CN210604362U - 分光光度计光纤头组件和光度计 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种分光光度计光纤头组件和光度计，主要应用于实验仪器技术领域。本实用新型的目的是提供一种分光光度计光纤头组件、光度计，有效降低机械误差。方案：分光光度计光纤头组件，包括光纤头镶件和安装于该镶件上的第一光纤头，所述光纤头组件还包括与所述镶件相连的滑动支架，以及用于驱动滑动支架做直线运动的步进电机；所述镶件与光度计的固定板之间连接有软质密封件，该密封件可随镶件移动而发生形变以保证不同状态下镶件与固定板之间的密封。

Description

分光光度计光纤头组件和光度计

技术领域

本实用新型涉及一种分光光度计光纤头组件和光度计，主要适用于实验仪器技术领域。

背景技术

目前市场上实验用的微量分光光度计的发射头多数是基于安装板固定不可独立调节的，或者随安装板整体调节。

专利号为201520141411.2的中国实用新型公开了一种微量分光光度计，包括相对设置且距离可调的上测量平台和下测量平台，上测量平台和下测量平台上设置有分别上下对正的投射光纤座和接收光纤座；用于调节上测量平台与下测量平台之间距离的调节杆，调节杆受驱动装置驱动；还包括控制上测量平台与下测量平台之间距离的距离感应机构，包括感应装置与感应件，感应装置具有能发出信号的发射器，及在无阻情况下能接收到信号的接收器；感应件能够进出于发射器和接收器之间。采用调节杆推动上测量平台绕翻版轴转动调节两个光纤头之间的距离，缺点在于：1、存在角度差，影响测量精度；2、光纤头与上翻版(上测量平台)一起被推动，整体重量较大，使用久了容易产生机械磨损导致误差。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种分光光度计光纤头组件。

本实用新型第二目的在于提供一种包含前述光纤头组件的分光光度计。

本实用新型提出的技术方案为：分光光度计光纤头组件，包括光纤头镶件和安装于该镶件上的第一光纤头，所述光纤头组件还包括与所述镶件相连的滑动支架，以及用于驱动滑动支架做直线运动的步进电机；所述镶件与光度计的固定板之间连接有软质密封件，该密封件可随镶件移动而发生形变，以保证不同状态下(镶件相对于固定板的位置会随着镶件的移动而改变)镶件与固定板之间的密封。由精密步进电机驱动滑动支架，从而驱动第一光纤头作独立精密位移，相对于现有技术中发射头随安装板整体调节的方式，不仅简化了结构，而且避免了因结构复杂导致的机械误差；同时利用可形变密封件，确保第一光纤头移动过程中始终保持密封，避免溶液渗入设备内部，影响正常使用。

作为优选，所述光纤头组件还包括一环形底座，该底座上端面设有环形凸起，在底座上端面、环形凸起外侧形成一环状凹陷部；所述固定板将密封件边缘压紧于所述凹陷部实现密封。利用环形凸起的限位作用，在密封件向固定板下方凹陷变形时，提供足够的支撑和反向作用；同时，利用固定板的限位作用，在密封件向固定板上方凸起变形时，提供足够的压紧力；利用该结构能够有效保证密封件形变时的密封。

作为优选，所述环形凸起内侧形成一凹槽，在作为密封件凹陷形变的容纳腔。

作为优选，所述固定板上安装有滑动轨道轴，滑动支架上安装有同轴套设于滑动轨道轴外的滑动轨道轴承。保证第一光纤头垂直高精度移动，相对于现有技术中以翻板轴为圆心的扇形移动调节，不存在角度差，大大提高了精准度。

一种分光光度计，包括相对设置的上测量平台和下测量平台，所述下测量平台上安装有如前所述的分光光度计光纤头组件，上测量平台上安装有通过光纤相连的上接收光纤头和上发射光纤头，其中上接收光纤头与所述光纤头组件的第一光纤头正对布置；下测量平台上安装有与所述上发射光纤头正对布置的下接收光纤头。

作为优选，所述固定板上、光纤头组件一侧开设有放置槽，该放置槽内通过转轴安装有一可隐藏于该放置槽内的支架。使用时，转动支架将其立起，防止手抖或滴液误操作，让滴液更高效精准；不用时放倒，隐藏式设计不影响美观。

作为优选，所述滑动支架上安装有可随滑动支架移动的位置传感器，所述固定板上安装有与所述位置传感器相配套的传感器感应柱。每次测量，第一光纤头都要移动一定行程，待测量完毕后，需要回到机械的零点以待下次测量，所述位置传感器与传感器感应柱配合，确保第一光纤头回到机械零点。

本实用新型相对于现有技术有如下优点：

1、所述光纤头组件中的第一光纤头通过步进电机驱动，独立精准调节其高度，同时在镶件与光度计的固定板之间连接有软质密封件，该密封件可随镶件移动而发生形变以保证不同状态下镶件与固定板之间的密封。由精密步进电机驱动滑动支架，从而驱动第一光纤头作独立精密位移，相对于现有技术中发射头随安装板整体调节的方式，不仅简化了结构，而且避免了因结构复杂导致的机械误差，相对于现有技术中以翻板轴为圆心的扇形移动调节，不存在角度差，大大提高了精准度；同时利用可形变密封件，确保第一光纤头移动过程中始终保持密封，避免溶液渗入设备内部，影响正常使用。

2、利用环形凸起的限位作用，在密封件向固定板下方凹陷变形时，提供足够的支撑和反向作用；同时，利用固定板的限位作用，在密封件向固定板上方凸起变形时，提供足够的压紧力；利用该结构能够有效保证密封件形变时的密封。

3、所述固定板上安装有滑动轨道轴，滑动支架上安装有同轴套设于滑动轨道轴外的滑动轨道轴承。保证第一光纤头垂直高精度移动，相对于现有技术中以翻板轴为圆心的扇形移动调节，不存在角度差，大大提高了精准度。

4、所述固定板上、光纤头组件一侧开设有放置槽，该放置槽内通过转轴安装有一可隐藏于该放置槽内的支架。使用时，转动支架将其立起，防止手抖或滴液误操作，让滴液更高效精准；不用时放倒，隐藏式设计不影响美观。

附图说明

图1为本实用新型分光光度计整机结构剖面图。

图2为本实用新型分光光度计另一视角的剖面图。

图3为本实用新型分光光度计光纤头组件结构图。

图4为本实用新型光纤头组件的放大图。

图5为本实用新型光纤头组件另一状态下的放大图。

图6为本实用新型环形底座的剖面图。

图7为本实用新型分光光度计上设置移液器支架的结构示意图。

图中标号：镶件1；第一光纤头2；滑动支架3；步进电机4；软质密封件5；固定板6；环形底座7；环形凸起8；凹陷部9；凹槽10；滑动轨道轴11；滑动轨道轴承12；上接收光纤头13；上发射光纤头14；下接收光纤头15；放置槽16；支架17；位置传感器18；传感器感应柱19。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1-图6所示，本实施例一种分光光度计光纤头组件，包括光纤头镶件1和安装于该镶件上的第一光纤头2，所述光纤头组件还包括与所述镶件1相连的滑动支架3，以及用于驱动滑动支架3做直线运动的步进电机4；由精密步进电机4驱动滑动支架3，从而驱动第一光纤头2作独立精密位移，相对于现有技术中发射头随安装板整体调节的方式，不仅简化了结构，而且避免了因结构复杂导致的机械误差；相对于现有技术中以翻板轴为圆心的扇形移动调节，不存在角度差，大大提高了精准度；所述镶件1与光度计的固定板6之间连接有软质密封件5，该密封件5可随镶件1移动而发生形变以保证不同状态下镶件1与固定板6之间的密封；利用可形变密封件5，确保第一光纤头2移动过程中始终与固定板6保持密封，避免溶液渗入设备内部，影响正常使用。

所述光纤头组件包括一环形底座7，该底座上端面设有环形凸起8，在底座7上端面、环形凸起8外侧形成一环状凹陷部9；所述固定板6将密封件5边缘压紧于所述凹陷部9实现密封，安装完成后，密封件5边缘部分的横截面呈台阶状，进一步保证了密封效果。利用环形凸起8的限位作用，在密封件5向固定板6下方凹陷变形时(如图5所示状态)，提供足够的支撑和反向作用；同时，利用固定板6的限位作用，在密封件5向固定板6上方凸起变形时(如图4所示状态)，提供足够的压紧力；利用该结构能够有效保证密封件5形变时的密封，延长使用寿命。

所述环形凸起8内侧形成一凹槽10，作为密封件5凹陷形变(如图5所示状态)的容纳腔，避免形变时产生干涉。

所述固定板6上安装有滑动轨道轴11，滑动支架3上安装有同轴套设于滑动轨道轴外的滑动轨道轴承12。利用两根高精度滑动轨道轴11，配合滑动轨道轴承12组合机构，保证第一光纤头2垂直高精度移动，相对于现有技术中以翻板轴为圆心的扇形移动调节，不存在角度差，大大提高了精准度。

如图1、图2所示，本实施例一种分光光度计，包括相对设置的上测量平台和下测量平台，所述下测量平台上安装有如前所述的分光光度计光纤头组件，上测量平台上安装有通过光纤相连的上接收光纤头13和上发射光纤头14，其中上接收光纤头13与所述第一光纤头2正对布置；下测量平台上安装有与所述上发射光纤头14正对布置的下接收光纤头15，形成回路。

如图7所示，所述固定板6上、光纤头组件一侧开设有放置槽16，该放置槽内通过转轴安装有一可隐藏于该放置槽内的支架17。使用时，转动支架17将其立起，防止手抖或滴液误操作，让滴液更高效精准；不用时放倒嵌入所述放置槽16内，隐藏式设计不影响美观。

所述滑动支架3上安装有可随滑动支架3移动的位置传感器18，所述固定板6上安装有与所述位置传感器18相配套的传感器感应柱19。每次测量，第一光纤头2都要移动一定行程，待测量完毕后，需要回到机械的零点以待下次测量，所述位置传感器18与传感器感应柱19配合，确保第一光纤头2回到机械零点。

利用本实施例一种分光光度计测量溶液浓度的方法，包括：

S1：取待测溶液并将其滴于所述光纤头组件的第一光纤头2上，下压上测量平台使上接收光纤头13与所述第一光纤头2正对，并在两者之间形成液柱；

S2：点亮光源获得当前状态下的光强I_i；

S3：步进电机带动第一光纤头2向上接收光纤头13移动恒定距离b，点亮光源获得当前状态下的光强I_i+n；n为步进电机带动第一光纤头2向上移动的次数；

S4：利用公式

计算出待测溶液的浓度；式中c为待测溶液浓度，K为摩尔吸光系数，b为第一光纤头2每次相对于上接收光纤头13的移动距离，n为第一光纤头2向上接收光纤头13移动的次数，I_i+n为步进电机带动第一光纤头2向上接收光纤头13移动n次后的光强，i取大于或等于0的整数。

本实用新型通过多次移动第一光纤头2改变测量光程，每次移动距离恒定，对同一种待测溶液进行多次测量，计算出吸光度，实现了无需测试空白液光强的情况下，可以直接测出待测溶液的浓度，直接滴样即可检测待测溶液的浓度，减少了实验步骤，真正实现了滴一滴即可完成待测溶液的浓度检测，减少检测时间，提高检测效率。具体原理如下：

朗伯比尔定律：

A为吸光度；K为摩尔吸光系数；b为吸层厚度；c为吸光物质浓度；

由定律可知当吸光物质浓度一定的时候，吸光度A与吸层厚度b成正比，当已知了吸光度A与吸层厚度b的时候，就可以计算出吸光物质的浓度。

本实用新型通过多次移动第一光纤头2改变测量光程，每次移动距离恒定，光程逐渐减小，根据朗伯比尔定律可知，溶液浓度一定的时候，光程与吸光度成正比；

记第一次测量光程下的光强为I₁，步进电机带动第一光纤头2向上接收光纤头13移动恒定距离b后测得第二次的光强为I₂，由于光程是从大到小移动的，所以光强I₂可看做光强I₁的入射光强，I₁为I₂经过恒定距离b的出射光强，由朗伯比尔定律可知吸光度

吸光度A计算出来后，可由公式A＝Kbc计算出待测溶液浓度c，此时式中b为步进电机带动第一光纤头2向上接收光纤头13移动恒定距离。原理为：b为第一光纤头2的位移量，若要计算光程减小的这段液柱的吸光度，将I₁作为I₂经过恒定距离b的出射光强即可；因溶液浓度并不会因为光程变化(液柱高度变化)而改变，因此计算出来的溶液浓度与实际相符。

理论上检测两次光强即可计算出待测溶液浓度来，但是为了提高计算精度以及准确性，需要经过多次移动测量，即重复步骤S3、S4，将计算得到的多个结果取均值作为待测溶液的浓度。

待测溶液测量之前会先点亮光源一次，获得光强，根据该光强大致可判断出溶液的浓度是否偏高或者偏低，后续根据该值移动第一光纤头2到一个起始的测量点，采用不同的光程测量，保证了合适的吸光度去测量待测溶液浓度，不会出现测量时吸光度过高或者过低的情况；通过独立移动第一光纤头，预判浓度范围，实现浓度检测处于最佳吸光度范围内，精准省时。

Claims (7)

1.一种分光光度计光纤头组件，包括光纤头镶件(1)和安装于该镶件上的第一光纤头(2)，其特征在于：所述光纤头组件还包括与所述镶件(1)相连的滑动支架(3)，以及用于驱动滑动支架(3)做直线运动的步进电机(4)；所述镶件(1)与光度计的固定板(6)之间连接有软质密封件(5)，该密封件(5)可随镶件(1)移动而发生形变以保证不同状态下镶件(1)与固定板(6)之间的密封。

2.根据权利要求1所述的分光光度计光纤头组件，其特征在于：所述光纤头组件还包括一环形底座(7)，该底座上端面设有环形凸起(8)，在底座(7)上端面、环形凸起(8)外侧形成一环状凹陷部(9)；所述固定板(6)将密封件(5)边缘压紧于所述凹陷部(9)实现密封。

3.根据权利要求2所述的分光光度计光纤头组件，其特征在于：所述环形凸起(8)内侧形成一凹槽(10)，作为密封件(5)凹陷形变的容纳腔。

4.根据权利要求1所述的分光光度计光纤头组件，其特征在于：所述固定板(6)上安装有滑动轨道轴(11)，滑动支架(3)上安装有同轴套设于滑动轨道轴外的滑动轨道轴承(12)。

5.一种分光光度计，包括相对设置的上测量平台和下测量平台，其特征在于：所述下测量平台上安装有如权利要求1-4任意一项所述的分光光度计光纤头组件，上测量平台上安装有通过光纤相连的上接收光纤头(13)和上发射光纤头(14)，其中上接收光纤头(13)与所述第一光纤头(2)正对布置；下测量平台上安装有与所述上发射光纤头(14)正对布置的下接收光纤头(15)。

6.根据权利要求5所述的分光光度计，其特征在于：所述固定板(6)上、光纤头组件一侧开设有放置槽(16)，该放置槽内通过转轴安装有一可置于该放置槽内的支架(17)。

7.根据权利要求5所述的分光光度计，其特征在于：滑动支架(3)上安装有可随滑动支架(3)移动的位置传感器(18)，所述固定板(6)上安装有与所述位置传感器(18)相配套的传感器感应柱(19)。

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