灵活、可靠的要求。

Claims (1)

1.一种色谱仪用光栅驱动装置，包括平台底板（1），在平台底板（1）的两侧设置有入口狭缝和出口狭缝，其特征在于：所述的平台底板（1）的下方固定设置有步进电机（2），步进电机（2）的输出端与减速箱（3）的输入端相连，而减速箱（3）的输出端与设置在平台底板（1）上方的光栅轴套（4）相连，在光栅轴套（4）上固定有光栅座（5），光栅座（5）上设置有光栅（6），减速箱（3）的输出端、光栅轴套（4）和光栅座（5）的中轴线相互重合，在平台底板（1）上方还固定设置有定位光耦（7），固定在光栅轴套（4）上的定位杆（8）的运动轨迹与定位光耦（7）干涉。

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