CN2105064U

CN2105064U - 多道单探头双光路同时谱测量仪

Info

Publication number: CN2105064U
Application number: CN 91224046
Authority: CN
Inventors: 普晓云; 林理忠; 雷杰
Original assignee: Yunnan University YNU
Current assignee: Yunnan University YNU
Priority date: 1991-08-25
Filing date: 1991-08-25
Publication date: 1992-05-20

Abstract

一种含有通用光学多道分析仪(OMA)的二维多道单探头双光路同时谱测量仪，特征是在通用 OMA上加装测量吸收光谱所需的含吸收光路的双光路附件和双光束成象接口，在自编软件的控制下，可测瞬态定量吸收谱或定量吸收时间分辨谱。该仪器具有单光源、双光路、单探头同时测量参考和吸收光强的优点，且测量精度高、稳定性好，能快速获取同时谱；自编的测量软件能做到实时自动化处理，使用方便。本实用新型适用于对物质光透过率、吸收系数的快速测量，特别适用于测量透过率或吸收系数的随时变化，以作相关化学与物理现象的动态研究。

Description

本实用新型涉及一种二维多道单探头双光路同时谱测量仪，该仪器适用于对物质光透过率、吸收系数的快速测量，特别是适用于测量透光率或吸收系数的随时变化，以作相关化学与物理现象的动态研究。

科学研究和生产过程中，经常需要测定物质的吸收系数（或透光系数）。国内外的厂家为此设计和生产了不少专用设备，对分析和测定物质结构提供了一些有效的手段。但是，这些专用设备有两个共同的不足：

第一，采用分光光度计逐点扫描的方式采集数据。由于数据采集需要一定时间，因而数据是不同时刻点的值。若需要获取一个波段范围的瞬态定量吸收谱或定量吸收的时间分辨谱，分光光度计就无法完成。

第二、一般采用双光路双探头采谱，这容易造成探头配对误差和时效不一致的问题。

本实用新型的目的是提供一种多道单探头双光路同时谱测量仪，它是在通用的光学多道分析仪（OMA）上加装测量吸收光谱所需的光学附件和自编软件，使之能测瞬态定量吸收谱或定量吸收时间分辨谱，补足了一般专用设备的不足。

本实用新型的目的是这样实现的：利用二维光学多道分析仪（OMA）可分迹扫描的特点，采用双光路光纤输入，可以在同一探头上分区域采集光源光谱和透射光谱；如果在通用OMA上加装测量吸收光谱所需的光学附件，并编制自动测量软件，就可充分发挥OMA快速、灵敏采谱的特点，使其在测量动态吸收过程中具有独特的能力，实现除转动光栅外，瞬态定量吸收谱或定量吸收时间分辨谱的全部自动化处理。

以下结合附图和实施例详细说明本实用新型的结构及工作原理。

图1是本实用新型的结构原理图；

图2是双光路附件结构图；

图3是双光束成象接口图；

图4是自编软件流程图。

实施例

一、仪器结构

参见图1，本实用新型由双光路附件（1、2），双光束成象接口（3）及OMA系统（4、5、6、7、8）组成。钨灯发出的光经球面镜准直后由分束镜分为等强的两束光，一束进入样品架（C）后直接由透镜耦合在光纤探头上，另一束经样品吸收后再由透镜耦合在光纤探头上。双光束成象接口（3）将输入的两束光成象于多色仪（4）的狭缝上，并进入一个由多色仪（4）、二维Vidicon探头（5）、控制器（6）、计算机（7）和打印机（8）组成的OMA系统。

二、测量原理

本实用新型利用二维OMA可分区采谱的特点，采用双光路在同一探头上分两个区域同时采集透射光谱（F₁）和参考光谱（F₂）。透光系数T＝F₁／F₂。为扣除背景和暗电流噪声，采谱前先断开光源采集背景光谱B₂透光系数可写为：

T＝（F₁－B）／（F₂－B） 1）

由于下述两方面的原因，1）式还不能作为测量公式，首先，两光纤探头相对光源的位置不同，耦合方式不同，即使不加样品，两路光的输出光强也不同；其次，OMA探头各道的灵敏度是不均匀的。考虑如上因素，在放置样品前实测二光路校正曲线E（N）有以下关系：

E（N）＝（f₁－B）／（f₂－B） 2）

2）式中N为探头道数；f₁为无样品（或加入容器、溶剂等待扣除物品）时的光谱值；f₂仍为参考光谱值。则透光系数和摩尔吸光系数A的测量公式分别为：

T＝ (F₁- B)/(E(N)·(F₂-B)) 3）

A＝－1/(L·C) LogT 4）

4）式中L为吸收长度；C为溶液的摩尔浓度。

三、设计方法

本实用新型包括硬件（OMA系统及光学附件）和自编软件两部分。硬件采用光纤传光，使制作和配接简化。需要设计的主要是含吸收光路的双光路附件和双光束成象接口。双光路附件着重考虑光束的平行性和仪器体积的小型化；双光束成象接口要照顾二维探头的分迹要求。

根据本实用新型设计的双光路附件结构见图2。光源2的发射光经球面反射镜1成为平行光束，然后被分束镜3分为两束：一束经全反射镜4成为参考光束，由透镜8聚焦后进入光纤9；另一束经样品架5，由透镜6聚焦后进入光纤7，作为样品光束。图中10为带光阑的隔板，11为光纤隔板。

双光束成象接口见图3。套筒5和多色仪相接；套筒4将两根光纤1和透镜组2合起来组成成象系统，与套筒5一起将两束光成象于多色仪入射狭缝处。其中3为透镜固定环。

自编软件采用BASIC和OMA语言混编方式，其流程见图4。S₁开始；S₂设置采集条件；S₃采背景；S₄确定采取范围；S₅采校正值；S₆采样品值；S₇判断是否覆盖要采范围；S₈显示谱段中心值；S₉计算透光值；S₁₀判断是否计算吸收值；S₁₁显示测量曲线；S₁₂计算透光率或吸收系数；S₁₃判断是否打印测量曲线；S₁₄判断是否打印数据；S₁₅打印曲线；S₁₆打印数据；S₁₇判断是否再次测量；S₁₈结束。程序运行后，先设置采集模式、曝光时间、扫描次数这些参数；挡住光源采一背景谱并存入BASIC数组；确定光谱采集范围后，采两光路的光强校正值并存入BASIC数组；分段采样品光谱值，在样品值采完后自动计算透光值，据需要计算吸收系数并在屏上显示透光率曲线或吸收系数曲线，实验日期和时间也显示在屏上；当屏上出现“是否打印曲线”？时，键入“是”则打印机打印出屏上内容；当屏上出现“是否打印数据”？时，键入“是”则在确定打印波长间隔后，打印机打印出各波长对应的透光值或吸收系数；若需要重测样品或换样品再测，则程序转移“采样品值”处，否则转至“结束”。本实用新型编制的这一自动测量程序，能实现除转动光栅外的全部自动化处理。

四、积极效果

本实用新型相对于现有技术的优点在于：

1.除保持原OMA的通用技术指标外，作定量吸收谱工作时可做到峰值波长精度约0.12nm，测量标准偏差小于2％，相对误差小于1％，稳定性比单光路法测量提高两倍半。

2.利用OMA采谱的曝光时间可控和采谱快的特点，可作瞬态或时间分辨吸收谱工作。

3.双光路、单探头、同时曝光的特点优于单光路先后测，双光路、双探头分别测或双光路、单探头交叉测的方法，且比之有更高的精度，能快速获取同时谱。

3.软件控制运行，能做到实时自控处理，使用方便。

Claims

1、一种二维多道单探头双光路同时谱测量仪，该仪器含有通用光学多道分析仪(OMA)，其特征在于：在通用OMA上加装测量吸收光谱所需的含吸收光路的双光路附件和双光束成象接口，在自编软件控制下，能测瞬态定量吸收谱或定量吸收时间分辨谱。

2、根据权利要求1所述的仪器，其特征是双光路附件由光源、聚光球面镜、分束镜、全反射镜、样品架、聚光透镜组和两个光纤探头组成。

3、根据权利要求1、2所述的仪器，其特征是双光束成象接口由两根光纤和一组成象透镜构成。