CN208488173U - 可置换式光路模块及具有该光路模块的光谱仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种可置换式光路模块及具有该光路模块的光谱仪，属于光谱分析技术领域，所述光路模块包括固定座、位于固定座内的光路通道以及多个光学镜片，光路通道上设置有与各光学镜片相匹配的卡槽，光学镜片卡接于相应的卡槽中且与其所在的光路通道的光轴同轴。本实用新型可置换式光路模块通过在底座中设置相互连通的光学通道，并在光学通道中设置安装各光学镜片的卡槽，通过卡接式卡槽结构安装各光学镜片，方便更换，无需复杂的光学调节过程；具有该可置换式光路模块的光谱仪能够适用于不同应用场合和检测目的的现场检测，结构简单，使用方便。

Description

可置换式光路模块及具有该光路模块的光谱仪

技术领域

本实用新型属于光谱分析技术领域，具体涉及一种适用于光谱分析仪器现场检测的可置换式光路模块及具有该光路模块的光谱仪。

背景技术

目前，市场上已有的大型光谱分析仪器因其检测精度高、功能强等特点在实验室等固定场合得到广泛应用，但由于其成本高、光路系统结构复杂、不可置换，并且对使用环境要求比较严格，不适于现场光谱分析检测。另外，现有的光谱分析仪器通常用于特定的光源和特定的检测目的，适用的光源对象比较单一，检测范围比较窄；当更换不同类型的光源或用于不同的检测目的时，通常需要更换不同类型的光谱分析仪器，使用不便且成本高。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种可置换式光路模块，适用于基于不同类型光源和不同检测目的的现场检测场合的光谱分析仪器中。

本实用新型的上述目的是由以下技术方案来实现的：

一种可置换式光路模块，包括固定座(20)、位于固定座(20)内的光路通道以及多个光学镜片，光路通道上设置有与各光学镜片相匹配的卡槽，光学镜片卡接于相应的卡槽中且与其所在的光路通道的光轴同轴。

上述可置换式光路模块中，所述固定座(20)上设置有分别与光路通道相连通的入射口(201)、出射口(203)和样品池安装口(202)，入射口(201)和出射口(203)设置在固定座(20)的同一侧，样品池安装口(202)设置在出射口(203)对侧且与出射口(203)同轴。

上述可置换式光路模块中，所述固定座(20)包括底座和上盖，底座上沿入射口(201)的轴向方向上开设有入射光通道(204)，沿出射口的轴向方向上开设有同轴的出射光通道(205)和采样光通道(206)，底座上还设置有连接入射光通道(204)与出射光通道(205)和采样光通道(206)的连接通道(207)；上盖扣合于底座上，或者上盖与底座一侧铰接。

上述可置换式光路模块中，入射光通道(204)上的卡槽内依次卡接有第一双凸透镜(21)、带通滤光片(22)和球面反射镜(23-1)或光栅(23-2)，出射光通道(205)上的卡槽内依次卡接有半反半透光谱镜片(24)、截止滤光片(26)和第三双凸透镜(27)，采样光通道(206)上的卡槽内卡接有第二双凸透镜(25)；连接通道(207)的头、尾两端分别位于球面反射镜(23-1)或光栅(23-2)、半反半透光谱镜片(24)所安装的卡槽处。

上述可置换式光路模块中，各光学镜片的卡槽处均设有调节光轴和光学角度的调节机构。

上述可置换式光路模块中，所述固定座(20)的表面为黑色。

本实用新型还提供一种具有上述光路模块的光谱仪，该光谱仪的技术方案如下：

一种光谱仪，包括光源模块(1)以及相互光路连通的光路模块、检测模块(5)和样品池(3)，所述光路模块为上述可置换式光路模块(2)。

上述光谱仪中，所述光源模块(1)的光源为LED光源、激光光源或紫外光源。

上述光谱仪中，所述检测模块(5)包括光电传感器(51)或CCD传感器(52)。

上述光谱仪中，样品池(3)的外壳为黑色。

采用以上方案，本实用新型具有以下技术效果：本实用新型可置换式光路模块通过在底座中设置相互连通的光学通道，并在光学通道中设置安装各光学镜片的卡槽，通过卡接式卡槽结构安装各光学镜片，方便更换，无需复杂的光学调节过程；具有该可置换式光路模块的光谱仪能够适用于不同应用场合和检测目的的现场检测，结构简单，使用方便。

附图说明

图1是本实用新型光谱仪的结构示意图；

图2是光路模块的结构示意图；

图3是光路模块的安装座的结构示意图；

图4是本实用新型的光路路径图；

图5a和图5b分别是实施例二的测试例中采用拉曼光谱仪和本实用新型光谱仪检测得到的光谱图；

图6是实施例三的测试例中采用本实用新型光谱仪检测得到的光谱图。

图中附图标记表示为：

100：光谱仪；AA：入射光轴线，BB：出射光轴线；

1：光源模块；

2：光路模块，21：第一双凸透镜，22：带通滤光片，23-1：球面反射镜，23-2：光栅，24：半反半透光谱镜片，25：第二双凸透镜，26：截止滤光片，27：第三双凸透镜；20：固定座，201：入射口，202：样品池安装口，203：出射口，204：入射光通道，205：出射光通道，206：采样光通道，207：连接通道；

3：样品池；4：反射镜；

5：检测模块,51：光电传感器，52：CCD传感器。

具体实施方式

现有的光谱分析仪器中通常光路模块不可置换，适用范围单一，成本高，不适用于现场检测。为了解决上述问题，本实用新型提供一种可置换式光路模块及具有该光路模块的光谱仪，该光路模块通过在底座中设置相互连通的光学通道，并在光学通道中设置安装各光学镜片的卡槽，通过卡接式卡槽结构安装各光学镜片，方便更换，无需复杂的光学调节过程；具有该可置换式光路模块的光谱仪能够适用于不同应用场合和检测目的的现场检测。

下面结合附图及实施例对本实用新型可置换式光路模块及具有该光路模块的光谱仪进行详细说明。

图1示出了本实用新型光谱仪的结构示例。如图1所示，光谱仪100包括光源模块1以及相互光路连通的光路模块2、检测模块5和样品池3或反射镜4，光源模块1发出的光经光路模块2的入射口201进入光路模块2，沿光路模块2的光路进入样品池3或照射到反射镜4，最后经光路模块2的出射口203进入检测模块5，检测模块5将接收的光信息进行处理后得到光谱检测数据。

如图2所示，光路模块2包括固定座20以及位于固定座20内且安装有光学镜片的光路通道，安装在光路通道上的光学镜片包括第一双凸透镜21、带通滤光片22、球面反射镜23-1或光栅23-2、半反半透光谱镜片24、第二双凸透镜25、截止滤光片26和第三双凸透镜27，其中：

如图2和图3所示，固定座20包括底座和上盖，上盖可打开和闭合，其可以直接扣合于底座上，也可以与底座一侧铰接；优选的，底座和上盖的外表面均为黑色，例如，采用发黑处理的铝合金制成以便实现避光目的，防止外界光线的干扰。入射口201和出射口203设置在底座的同一侧，样品池安装口202设置在出射口203的对侧且与出射口203同轴，底座上沿入射口201的轴向AA方向上开设有与入射口201相连通的入射光通道204，底座上沿出射口的轴向BB方向上开设有分别与出射口203、样品池安装口202连通的出射光通道205和采样光通道206，底座上还开设有连接通道207，将入射光通道204、出射光通道205和采样光通道206连通。入射光通道204上依次设置有用于安装第一双凸透镜21、带通滤光片22和球面反射镜23-1或光栅23-2的卡槽，出射光通道205上依次设置有用于安装半反半透光谱镜片24、截止滤光片26和第三双凸透镜27的卡槽，采样光通道206上设置有用于安装第二双凸透镜25的卡槽，连接通道207的头、尾两端分别位于球面反射镜23-1或光栅23-2、半反半透光谱镜片24的卡槽处。上述光学镜片均通过卡装方式安装在所对应的卡槽中，方便更换，并且待更换的光学镜片结构和尺寸一致时，只要卡装到位，保证入射光通道204上的各光学镜片、出射光通道205和采样光通道206上的光学镜片分别同轴设置；优选的，各光学镜片的卡槽处均设有调节光轴和光学角度的调节机构，调节机构可采用现有的螺钉调整机构来调节光学角度和光轴。各光学镜片安装好之后，盖好上盖，可方便在现场进行检测，也可根据不同的应用场合和检测目的方便更换不同参数的光学镜片，例如，将球面反射镜23-1更换为光栅23-2，实现样品池3中样品所含有的多种物质的检测；也可将样品池3更换为反射镜4，实现对光源波长的检测。

使用时，根据检测目的和应用场合，选择合适的光源类型，并将上述光学镜片更换为合适参数的光学镜片，更换时，打开上盖，将需要更换的光学镜片取出，将要装入的光学镜片卡装入其对应的卡槽中，只要卡装到位，即可使该光学镜片的轴线与所在的光学通道轴线一致；对于球面反射镜23-1或光栅23-2和半反半透光谱镜片25的更换，安装到位后，还可通过第一调节机构调整其角度；更换完毕(如果需要，可以微调光学镜片的光轴和角度，使各光学通道的光轴保持一致，角度调整到位)将上盖与底座扣合即可。

光源模块1是提供入射光的装置，光源模块1中的光源为发光体，理想的光源应是能提供连续的辐射，也就是说它的辐射应包括所用光谱区内所有波长的光，光的强度足够强大，并且在所用光谱区内其强度不应随波长有明显的变化。但这种理想的光源并不存在，所有的光源的强度都随波长变化。因此针对不同的检测目的和检测对象，可通过选择不同的光源来达到比较理想的效果，本实用新型中光源模块1的光源可采用可发出单色光的LED光源、激光光源或紫外光源，光源的输出波长范围可覆盖紫外、可见光、红外。本实用新型中检测模块5包括用于将接收的光信号转变为电信号的光电传感器51或CCD传感器52和用于对得到的电信号进行分析处理的微处理器，若检测模块5设置有显示器，还可以将处理后的电信号放大并显示。

为了防止外界光线的干扰，样品池3的外壳为黑色，例如，可采用发黑处理的铝合金或黑色塑料制成，以达到样品避光的目的。

以上部件按照上述连接关系组装为本实用新型可置换式光路模块及具有该光路模块的光谱仪，参照图5，为该光谱仪的正常工作时的光路路径，光源模块1的光源发出的入射光经入射口201依次透过入射光通道204内的第一双凸透镜21、带通滤光片22后到达球面反射镜23-1或光栅23-2，带通滤波器22的参数与根据检测要求选用的光源相适应，只允许所要求的波长的光通过；然后光通过连接通道207到达半反半透光谱镜片24，经半反半透光谱镜片24反射的入射光经第二双凸透镜25照射到样品池3中的样品上作为激发光源使样品产生激发光，激发光沿采样光通道206折返透过半反半透光谱镜片24，再透过截止滤光片26和第三双凸透镜27经出射口203进入检测模块5的光电传感器51或CCD传感器52。其中，半反半透光谱镜片24既有反射功能又有透射功能；截止滤光片26使无用的杂散光截止，是特定波长的纯净光进入检测模块5。

该光谱仪可基于不同的配置实现不同的检测目的、适应不同的应用场合，以下采用三个典型的实施方式来说明本实用新型的应用效果。

实施例一

检测对象为沉积物中油类，依据国标GB17378.5-2007中荧光分光光度法-沉积物中油类的测定要求，采用荧光分光度法进行检测，因此，本实用新型光谱仪的实施例一的结构配置如下：

(1)光源模块1中的光源采用紫外光源(发出的光波长为310nm)作为入射光源，光路模块2中，带通滤波器22参数为310nm±10nm，更换带通滤波器22时，只需取出原来的光学镜片，将该相同形状的带通滤波器22卡入其卡槽中，只要安装到位后，满足带通滤波器22的轴线与入射光轴线AA一致；

(2)球面反射镜23-1采用凹球面反射镜；

(3)样品激发后产生波长为360nm的激发光，截止滤光片26的参数为360nm±10nm,以上述同样的方式更换截止滤光片26；

(4)检测模块4采用滨松光电传感器S1336，样品池3采用1cm石英样品池。

将制作好的样品溶液(2g沉积物加一定量的脱芳石油醚)置入样品池3中，并安装在光路模块2的样品池安装口202处。采用美国特纳紫外荧光水中油测定仪TD-500D和本实用新型光谱仪进行对比检测(针对同一种样品溶液进行多组检测)，测量结果如表1所示。

表1样品溶液在20℃时的检测值

从表1可以看出，本实用新型的光谱仪与现有的产品测量结果进行对比发现，二者检测数值比较接近，检测结果可靠。

实施例二

该实施例的光谱仪的配置如下：

(1)光源模块1的光源采用785nm的激光光源；选取的带通滤光片22的参数为785±0.1nm；

(2)球面反射镜23-1更换为光栅23-2；

(3)选取的截止滤光片26为785±10nm的前截止滤光片；检测模块4采用滨松CCDS9840；样品池3采用1cm石英样品池。

以乙醇为样品，采用现有的拉曼光谱仪bwtek和本实用新型光谱仪进行对比检测形成光谱图(参照图5a和图5b)。从图5a和图5b可以看出，二者的光谱图结果比较接近，检测结果可靠。

实施例三

该实施例的光谱仪的配置如下：

(1)光源模块1的光源采用470nm的LED光源；选取的带通滤光片22为400±10nm；

(2)球面反射镜23-1更换为光栅23-2；

(3)选取的截止滤光片26的参数为600±10nm的后截止滤光片；检测模块5采用滨松CCDS9840；样品池3更换为反射镜4。

采用该实施例中的光谱仪检测470nm的LED光源的波长，检测后所形成的光谱图如图6所示，检测结果准确。

本领域技术人员应当理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不限制本实用新型的范围，对本实用新型所做的各种等价变型和修改均属于本实用新型公开内容。

Claims (10)

1.一种可置换式光路模块，其特征在于，包括固定座(20)、位于固定座(20)内的光路通道以及多个光学镜片，光路通道上设置有与各光学镜片相匹配的卡槽，光学镜片卡接于相应的卡槽中且与其所在的光路通道的光轴同轴。

2.根据权利要求1所述的可置换式光路模块，其特征在于，所述固定座(20)上设置有分别与光路通道相连通的入射口(201)、出射口(203)和样品池安装口(202)，入射口(201)和出射口(203)设置在固定座(20)的同一侧，样品池安装口(202)设置在出射口(203)对侧且与出射口(203)同轴。

3.根据权利要求2所述的可置换式光路模块，其特征在于，所述固定座(20)包括底座和上盖，底座上沿入射口(201)的轴向方向上开设有入射光通道(204)，沿出射口的轴向方向上开设有同轴的出射光通道(205)和采样光通道(206)，底座上还设置有连接入射光通道(204)与出射光通道(205)和采样光通道(206)的连接通道(207)；上盖扣合于底座上，或者上盖与底座一侧铰接。

4.根据权利要求3所述的可置换式光路模块，其特征在于，入射光通道(204)上的卡槽内依次卡接有第一双凸透镜(21)、带通滤光片(22)和球面反射镜(23-1)或光栅(23-2)，出射光通道(205)上的卡槽内依次卡接有半反半透光谱镜片(24)、截止滤光片(26)和第三双凸透镜(27)，采样光通道(206)上的卡槽内卡接有第二双凸透镜(25)；连接通道(207)的头、尾两端分别位于球面反射镜(23-1)或光栅(23-2)、半反半透光谱镜片(24)所安装的卡槽处。

5.根据权利要求1至4任一项所述的可置换式光路模块，其特征在于，各光学镜片的卡槽处均设有调节光轴和光学角度的调节机构。

6.根据权利要求1至4任一项所述的可置换式光路模块，其特征在于，所述固定座(20)的表面为黑色。

7.一种光谱仪，包括光源模块(1)以及相互光路连通的光路模块、检测模块(5)和样品池(3)，其特征在于，所述光路模块为权利要求1至6任一项所述的可置换式光路模块(2)。

8.根据权利要求7所述的光谱仪，其特征在于，所述光源模块(1)的光源为LED光源、激光光源或紫外光源。

9.根据权利要求8所述的光谱仪，其特征在于，所述检测模块(5)包括光电传感器(51)或CCD传感器(52)。

10.根据权利要求7至9任一项所述的光谱仪，其特征在于，样品池(3)的外壳为黑色。