CN204086131U - 流通池外置的全波长扫描或多个任选波长同时检测设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型流通池外置的全波长扫描或多个任选波长同时检测设备，涉及一种利用光学手段测定材料的化学或物理性质的设备，特别是涉及一种利用光学手段测定流经透明小容器的材料的化学或物理性质的设备。其目的是为了提供一种结构简单、流通池外置降低流路体积，可以完成多个任选波长同时检测或全波长扫描的基于光纤的单流通池外置且光程可调的在线检测设备。本实用新型基于光纤的单流通池在线检测设备，包括：光源装置、第一光纤、流通池、第二光纤和第一光谱仪。本检测设备，其结构简单，可实现多个任选波长同时检测或全波长扫描，流通池外置降低管路体积，光程可调扩展了光谱仪检测限范围。本实用新型用于液相色谱仪或层析系统的光检测器领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种利用光学手段测定材料的化学或物理性质的设备，特别是涉及一种利用光学手段测定流经透明小容器的材料的化学或物理性质的设备。
背景技术
目前，一般层析柱或色谱柱后需要接在线检测器，包括紫外可见光、电导、pH、蒸发光散射、示差折光、荧光等检测器，根据不同的应用需要进行配置，如图6所示。
其中在线紫外与可见光检测器是配置最为广泛的一种，不同公司提供的紫外可见光在线检测设备的结构也存在较大的差异。如：
1、全波长范围内在线三波长检测设备：
全波长范围内在线三波长检测设备如图7所示，这种设计是采用氙灯做光源，在190-700nm波长范围内采用任意的三个波长同时进行在线检测。但是这种光路结构设计复杂，而且设计寿命由于光栅的不断翻转容易折损而影响使用寿命，同时维修成本高。
2、单波长在线检测设备：
单波长在线检测设备如图8所示，这种采用汞灯或者锌灯为光源，采用滤光片进行波长的选择，但每次只能选择一个滤光片采集一个波长的数据，最多在仪器上可以放置三个滤光片，因不同的实验要求进行手动旋转选择滤光片。这种结构的设计虽然成本大为降低，但是每次只有一个波长的在线检测，无法满足客户需要两个或多个波长的在线检测要求。
3、高压液相的全波长在线检测设备：
高压液相的全波长在线检测设备如图9、图10所示，为全波长在线检测器，可以进行二维图像扫描。但这种设计是将流通池内置于仪器机箱里面，通过管线引进机箱内部测量数据。缺点是流路体积增加，对于检测一般不再收集检测后样品，影响不大；但对于制备而言，管路死体积过大会导致柱后扩散增加，而降低分离效果。
4、可变波长检测设备：
可变波长检测设备如图11所示，该设备的缺点是只能做单波长在线检测，而且流通池需 要内置增加流路死体积而增加样品扩散。
实用新型内容
本实用新型是要解决以上某些技术问题而提供一种结构简单、流通池外置而降低制备的流路体积，流通池光程可调而扩展光谱仪检测限范围，且可以同时在光谱仪检测范围内同时检测任意选择的多个波长或者在光谱仪检测范围内做全波长扫描的检测设备，与前述全波长范围内在线三波长检测设备相比，不需要光栅翻转，光谱仪可以实现与之类似的全波长范围内的任选多个波长同时检测，甚至光谱仪可以实现其实现不了的全波长扫描。同时，由于光谱仪本身也存在性能与价格上的差异，检测限更高或更低也就是检测范围更宽的光谱仪价格也会高上许多，而本实用新型采用的可调光程流通池，可以对检测限进行补强。
本实用新型为一种流通池外置的全波长扫描或多个任选波长同时检测设备，包括光源装置、第一光纤、流通池、第二光纤和第一光谱仪；其中，所述的光源装置包括光源和凸透镜；所述的光源位于凸透镜前方；所述的光源为氙灯、氘灯、汞灯、汞钨灯、卤钨灯、锌灯、氘钨灯或LED灯；所述光源的功率为1～200W；所述的流通池为光程可调节流通池，光程调节范围为1～10mm，流通池全长为10mm，通过调节光纤插入的深度来调节光程，内径为0.25～50.8mm；所述的流通池外置是指将光源装置发射的光用第一光纤导出机箱进入外置流通池，然后再用第二光纤将透过流通池的光导入到机箱内的光检测光谱仪；所述的光纤为匀化抗紫外钝化光纤、普通匀化光纤、抗紫外钝化光纤、普通光纤中的一种或多种的组合。
本实用新型流通池外置的全波长扫描或多个任选波长同时检测设备，其中所述的第一光纤为匀化抗紫外钝化光纤，所述的第二光纤为抗紫外钝化光纤。
本实用新型流通池外置的全波长扫描或多个任选波长同时检测设备，其中所述的第一光纤与流通池之间设有准直镜。
本实用新型流通池外置的全波长扫描或多个任选波长同时检测设备，其中所述的第一光纤为第一标准光纤或第一一分二光纤束光纤；所述的第一一分二光纤束光纤为第一捆绑的多芯光纤或第一带光纤分光器的光纤；所述的第一带光纤分光器的光纤包括第一光纤分光器和第三标准光纤；所述的第一带光纤分光器的光纤中的第三标准光纤与第一光纤分光器为一体式或分体式；所述的第一光纤分光器的光纤入口和光纤出口均接有第三标准光纤；所述的第一一分二光纤束光纤后方还设有第二光谱仪；所述的连接流通池的光纤中的一个或两个有金属外圈，可以伸入流通池内并用接头固定来调节并固定光程的长度。
本实用新型流通池外置的全波长扫描或多个任选波长同时检测设备，其中所述的第二光 纤为第二标准光纤或第二一分二光纤束光纤；所述的第二一分二光纤束光纤为第二捆绑的多芯光纤或第二带光纤分光器的光纤；所述的第二带光纤分光器的光纤包括第二光纤分光器和第四标准光纤；所述的第二带光纤分光器的光纤中的第四标准光纤与第二光纤分光器为一体式或分体式；所述的第二光纤分光器的光纤入口和光纤出口均接有第四标准光纤；所述的第二一分二光纤束光纤后方还设有第三光谱仪。
本实用新型流通池外置的全波长扫描或多个任选波长同时检测设备，其中所述的第一光谱仪和第二光谱仪的波长检测范围均为190～1100nm；所述的第一光谱仪同时检测的波长为190～1100nm中的任意选择1～10个。
本实用新型流通池外置的全波长扫描或多个任选波长同时检测设备，其中所述的第一光谱仪和第三光谱仪的波长检测范围均为190～1100nm；所述的第一光谱仪同时检测的波长为190～1100nm中的任意选择1～10个。
本实用新型流通池外置的全波长扫描或多个任选波长同时检测设备，其中所述第一光谱仪全波长扫描范围为190-1100nm，按照一定的扫描间隔依次逐个读取全部波长范围内的数据，所述扫描间隔为1nm、2nm、5nm或10nm。
本实用新型流通池外置的全波长扫描或多个任选波长同时检测设备，其中所述的第一光谱仪和第二光谱仪采用相同的型号，为前置CCD光谱仪、后置CCD光谱仪、冷CCD阵列光谱仪、背照式CCD阵列光谱仪、光电二极管阵列光谱仪、CMOS光谱仪或NMOS光谱仪；所述的光电二极管阵列光谱仪为PDA检测器光谱仪、PDAD检测器光谱仪或DAD检测器光谱仪。
本实用新型流通池外置的全波长扫描或多个任选波长同时检测设备，其中所述的第三光谱仪与第一光谱仪为同一型号，为前置CCD光谱仪、后置CCD光谱仪、冷CCD阵列光谱仪、背照式CCD阵列光谱仪、光电二极管阵列光谱仪、CMOS光谱仪或NMOS光谱仪；所述的光电二极管阵列光谱仪为PDA检测器光谱仪、PDAD检测器光谱仪或DAD检测器光谱仪。
本实用新型流通池外置的全波长扫描或多个任选波长同时检测设备与现有技术的不同之处在于：
1、本实用新型的流通池外置的全波长扫描或多个任选波长同时检测设备实现了不需要翻转光栅条件下的全波长范围内同时任选多个波长同时检测，或者实现更高级的全波长范围内的扫描图谱。
2、本实用新型的流通池外置的全波长扫描或多个任选波长同时检测设备采用光纤导光， 实现了流通池外置，减少了流体管路长度，从而有效地降低了流路体积，提高了分离效率和仪器的纯化性能。
3、本实用新型中采用的流通池为光程可调节流通池，通过调节光纤插入的深度来调节光程。由于不同光谱仪具有不同的检测限及检测灵敏度，大多数的光谱仪尤其CCD光谱仪虽然价格高出单个光电二极管数十倍，但是由于其贵在具有全波长的选择性所以会在检测限和灵敏度上却低于光电二极管，导致光谱仪的检测限小于普通的光电二极管，这时可以通过降低流通池的光程来增加带光谱仪的整个设备的检测上限，或者通过增加流通池的光程来增加带光谱仪的整个设备的检测下限和检测灵敏度；因此在同一个设备上，可以通过调节光程可调的流通池的光程来满足高浓度样品检测或者极低浓度样品的检测，这样即使在样品浓度很高或很低的时候，也同样可以满足检测限低的光谱仪的检测要求。
4、本实用新型的流通池外置的全波长扫描或多个任选波长同时检测设备设置了参比，即：在流通池与第一光谱仪之间设第二一分二光纤束光纤，第二一分二光纤束光纤后设第三光谱仪作为参比；或在光源装置与流通池之间设第一一分二光纤束光纤，第一一分二光纤束光纤后方设第二光谱仪，取第二光谱仪中的数据作为参比。这样通过设置参比，既可以实时监测光源的衰变，也可以校正因第一光谱仪不稳定产生的噪音或误差，从而校正检测样品时测得的数据，使所得结果更准确。如果不采用第二或第三光谱仪作为参比，也可以通过实验测得样品在某个特殊波长没有吸收，如650nm，之后取这一波长单独读取数值作为参比。
下面结合附图对本实用新型的流通池外置的全波长扫描或多个任选波长同时检测设备作进一步说明。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的结构示意图；
图2为本实用新型实施例2的结构示意图；
图3为本实用新型实施例3的结构示意图；
图4为本实用新型实施例4的结构示意图；
图5为本实用新型实施例5的结构示意图；
图6为层析流路图；
图7为全波长范围内在线三波长检测设备的结构示意图；
图8为单波长在线检测设备的结构示意图；
图9为高压液相的全波长在线检测设备的结构示意图；
图10为光电二极管光谱仪结构示意图；
图11为可变波长检测设备的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本实施例流通池外置的全波长扫描或多个任选波长同时检测设备，包括：光源装置、流通池4、第一光谱仪6、第一光纤3和第二光纤5；其中，光源装置包括光源1和凸透镜2；光源1位于凸透镜2前方；光源1为氙灯；光源1的功率为2W；流通池4为光程可调节流通池，光程调节范围为1～10mm，流通池4全长为10mm，根据样品的浓度以及光谱仪的检测限在实验前确定光程的长度，随后通过调节光纤插入的深度来调节本次实验的光程为2mm，内径为1mm；光源装置的光用第一光纤3导出机箱进入流通池4，然后再用第二光纤5将透过流通池4的光导入到机箱内的第一光谱仪6。第一光谱仪6为前置CCD阵列光谱仪，第一光纤3为抗紫外钝化光纤，第二光纤5为抗紫外钝化光纤(RS UV Fiber)。
实施例1的工作原理为：光源1发出的光线经凸透镜2聚焦后，通过第一光纤3传入流通池4内；光线穿过流通池4，通过第二光纤5传入第一光谱仪6，第一光谱仪6能够在波长范围190-1100nm内任意选取1～10个波长同时检测，或者第一光谱仪按照一定的扫描间隔依次逐个读取全部波长范围内的数据进行全波长扫描，扫描间隔为1nm、2nm、5nm或10nm。
实施例2
如图2所示，本实施例流通池外置的全波长扫描或多个任选波长同时检测设备，包括：光源装置、流通池4、第一光谱仪6、第三光谱仪9、第一光纤3和第二光纤；其中，光源装置包括光源1和凸透镜2；光源1位于凸透镜2前方；光源1为氘灯；光源1的功率为30W；流通池4为光程可调节流通池，光程调节范围为1～10mm，流通池4全长为10mm，根据样品的浓度以及光谱仪的检测限在实验前确定光程的长度，随后通过调节光纤插入的深度来调节本次实验的光程为5mm，内径为10mm；第一光纤3与流通池4之间安装有准直镜，光源装置的光用第一光纤3导出机箱进入流通池4，然后再用第二光纤将透过流通池4的光导入到机箱内的第一光谱仪6，第二光纤为第二一分二光纤束光纤，第二一分二光纤束光纤为第二带光纤分光器的光纤，第二带光纤分光器的光纤包括第二光纤分光器7和第四标准光纤8；第四标准光纤8与第二光纤分光器7为一体式或分体式；第二光纤分光器的7光纤入口和光纤出口均接有第四标准光纤8，第四标准光纤8分别与第一光谱仪6和第三光谱仪9相连。其中第一光纤3为普通匀化光纤，第四标准光纤8为普通光纤；第一光谱仪6和第三光谱仪 9为背照式CCD阵列光谱仪，取根据实验确定某个波长的光没有吸收，如650nm，采用650nm为参比波长，用第三光谱仪9所得数据来确定灯源的衰减以及光谱仪本身的噪声和误差。
实施例3
如图3所示，实施例3与实施例2的区别在于第二一分二光纤束光纤为第二捆绑的多芯光纤10，第二捆绑的多芯光纤10为匀化抗紫外钝化光纤，分别与第一光谱仪6和第三光谱仪9相连，第一光谱仪6和第三光谱仪9为冷CCD阵列光谱仪，取第三光谱仪9所得数据为参比。
如图2和图3所示，实施例2和实施例3工作原理为：光源1发出的光线经凸透镜2聚焦后，通过第一光纤3传入流通池4，穿过流通池4的光线通过第二光纤传入第一光谱仪6和第三光谱仪9。第一光谱仪6和第三光谱仪9的波长检测范围均为190～1100nm，选择第一光谱仪6在波长范围为190-360nm内任意选取5个波长同时检测，所选波长为206nm，214nm，254nm，280nm和330nm。
实施例4
如图4所示，本实施例基于光纤的单流通池的全波长范围内同时多个任选波长在线检测或全波长扫描的设备，包括：光源装置、流通池4、第一光谱仪6、第二光谱仪13、第一光纤和第二光纤5；其中，光源装置包括光源1和凸透镜2；光源1位于凸透镜2前方；光源1为氘钨灯；光源1的功率为30W；流通池4为光程可调节流通池，光程调节范围为1～10mm，流通池4全长为10mm，根据样品的浓度以及光谱仪的检测限在实验前确定光程的长度，随后通过调节光纤插入流通池的深度来调节本次实验的光程为10mm，内径为0.5mm；光源装置的光用第一光纤导出机箱进入流通池4，然后再用第二光纤5将透过流通池4的光导入到机箱内的第一光谱仪6，第一光纤为第一一分二光纤束光纤，第一一分二光纤束光纤为第一带光纤分光器的光纤，第一带光纤分光器的光纤包括第一光纤分光器11和第三标准光纤12，第三标准光纤12与第一光纤分光器11为一体式或分体式；第一光纤分光器11的光纤入口和光纤出口均接有第三标准光纤12；光纤入口处的第三标准光纤12与光源装置相连，光纤出口处的第三标准光纤12分别与流通池4和第二光谱仪13相连，第三标准光纤12与流通池4之间安装有准直镜。第一光纤3为匀化抗紫外钝化光纤，第三标准光纤12为抗紫外钝化光纤(RS UV Fiber)；第一光谱仪6和第二光谱仪13为光电二极管阵列DAD检测器光谱仪，第二光谱仪与第一光谱仪检测波长相同，进行平行检测，取第二光谱仪13所得数据为参比。
实施例5
如图5所示，实施例5与实施例4的区别在于第一一分二光纤束光纤为第一捆绑的多芯光纤14，第一捆绑的多芯光纤14为抗紫外钝化光纤，分别与流通池4和第二光谱仪13相连，第一光谱仪6和第二光谱仪13为PDA光谱仪，取第二光谱仪13所得数据为参比。
如图4和图5所示，实施例4和实施例5的工作原理为：光源1发出的光线经凸透镜2聚焦后进入第一光纤，第一光纤分出两条光路，分别传入流通池4和第二光谱仪13；穿过流通池4的光线通过第二光纤5传入第一光谱仪6。第一光谱仪6和第二光谱仪13的波长检测范围均为190～1100nm，第一光谱仪6能够在波长范围190-1100nm内进行全波长扫描第一光谱仪6和第二光谱仪13同时按照一定的扫描间隔依次逐个读取全部波长范围内的数据，形成三维色谱图，扫描间隔为2nm。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种流通池外置的全波长扫描或多个任选波长同时检测设备，其特征在于：包括光源装置、第一光纤、流通池、第二光纤和第一光谱仪；其中，所述的光源装置包括光源和凸透镜；所述的光源位于凸透镜前方；所述的光源为氙灯、氘灯、汞灯、汞钨灯、卤钨灯、锌灯、氘钨灯或LED灯；所述光源的功率为1～200W；所述的流通池为光程可调节流通池，光程调节范围为1～10mm，流通池全长为10mm，通过调节光纤插入的深度来调节光程，内径为0.25～50.8mm；所述的流通池外置是指将光源装置发射的光用第一光纤导出机箱进入外置流通池，然后再用第二光纤将透过流通池的光导入到机箱内的光检测光谱仪；所述的光纤为匀化抗紫外钝化光纤、普通匀化光纤、抗紫外钝化光纤、普通光纤中的一种或多种的组合。
2.根据权利要求1所述的流通池外置的全波长扫描或多个任选波长同时检测设备，其特征在于：所述的第一光纤为匀化抗紫外钝化光纤，所述的第二光纤为抗紫外钝化光纤。
3.根据权利要求1所述的流通池外置的全波长扫描或多个任选波长同时检测设备，其特征在于：所述的第一光纤与流通池之间设有准直镜。
4.根据权利要求1、2或3其中之一所述的流通池外置的全波长扫描或多个任选波长同时检测设备，其特征在于：所述的第一光纤为第一标准光纤或第一一分二光纤束光纤；所述的第一一分二光纤束光纤为第一捆绑的多芯光纤或第一带光纤分光器的光纤；所述的第一带光纤分光器的光纤包括第一光纤分光器和第三标准光纤；所述的第一带光纤分光器的光纤中的第三标准光纤与第一光纤分光器为一体式或分体式；所述的第一光纤分光器的光纤入口和光纤出口均接有第三标准光纤；所述的第一一分二光纤束光纤后方还设有第二光谱仪。
5.根据权利要求1、2或3其中之一所述的流通池外置的全波长扫描或多个任选波长同时检测设备，其特征在于：所述的第二光纤为第二标准光纤或第二一分二光纤束光纤；所述的第二一分二光纤束光纤为第二捆绑的多芯光纤或第二带光纤分光器的光纤；所述的第二带光纤分光器的光纤包括第二光纤分光器和第四标准光纤；所述的第二带光纤分光器的光纤中的第四标准光纤与第二光纤分光器为一体式或分体式；所述的第二光纤分光器的光纤入口和光纤出口均接有第四标准光纤；所述的第二一分二光纤束光纤后方还设有第三光谱仪。
6.根据权利要求4所述的流通池外置的全波长扫描或多个任选波长同时检测设备，其特征在于：所述的第一光谱仪和第二光谱仪的波长检测范围均为190～1100nm；所述的第一光谱仪同时检测的波长为190～1100nm中的任意选择1～10个。
7.根据权利要求5所述的流通池外置的全波长扫描或多个任选波长同时检测设备，其特 征在于：所述的第一光谱仪和第三光谱仪的波长检测范围均为190～1100nm；所述的第一光谱仪同时检测的波长为190～1100nm中的任意选择1～10个。
8.根据权利要求1所述的流通池外置的全波长扫描或多个任选波长同时检测设备，其特征在于：所述第一光谱仪全波长扫描范围为190-1100nm，按照一定的扫描间隔依次逐个读取全部波长范围内的数据，所述扫描间隔为1nm、2nm、5nm或10nm。
9.根据权利要求4所述的流通池外置的全波长扫描或多个任选波长同时检测设备，其特征在于：所述的第一光谱仪和第二光谱仪采用相同的型号，为前置CCD光谱仪、后置CCD光谱仪、冷CCD阵列光谱仪、背照式CCD阵列光谱仪、光电二极管阵列光谱仪、CMOS光谱仪或NMOS光谱仪；所述的光电二极管阵列光谱仪为PDA检测器光谱仪、PDAD检测器光谱仪或DAD检测器光谱仪。
10.根据权利要求5所述的流通池外置的全波长扫描或多个任选波长同时检测设备，其特征在于：所述的第三光谱仪与第一光谱仪为同一型号，为前置CCD光谱仪、后置CCD光谱仪、冷CCD阵列光谱仪、背照式CCD阵列光谱仪、光电二极管阵列光谱仪、CMOS光谱仪或NMOS光谱仪；所述的光电二极管阵列光谱仪为PDA检测器光谱仪、PDAD检测器光谱仪或DAD检测器光谱仪。
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| CN201420405818.7U CN204086131U (zh) | 2014-07-22 | 2014-07-22 | 流通池外置的全波长扫描或多个任选波长同时检测设备 |
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Cited By (6)
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|---|---|---|---|---|
| CN104833642A (zh) * | 2015-05-20 | 2015-08-12 | 浙江科技学院 | 一种光程可调的液体透光特性测量装置 |
| CN105115918A (zh) * | 2015-08-12 | 2015-12-02 | 泉州装备制造研究所 | 基于吸收光谱的pH值快速在线检测装置及方法 |
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| CN110291393A (zh) * | 2017-02-21 | 2019-09-27 | 通用电气健康护理生物科学股份公司 | 用于适配色谱系统中的uv池路径长度的方法 |
| CN112461783A (zh) * | 2019-10-17 | 2021-03-09 | 山东金璋隆祥智能科技有限责任公司 | 一种gsa近红外光谱仪光路切换技术 |
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2014
- 2014-07-22 CN CN201420405818.7U patent/CN204086131U/zh not_active Expired - Lifetime
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| CN105115918A (zh) * | 2015-08-12 | 2015-12-02 | 泉州装备制造研究所 | 基于吸收光谱的pH值快速在线检测装置及方法 |
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