CN208109697U - 一种基于dvd光栅结构的液体折射率测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于DVD光栅结构的液体折射率测量装置，属于表面等离子共振传感器技术领域。本测量装置由光源、含有DVD光栅结构的容器和光线接收装置组成；所述光线接收装置包括光纤光谱仪或激光功率计；所述含有DVD光栅结构的容器是内部固定有DVD光栅结构的容器。本实用新型应用DVD‑R光盘中的银合金光栅结构建立液体折射率测量装置，DVD光栅的制备相对于传统的光栅，在保证高质量光滑整洁的表面形貌同时，实现了低成本、轻便易得、稳定性高以及耐腐蚀等目的。同时经改进的反射式液体折射率装置进一步提高了测量精度和灵敏度，整套装置简易高效，操作简单，稳定性可重复性高，增加了该装置在日常生活中的实用性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于DVD光栅结构的液体折射率测量装置，属于表面等离子共振传感器技术领域。
背景技术
随着科学技术日新月异的发展，液体折射率测量传感器已经被广泛应用于生物或化学分子检测、环境监测、光电子器件等诸多领域，其中基于表面等离子共振(surfaceplasmon resonances)原理的液体折射率传感器是一种重要的传感器构造。表面等离子共振，因其在传感、成像、信息处理领域的潜在应用前景，几十年来吸引了众多科研工作者浓厚的研究兴趣。
近年来，科研工作者不断改进表面等离子共振型液体折射率传感器的结构装置，使得该类型传感器的测量精度和灵敏度进一步提高。但是基于表面等离子共振原理的液体折射率测量传感器，要想获得理想的测量精度和高灵敏度，内部需要高质量的光栅结构。传统的液体折射率测量装置，需要定制一块高线数的光栅结构，导致了整个传感器装置的成本大幅度提升。同时存在光栅结构易被腐蚀、折射率测量范围窄、稳定性不高、灵敏度有待提高等诸多问题，很大程度上限制了液体折射率测量传感器在现实生活中的应用
实用新型内容
为解决现有技术存在的上述缺陷，本实用新型提出基于DVD光栅结构的液体折射率测量装置，DVD光栅结构来源于DVD-R光盘，轻便易得，耐腐蚀且使用寿命长，大幅度降低了液体折射率测量传感器的成本，而且通过改进装置获得较高的测量精度和灵敏度，增加了该装置的实用性。
本实用新型的目的是提供一种基于DVD光栅结构的液体折射率测量装置，由光源、含有DVD光栅结构的容器和光线接收装置组成；所述光线接收装置包括光纤光谱仪或激光功率计；所述含有DVD光栅结构的容器是内部固定有DVD光栅结构的容器。
在本实用新型的一种实施方式中，所述含有DVD光栅结构的容器是比色皿，所述比色皿在相对的两个侧面内壁设置凹槽，所述凹槽恰能够放置DVD光栅结构。
在本实用新型的一种实施方式中，所述光源包括卤素灯或激光发射器。
在本实用新型的一种实施方式中，所述液体折射率测量装置依次包括：宽光谱的卤素灯光源、凸透镜、泰勒-格兰偏振镜、可变孔径光阑、比色皿、光纤光谱仪、USB数据线以及计算机；USB数据线将光纤光谱仪和计算机连接；DVD光栅结构设置在比色皿内部，使光栅的基线与比色皿透光的内表面平行或重合。
在本实用新型的一种实施方式中，所述宽光谱的卤素灯光源的光谱波长范围是170nm-1030nm；
在本实用新型的一种实施方式中，所述光纤光谱仪能够探测出从紫外到近红外波长的光，其波长范围是300nm-1100nm。
在本实用新型的一种实施方式中，一种液体折射率测量装置依次包括He-Ne激光器、比色皿、DVD光栅结构、可变孔径光阑及激光功率计；DVD光栅结构设置在比色皿内部，使光栅的基线与比色皿透光的内表面平行或重合。
在本实用新型的一种实施方式中，所述的He-Ne激光器出射光波长为632.8nm。
在本实用新型的一种实施方式中，所述激光功率计所使用的探头是热电堆探头。
在本实用新型的一种实施方式中，一组能量计探头能够覆盖从8pJ-15J的能量范围。
有益效果：与目前的液体折射率测量技术相比，本实用新型应用了DVD-R光盘中的光栅结构，相对于传统的光栅，在保证高质量光滑整洁的表面形貌同时，实现了低成本、轻便易得、稳定性高以及耐腐蚀等目的。同时经改进的反射式液体折射率装置进一步提高了测量精度和灵敏度，整套装置简易高效，操作简单，置于空气中3个月甚至更久后，光栅测出的溶液共振吸收峰波长仍处于同一位置，稳定性、可重复性高，增加了该装置在日常生活中的实用性。
附图说明
图1是一种基于DVD光栅结构的液体折射率测量装置结构图；其中，1、卤素灯光源；2、凸透镜；3、泰勒-格兰偏振镜；4、可变孔径光阑；5、比色皿；6、DVD光栅结构；8、便携式光纤光谱仪；9、USB数据线；10、计算机。
图2是另一种基于DVD光栅结构的液体折射率测量装置结构图；其中，4、可变孔径光阑；5、比色皿；6、DVD光栅结构；11、He-Ne激光器；12、激光功率计。
具体实施方式
本实用新型采用DVD-R光盘中的光栅结构作为光线折射的关键元件，以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的基于DVD光栅结构的液体折射率测量装置作进一步详细说明。
实施例1：
如图1所示，基于DVD光栅结构的液体折射率测量装置依次包括：宽光谱的卤素灯光源1、凸透镜2、泰勒-格兰偏振镜3、可变孔径光阑4、比色皿5、便携式光纤光谱仪8、USB数据线9以及计算机10；USB数据线9将便携式光纤光谱仪8和计算机10连接；DVD光栅结构6设置在比色皿5内部，使光栅的基线与比色皿透光的内表面平行或重合。
所述宽光谱的卤素灯光源1的光谱波长范围是170nm-1030nm；所述比色皿5内部容积是10cm×1cm×10cm，比色皿相对的两个侧面内部可开设适当宽度凹槽，恰能够使DVD光栅结构6放置进去。所述光纤光谱仪8能够探测出从紫外到近红外波长的光，其波长范围是300nm-1100nm。
该装置的工作原理为：宽光谱的卤素灯光源1发出的光经凸透镜2后扩束成一束平行光，扩束后的平行光通过泰勒-格兰偏振镜3调整为TM偏振光，再经可变孔径光阑4控制光束直径大小，光束穿过装了不同浓度的溶液或不同试剂的比色皿5，照射到固定于后表面上的DVD光栅结构6，经DVD光栅结构6反射出去，再通过凸透镜7会聚，聚焦在光纤光谱仪8的探头上，光纤光谱仪8采集数据，最终通过数据线9将采集到的光谱数据传输到计算机10上的实时光谱分析软件中，再经计算机10中Matlab软件分析处理能够得到表面等离子共振吸收峰的波长位置，通过分析处理获得共振吸收峰波长位置与折射率之间的关系曲线，能够得到待测溶液的折射率。
实施例2
图2为本实用新型提出的另一种基于DVD光栅结构的液体折射率测量装置的结构示意图，该装置在实施例1的基础上进行了简化，装置更加得简洁明了，操作简单高效，同时在保证高精度和灵敏度的同时，进一步地降低成本，增加该装置的实用性。
该装置仅由一台632.8nm的He-Ne激光器11、比色皿5、DVD光栅结构6、可变孔径光阑4以及COHERENT公司生产的激光功率计12组成。所述的He-Ne激光器11出射光波长为632.8nm；所述比色皿5内部容积是10cm×1cm×10cm，比色皿5两个相对的侧面内部可设置适当宽度凹槽，恰能够将DVD光栅结构6放置进去；所述激光功率计12所使用的探头是热电堆探头，一组能量计探头能够覆盖从8pJ-15J的能量范围，且须搭配激光功率能量计表头使用。
该装置的工作原理为：632.8nm的He-Ne激光器11发出的光，预先调整为TM偏振态后，穿过比色皿5中不同浓度的溶液，直接照射在比色皿后表面的DVD光栅结构6上，经DVD光栅结构6反射出去，经过可变孔径光阑4控制出射光斑的直径，最后照射在功率计12的热电堆探头上，功率计12的热电堆探头直接采集到经比色皿5后表面的DVD光栅结构6激发出的表面等离子共振反射光的功率值大小，反射光的功率值可以直接在功率计12表头上读出。
本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡是在本实用新型构思的精神和原则之内，本领域的专业人员能够做出的任何修改、等同替换和改进等均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于DVD光栅结构的液体折射率测量装置，其特征在于，由光源、含有DVD光栅结构的容器和光线接收装置组成；所述光线接收装置包括光纤光谱仪或激光功率计；所述含有DVD光栅结构的容器是内部固定有DVD光栅结构的容器。
2.根据权利要求1所述的一种基于DVD光栅结构的液体折射率测量装置，其特征在于，所述含有DVD光栅结构的容器是比色皿；所述比色皿在相对的两个侧面内壁设置凹槽，所述凹槽恰能够放置DVD光栅结构。
3.根据权利要求1所述的一种基于DVD光栅结构的液体折射率测量装置，其特征在于，所述光源包括卤素灯或激光发射器。
4.根据权利要求1所述的一种基于DVD光栅结构的液体折射率测量装置，其特征在于，所述液体折射率测量装置依次包括：宽光谱的卤素灯光源、凸透镜、泰勒-格兰偏振镜、可变孔径光阑、比色皿、光纤光谱仪、USB数据线以及计算机；USB数据线将光纤光谱仪和计算机连接；DVD光栅结构设置在比色皿内部，使光栅的基线与比色皿透光的内表面平行或重合。
5.根据权利要求4所述的一种基于DVD光栅结构的液体折射率测量装置，其特征在于，所述宽光谱的卤素灯光源的光谱波长范围是170nm-1030nm。
6.根据权利要求4所述的一种基于DVD光栅结构的液体折射率测量装置，其特征在于，所述光纤光谱仪能够探测出从紫外到近红外波长的光，其波长范围是300nm-1100nm。
7.根据权利要求1所述的一种基于DVD光栅结构的液体折射率测量装置，其特征在于，一种液体折射率测量装置依次包括He-Ne激光器、比色皿、DVD光栅结构、可变孔径光阑及激光功率计；DVD光栅结构设置在比色皿内部，使光栅的基线与比色皿透光的内表面平行或重合。
8.根据权利要求7所述的一种基于DVD光栅结构的液体折射率测量装置，其特征在于，所述的He-Ne激光器出射光波长为632.8nm。
9.根据权利要求7所述的一种基于DVD光栅结构的液体折射率测量装置，其特征在于，所述激光功率计所使用的探头是热电堆探头。
10.根据权利要求9所述的一种基于DVD光栅结构的液体折射率测量装置，其特征在于，一组能量计探头覆盖从8pJ-15J的能量范围。
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| CN201820597426.3U CN208109697U (zh) | 2018-04-24 | 2018-04-24 | 一种基于dvd光栅结构的液体折射率测量装置 |
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2018
- 2018-04-24 CN CN201820597426.3U patent/CN208109697U/zh active Active
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