CN211785138U - 一种智能控制变温光谱仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能控制变温光谱仪，包括操作系统、变温系统、测量系统、冷却系统及分析系统，其中，操作系统用于设定测试温度，并通过数据传输线将测试温度传输至变温系统内的温控装置，温控装置根据测试温度控制变温载物台的温度，待放置有测试样品的变温载物台温度稳定后，闭合积分球进行测量，探头将接收到的测试样品发射的光及激发光源激发样品产生的光信号传输至分析系统，得到测试样品在不同温度下的光学性能参数。

Description

一种智能控制变温光谱仪

技术领域

本实用新型属于光学测量技术领域，尤其涉及一种智能控制变温光谱仪。

背景技术

近年来，随着半导体LED照明、发光等领域的蓬勃发展，高性能固态发光材料受到信息技术、新材料和新能源等高端技术领域的广泛关注。目前，从基础研究用度分析，固态发光材料的常规测试已经不能满足研究人员对材料性能评估的需求，如在高温150°下或低温 -30°的条件下，可以出现一些特殊的物理和化学现象。另一方面，在工程技术应用领域等方面，发光材料的物理性质常受到外界操作条件的影响，因此需要开发和建立新型测试手段以满足上述需求。

固态样品的光学性能测试是近年来发展较快的功能之一，也是衡量发光材料性能优劣的核心指标。目前，光学性能测试还仅限于常温条件，无法实现对特殊条件下的光学特性进行深入分析和研究，这与近年来发展起来的变温发射光谱测试以及变温发光寿命测试是不相符合的。光学材料大范围的变温和低温光学性能测量目前处于空白阶段，而这方面需求非常大。

积分球是指内表面具有高反射性的空心球体，主要是对放于球内样品对光进行散射和反射作用，或是对光源本身发出的光进行收集的一种高效器件。光线通过在具有涂层的内部均匀反射和漫射，并且在积分球内部进行积分后通过输出孔射出，是一种理想的漫射均光器，可以通过在内部多次漫发射来消除光源自身而造成的出射光束不均匀或者带有偏振方向的问题，可精确测量材料的光学反射、透射、亮度、辐射度以及色度等性能，常用在LED、激光、节能灯、发光屏等的光色测试上。积分球良好的光学测试能力以及精确度高等优点使其在光学工程、化学以及材料科学中得到了广泛应用。同时，在低温和变温条件下的测试需求比较大。

为了满足光谱信息技术测试发展需求，有必要实现变温积分球光学测试系统。尤其是大范围变温积分球装置至今仍处于空白阶段。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种智能控制变温光谱仪，可以用于测量光学材料在不同温度条件下的光学参数测量。

为解决上述问题，本实用新型的技术方案为：

一种智能控制变温光谱仪，包括操作系统、变温系统、测量系统、冷却系统及分析系统：

所述操作系统包括系统操作台及数据传输线，所述系统操作台用于设置测试温度，所述数据传输线的输入端与所述系统操作台相连接；

所述变温系统包括变温载物台及温控装置，所述变温载物台用于放置测试样品，所述数据传输线的输出端与所述温控装置的输入端相连，将所述测试温度传输至所述温控装置，所述温控装置的输出端与所述变温载物台相连，所述温控装置根据接收到的所述测试温度控制所述变温载物台的温度；

所述测量系统包括积分球、激发光源及探头，所述积分球的顶端、底端及侧端分别开设有第一开口、第二开口及第三开口，所述第一开口与所述第二开口位于同一竖轴上，所述第一开口与所述激发光源相连，所述第三开口与所述探头的输入端相连；测量时，所述变温载物台位于所述积分球下端，所述第二开口与所述变温载物台相连；

所述冷却系统包括水箱及水管，所述水箱通过所述水管与所述温控装置相连，形成一个水循环系统降低所述温控装置的温度；

所述分析系统与所述探头的输出端相连，用于分析所述测试样品的光学性能参数。

优选地，所述第二开口的尺寸与所述变温载物台的尺寸匹配，从而使得所述变温载物台位于所述第二开口处时与所述积分球形成为一整体。

优选地，还包括推拉装置，所述变温载物台通过所述推拉装置实现与所述积分球的紧密结合或分离，测量时，所述推拉装置将所述变温载物台推送至所述积分球的所述第二开口处，所述变温载物台与所述积分球形成为一整体；测量完成后，所述推拉装置将所述变温载物台拉回远离所述积分球，便于更换所述测试样品。

优选地，所述激发光源采用COB蓝光光源。

优选地，所述COB蓝光光源的光谱波长为450nm。

优选地，所述COB蓝光光源上设置有透镜，所述透镜使所述COB 蓝光光源的发光角度维持在10°～15°之间。

优选地，所述探头采用CCD传感器或CMOS光电传感器。

优选地，所述测试样品为荧光粉样品或荧光薄膜样品或荧光陶瓷样品。

优选地，所述测试温度的范围为-30℃～150℃。

优选地，所述温控装置采用半导体热电制冷片进行温度控制。

本实用新型由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

1)本实用新型提供了一种智能控制变温光谱仪，包括操作系统、变温系统、测量系统、冷却系统及分析系统，其中，操作系统用于设定测试温度，并通过数据传输线将测试温度传输至变温系统内的温控装置，温控装置根据测试温度控制变温载物台的温度，待放置有测试样品的变温载物台温度稳定后，闭合积分球进行测量，探头将接收到的测试样品发射的光及激发光源激发样品产生的光信号传输至分析系统，得到测试样品在不同温度下的光学性能参数。

2)本实用新型提供了一种智能控制变温光谱仪，积分球底端开设的第二开口的尺寸与变温载物台的尺寸匹配，从而使得变温载物台位于第二开口处时与积分球形成为一整体，将积分球与变温载物台有效耦合连接，构造简单效率高。

3)本实用新型提供了一种智能控制变温光谱仪，其还包括推拉装置，变温载物台通过推拉装置实现与积分球的紧密结合或分离，测量时，推拉装置将变温载物台推送至积分球的第二开口处，变温载物台与积分球形成为一整体；测量完成后，推拉装置将变温载物台拉回远离积分球，使得本实用新型提供的一种智能控制变温光谱仪取放测试样品更容易，提高测试速度，并使测量结果更精准。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种智能控制变温光谱仪的正视图；

图2为本实用新型实施例提供的一种智能控制变温光谱仪的左视图；

图3为本实用新型实施例提供的一种智能控制变温光谱仪的俯视图；

图4为本实用新型实施例提供的一种智能控制变温光谱仪的测量完成后的状态图；

图5为本实用新型实施例提供的一种智能控制变温光谱仪的变温系统的示意图；

图6为半导体热电制冷芯片的工作原理图；

图7为本实用新型实施例提供的一种智能控制变温光谱仪的原理示意图。

附图标记说明：

1：操作系统；11：系统操作台；12：数据传输线；2：变温系统； 21：变温载物台；22：半导体热电制冷芯片；221：加热丝；222：半导体制冷片；23：卡扣；3：测量系统；31：积分球；32：激发光源； 33：探头；4：冷却系统；41：水箱；42：水管；43：循环水泵；5：推拉装置。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的一种智能控制变温光谱仪作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。

实施例一

参看图1至图6所示，本实用新型提供了一种智能控制变温光谱仪，包括操作系统1、变温系统2、测量系统3、冷却系统4及分析系统(图中未示出)；

操作系统1包括系统操作台11及数据传输线12，系统操作台11 用于设置测试温度，在本实施例中，系统操作台11设置的测试温度的范围为-30℃～150℃，数据传输线12的输入端与系统操作台11相连接，数据传输线12用于将系统操作台11设置的测试温度数据传输出去；

参看图5所示，变温系统2包括变温载物台21及温控装置(由于温控装置设置于变温系统2内部，故在图中未示出)，变温载物台 21用于放置测试样品，测量时，变温载物台21位于积分球31的下端，变温载物台21可以为圆形或者正方形，参看图5所示，在本实施例中，变温载物台21为圆形，其材质为均温板，可承受的温度范围是-250℃～250℃。数据传输线12的输出端与温控装置的输入端相连，将测试温度传输至温控装置，温控装置的输出端与变温载物台 21相连，温控装置根据接收到的测试温度控制变温载物台21的温度，使变温载物台21达到系统操作台11设置的测试温度，在本实施例中，参看图6所示，温控装置采用半导体热电制冷片22进行变温载物台 21的变温控制，变温载物台21的两端分别设有一个半导体热电制冷芯片22，半导体热电制冷芯片22是由加热丝221和半导体制冷片222 串联而成的电偶，加热丝221用于加热，半导体制冷片222用于制冷，半导体热电制冷芯片22根据接收到的测试温度启动加热或制冷功能，使变温载物台21达到系统操作台11设置的测试温度。

测量系统3包括积分球31、激发光源32及探头33，积分球31 的半径尺寸为40cm～60cm，积分球31的顶端、底端及侧端分别开设有第一开口、第二开口及第三开口，其中第一开口与第二开口位于同一竖轴上，第一开口与激发光源32相连，第三开口与探头33的输入端相连；测量时，变温载物台21位于积分球31下端，第二开口与变温载物台21相连，优选地，第二开口的尺寸与变温载物台21的尺寸匹配，从而使得变温载物台21位于第二开口处时与积分球31形成为一整体，将积分球31与变温载物台21有效耦合连接，构造简单效率高。

参看图4所示，优选地，本实用新型提供的一种智能控制变温光谱仪还包括推拉装置5，变温载物台21通过推拉装置5实现与积分球31的紧密结合或分离，测量时，推拉装置5将变温载物台21推送至积分球31的第二开口处，变温载物台21与积分球31形成为一整体；测量完成后，推拉装置5将变温载物台21拉回，远离积分球31，便于更换测试样品，提高测试速度，并使测量结果更精准，在本实施例中，在变温载物台21的右侧连接有一轮廓与积分球31一致的卡扣 23，当推拉装置5将变温载物台21推至积分球31下端时，卡扣23 将积分球31与变温载物台21卡紧，放置测量过程中，防止积分球 31相对变温载物台21晃动；当测量完成后，打卡卡扣23将变温载物台21拉出来与积分球31分离。

在本实施例中，激发光源32采用COB蓝光光源，在进行测量时， COB蓝光光源位于积分球31的顶端，变温载物台21位于积分球31 的底端，COB蓝光光源与变温载物台21位于同一竖轴上，且其所产生的照射面积小于变温载物台21的面积，COB蓝光光源的光谱波长为450nm，COB蓝光光源上设置有透镜，通过透镜使COB蓝光光源的发光角度控制在10°～15°之间。在本实施例中，探头33位于积分球31左侧中间部位，探头33采用CCD传感器或CMOS光电传感器，测量系统3的工作过程为：先将变温载物台21推送至积分球31的下端，待变温载物台21上的测试样品温度稳定后，打开COB蓝光光源并闭合积分球31，COB蓝光光源发出的激发光通过光纤引入到积分球31的入射口并入射到变温载物台21上，变温载物台21上的测试样品发出的光在积分球31内部经过漫反射后经过光纤引入到探头 33，探头33将接收到的测试样品发射的光及激发光源激发样品产生的光信号传输至电脑中，得到测试样品在不同温度下的光学性能参数。

冷却系统4包括水箱41及水管42，水箱41通过水管42与温控装置相连，形成一个水循环系统降低温控装置的温度，参看图6所示，在本实施例中，冷却系统4还包括循环水泵43，循环水泵43通过水管42与水箱41相连，循环水泵43用于提高水循环系统的工作效率，水箱41通过水管42与半导体热电制冷芯片22相连形成水循环系统，用于降低半导体热电制冷芯片22放热端的温度。在本实施例中，水箱41的水容量为4～6L。

分析系统与探头33的输出端相连，用于分析测试样品的光学性能参数，在本实用新型中，分析系统为置于测量系统3一侧的电脑。

参看图6所示，本实用新型提供的一种智能控制变温光谱仪的工作原理为，将测试样品放置于变温载物台21上，先通过系统操作台 11设定测量温度，测量温度通过数据传输线12传输至温控装置，温控装置将变温载物台21加热或冷却至测量温度值，待变温载物台21 的温度稳定后，将变温载物台21推送至积分球31的下端，闭合积分球31，COB蓝光光源发出的激发光通过光纤引入到积分球31的入射口并入射到变温载物台21上，变温载物台21上的测试样品发出的光在积分球31内部经过漫反射后经过光纤引入到探头33，探头33将接收到的测试样品发射的光及激发光源激发样品产生的光信号传输至电脑中，得到测试样品在不同温度下的光学性能参数。

测试样品可以为荧光粉样品或荧光薄膜样品或荧光陶瓷样品，经过加工使其的形状与变温载物台21吻合。

本实用新型提供了一种智能控制变温光谱仪，包括操作系统1、变温系统2、测量系统3、冷却系统4及分析系统，其中，操作系统 1用于设定测试温度，并通过数据传输线12将测试温度传输至变温系统2内的温控装置，温控装置根据测试温度控制变温载物台21的温度，待放置有测试样品的变温载物台21温度稳定后移至积分球31 下端，探头33将接收到的测试样品发射的光及激发光源激发样品产生的光信号传输至分析系统，得到测试样品在不同温度下的光学性能参数。

实施例二

利用实施例一提供的一种智能控制变温光谱仪测试变温光学材料的光学性能参数，其步骤如下：

1)称量YAG黄色荧光粉100毫克，均匀平铺于变温载物台21 上；

2)通过系统操作台11设置测量温度，测量温度设置为-10°，半导体热电制冷芯片的半导体制冷片进行工作，控制变温载物台21冷却至-10℃；

3)将变温载物台21推送至积分球31的下端，待变温载物台21 的温度稳定后，闭合积分球31；

4)打开COB蓝光光源，其激发波长为450nm；

5)打开电脑进行测量，测出的结果为：色温为4000K；

6)将系统操作台11上的测量温度设置为10℃，半导体热电制冷芯片的加热丝开启工作，待变温载物台21的温度稳定后；

7)打开电脑进行测量，测出的结果为：色温为2700K。

实施例三

利用实施例一提供的一种智能控制变温光谱仪测试变温光学材料的光学性能参数，其步骤如下：

1)制备厚度均为的2毫米荧光薄膜，均匀平铺于变温载物台21 上；

2)通过系统操作台11设置测量温度，测量温度设置为-10°，半导体热电制冷芯片的半导体制冷片进行工作，控制变温载物台21冷却至-10℃；

3)将变温载物台21推送至积分球31的下端，待变温载物台21 的温度稳定后，闭合积分球31；

4)打开COB蓝光光源，其激发波长为450nm；

5)打开电脑进行测量，测出的结果为：色温为3500K；

6)将系统操作台11上的测量温度设置为10℃，半导体热电制冷芯片的加热丝开启工作，待变温载物台21的温度稳定后；

7)打开电脑进行测量，测出的结果为：色温为2700K。

实施例四

利用实施例一提供的一种智能控制变温光谱仪测试变温光学材料的光学性能参数，其步骤如下：

1)制备厚度为1.5毫米的荧光陶瓷，均匀平铺于变温载物台21 上；

2)通过系统操作台11设置测量温度，测量温度设置为-10°，半导体热电制冷芯片的半导体制冷片进行工作，控制变温载物台21冷却至-10℃；

3)将变温载物台21推送至积分球31的下端，待变温载物台21 的温度稳定后，闭合积分球31；

4)打开COB蓝光光源，其激发波长为450nm；

5)打开电脑进行测量，测出的结果为：色温为3700K；

6)将系统操作台11上的测量温度设置为10℃，半导体热电制冷芯片的加热丝开启工作，待变温载物台21的温度稳定后；

7)打开电脑进行测量，测出的结果为：色温为2300K。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式。即使对本实用新型作出各种变化，倘若这些变化属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本实用新型的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种智能控制变温光谱仪，其特征在于，包括操作系统、变温系统、测量系统、冷却系统及分析系统：

所述操作系统包括系统操作台及数据传输线，所述系统操作台用于设置测试温度，所述数据传输线的输入端与所述系统操作台相连接；

所述变温系统包括变温载物台及温控装置，所述变温载物台用于放置测试样品，所述数据传输线的输出端与所述温控装置的输入端相连，将所述测试温度传输至所述温控装置，所述温控装置的输出端与所述变温载物台相连，所述温控装置根据接收到的所述测试温度控制所述变温载物台的温度；

所述测量系统包括积分球、激发光源及探头，所述积分球的顶端、底端及侧端分别开设有第一开口、第二开口及第三开口，所述第一开口与所述第二开口位于同一竖轴上，所述第一开口与所述激发光源相连，所述第三开口与所述探头的输入端相连；测量时，所述变温载物台位于所述积分球下端，所述第二开口与所述变温载物台相连；

所述冷却系统包括水箱及水管，所述水箱通过所述水管与所述温控装置相连，形成一个水循环系统降低所述温控装置的温度；

所述分析系统与所述探头的输出端相连，用于分析所述测试样品的光学性能参数。

2.根据权利要求1所述的智能控制变温光谱仪，其特征在于，所述第二开口的尺寸与所述变温载物台的尺寸匹配，从而使得所述变温载物台位于所述第二开口处时与所述积分球形成为一整体。

3.根据权利要求2所述的智能控制变温光谱仪，其特征在于，还包括推拉装置，所述变温载物台通过所述推拉装置实现与所述积分球的紧密结合或分离，测量时，所述推拉装置将所述变温载物台推送至所述积分球的所述第二开口处，所述变温载物台与所述积分球形成为一整体；测量完成后，所述推拉装置将所述变温载物台拉回远离所述积分球，便于更换所述测试样品。

4.根据权利要求1所述的智能控制变温光谱仪，其特征在于，所述激发光源采用COB蓝光光源。

5.根据权利要求4所述的智能控制变温光谱仪，其特征在于，所述COB蓝光光源的光谱波长为450nm。

6.根据权利要求4所述的智能控制变温光谱仪，其特征在于，所述COB蓝光光源上设置有透镜，所述透镜使所述COB蓝光光源的发光角度维持在10°～15°之间。

7.根据权利要求1所述的智能控制变温光谱仪，其特征在于，所述探头采用CCD传感器或CMOS光电传感器。

8.根据权利要求1所述的智能控制变温光谱仪，其特征在于，所述测试样品为荧光粉样品或荧光薄膜样品或荧光陶瓷样品。

9.根据权利要求1所述的智能控制变温光谱仪，其特征在于，所述测试温度的范围为-30℃～150℃。

10.根据权利要求1所述的智能控制变温光谱仪，其特征在于，所述温控装置采用半导体热电制冷片进行温度控制。

Images