CN213580629U - 一种用于液质检测的积分球皿 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种用于液质检测的积分球皿，所述积分球皿主要由球腔、支管、过渡管、扩容管构成；其中，支管的上端与球腔的下端相连通，球腔的上端与过渡管的下端相连通，过渡管的上端与扩容管的下端相连通；球腔的实质是一个光学积分球，作用是收集待观测的特征光谱以供后续测量；支管和过渡管的线径远小于球腔的线径，目的是减少球腔漫反射面积的损失量；过渡管大于支管，作用是进样完毕后，球腔和过渡管的连接处不会夹杂气泡，气泡能从过渡管自然逃逸离开；扩容管的线径大于过渡管的线径，扩容管能够起到进样缓冲和防止进样过程中不断的鼓泡动作致使球腔内的液体沿着所述过渡管的内壁爬出所述积分球皿外的作用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于液质检测的积分球皿，包括采用“吸收光谱”、“荧光光谱”、“散射光谱”和“自发光辐射”等光谱分析方法的液质在线测试领域，特别适用于对“灵敏度”和“检出限”要求非常严格的液质在线测试领域。
背景技术
随着测量方法和仪器的发展，对测量仪器的“测量灵敏度”、“测量稳定性”、“检出限或定量下限”和“维护周期和成本”提出了越来越高的要求。目前能较好地满足上述所有要求的在线测试方法便有基于光学积分球的光谱分析方法，其提高灵敏度和降低检出限的实质是将积分球内所产生的全部特征光谱收集起来以供后续测量。
在液质检测中，普遍存在气泡干扰，尤其积分球结构式检测池。原则上光学积分球损失的漫反射表面积越少，其积分作用越好。为了追求光的积分作用，积分球的上下两端开口孔径通常会选择较小的尺寸，但较小孔径可能让气泡困在积分球内部，也可能让气泡携带液体逃离积分球检测池，导致测量结果的不准确、不稳定。
因此，积分球结构式检测池应用在液质检测中，如何在保证尽量大的积分表面积情况下，消除气泡干扰是本领域技术人员亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是为基于光学积分球的液质检测提供一种能解决气泡干扰的积分球皿，包括采用“吸收光谱”、“荧光光谱”、“散射光谱”和“自发光辐射”等光谱分析方法的液质检测，特别是对“灵敏度”和“检出限”要求非常严格的液质检测，提供一种创新性的技术思路和方案，用于提高光学积分球光检的稳定性，从而提高仪器测量的稳定性。
本实用新型的技术方案：
一种用于液质检测的积分球皿，所述积分球皿主要由球腔、支管、过渡管和扩容管构成；其中，支管的上端与球腔的下端相连通，球腔的上端与过渡管的下端相连通，过渡管的上端与扩容管的下端相连通。
球腔设有入射光窗口、特征光谱出射窗口、漫反射层；由球腔、入射光窗口、特征光谱出射窗口、漫反射层组成光学积分球，作用是收集待观测的特征光谱以供后续测量；支管和过渡管的线径小于球腔(1)线径的四分之一，目的是减少球腔漫反射面积的损失量；过渡管大于支管，作用是进样完毕后，球腔和过渡管的连接处不会夹杂气泡，气泡能从过渡管自然逃逸离开；扩容管的线径大于过渡管的线径，扩容管能够起到进样缓冲和防止进样过程中不断的鼓泡动作致使球腔内的液体沿着所述过渡管的内壁爬出所述积分球皿外的作用。
进一步，上述球腔设置有入射光窗口和特征光谱出射窗口，所述入射光窗口与所述球腔的球心的连线，正交于所述特征光谱出射窗口与所述球腔的球心的连线，检测器能够通过所述特征光谱出射窗口测量待观测的特征吸收光谱。
进一步，上述球腔设置有入射光逃逸窗口，所述入射光逃逸窗口、所述球腔的球心和所述入射光窗口在同一直线上，检测器能够通过所述特征光谱出射窗口测量待观测的特征荧光光谱、散射光谱。
进一步，上述球腔设置上仅保留所述特征光谱出射窗口，去除入射光窗口，检测器能够通过所述特征光谱出射窗口测量待观测的特征自发光辐射光谱。
进一步，支管、过渡管、扩容管外表面涂黑处理，消除球腔内逃逸出的光会在支管、过渡管、扩容管等空气液面分界处反射返回球腔造成影响测量，同时也消除外来光从支管、过渡管、扩容管等透光材料进入球腔内。
本实用新型的效果：
解决了积分球结构式器皿在液质检测应用过程中气泡的干扰性，提高了测量稳定性。
附图说明
图1为本实用新型较佳实施例中积分球皿的示意图；
图2在图1基础上，增加漫反射层；
图3在图1基础上，增加入射光逃逸窗口；
图4在图1基础上，减除入射光窗口。
附图标号说明：
1—球腔；11—入射光窗口；12—特征光谱出射窗口；13—入射光逃逸窗口；14-漫反射层；2—支管；3—过渡管；4—扩容管。
具体实施方式
为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例一
实施例一，请参阅图1、图2，其中图2在图1基础上，增加漫反射层14。如图1所示，一种用于液质检测的积分球皿，作为检测皿，采用了透光材质，主要由球腔1、支管2、过渡管3、扩容管4构成；其中，图中的箭头表示光线的传播路径，支管2的上端与球腔1的下端相连通，球腔1的上端与过渡管3的下端相连通，过渡管3的上端与扩容管4的下端相连通。
如图2所示，球腔1设有入射光窗口11、特征光谱出射窗口12、漫反射层14；由球腔1、入射光窗口11、特征光谱出射窗口12、漫反射层14组成光学积分球，作用是收集待观测的特征光谱以供后续测量；其中，入射光窗口11与所述球腔1的球心的连线，正交于所述特征光谱出射窗口12与所述球腔1的球心的连线，检测器能够通过所述特征光谱出射窗口12测量待观测的特征吸收光谱。支管2和过渡管3的线径小于球腔1线径的四分之一，目的是减少球腔1漫反射面积的损失量；过渡管3大于支管2，作用是进样完毕后，球腔1和过渡管)的连接处不会夹杂气泡，气泡能从过渡管3自然逃逸离开；扩容管4的线径大于过渡管3的线径，扩容管4能够起到进样缓冲和防止进样过程中不断的鼓泡动作致使球腔1内的液体沿着所述过渡管3的内壁爬出所述积分球皿外的作用。
如图1所示，过渡管3内径面与球腔1内面相交形成圆框与球腔1球心组成的球心角A小于或者等于45度；并且过渡管3内径在4至20mm范围内。为了保证尽量多的积分表面积，过渡管3内径不宜过大。同时，为了确保进液或者鼓泡时的气泡自然从过渡管3处逃逸离开，过渡管3内径不能过小。
如图1所示，支管2内径面与球腔1内面相交形成圆框与球腔1球心组成的球心角B小于或者等于30度；并且支管2内径在1至12mm范围内。为了保证一定积分表面积，支管2内径不宜过大。
其中，支管2、过渡管3、扩容管4外表面涂黑处理，消除球腔内逃逸出的光会在支管、过渡管、扩容管等空气液面分界处反射返回球腔造成影响测量，同时也消除外来光从支管、过渡管、扩容管等透光材料进入球腔内。
积分球皿的光检原理：
当检测光经过入射光窗口11，进入球腔1内部并且和漫反射层14多次反射过程中，和球腔1里面的试样发生作用并产生待测的特征光谱；所产生的待测特征光谱经过漫反射层14多次反射后，在特征光谱出射窗口12处叠加并被外部光电转换器接收，外部系统依据光电转换器测量得到的特征光谱对试样进行定量分析。
实施例二
请参阅图3，在实施例一基础之上，球腔1上还设置入射光逃逸窗口13，并且入射光逃逸窗口13、所述球腔1的球心和所述入射光窗口11在同一直线上，检测器能够通过所述特征光谱出射窗口12测量待观测的特征荧光光谱、散射光谱。
本实施例可用于测量荧光光谱、散射光谱，并能大幅提高其光检稳定性。
积分球皿的光检原理：
当检测光/激发光经过入射光窗口11进入球腔1内部后，从入射光逃逸窗口13处离开，这个过程中，检测光/激发光和球腔1里面的试样发生作用，试样产生荧光/散射特征光谱；所产生的荧光/散射特征光谱经过漫反射层14多次反射后，在特征光谱出射窗口12处叠加并被外部光电倍增管接收，外部系统依据光电倍增管测量得到的数据对试样进行定量分析。
实施例三
请参阅图4，在实施例一基础之上，球腔1上仅保留特征光谱出射窗口12，去除入射光窗口11；检测器能够通过所述特征光谱出射窗口12测量待观测的特征自发光辐射光谱。
本实施例可用于测量自发光辐射，并能大幅提高其光检稳定性。
积分球皿的光检原理：
球腔1里面的试样自我发光，所发光经过漫反射层14多次反射后，在特征光谱出射窗口12处叠加并被外部光电转换器接收，外部系统依据光电转换器测量得到的数值对试样进行定量分析。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、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 (5)
1.一种用于液质检测的积分球皿，其特征在于：所述积分球皿包括球腔(1)、支管(2)、过渡管(3)和扩容管(4)；其中，支管(2)的上端与球腔(1)的下端相连通，球腔(1)的上端与过渡管(3)的下端相连通，过渡管(3)的上端与扩容管(4)的下端相连通；球腔(1)的实质是一个光学积分球，作用是收集待观测的特征光谱以供后续测量；支管(2)和过渡管(3)的线径小于球腔(1)线径的四分之一，目的是减少球腔(1)漫反射面积的损失量；过渡管(3)大于支管(2)，作用是进样完毕后，球腔(1)和过渡管(3)的连接处不会夹杂气泡，气泡能从过渡管(3)自然逃逸离开；扩容管(4)的线径大于过渡管(3)的线径，扩容管(4)能够起到进样缓冲和防止进样过程中不断的鼓泡动作致使球腔(1)内的液体沿着所述过渡管(3)的内壁爬出所述积分球皿外的作用。
2.根据权利要求1所述的积分球皿，所述球腔(1)设置有入射光窗口(11)和特征光谱出射窗口(12)，所述入射光窗口(11)与所述球腔(1)的球心的连线，正交于所述特征光谱出射窗口(12)与所述球腔(1)的球心的连线，检测器能够通过所述特征光谱出射窗口(12)测量待观测的特征吸收光谱。
3.根据权利要求2所述的积分球皿，所述球腔(1)还设置有入射光逃逸窗口(13)，所述入射光逃逸窗口(13)、所述球腔(1)的球心和所述入射光窗口(11)在同一直线上，检测器能够通过所述特征光谱出射窗口(12)测量待观测的特征荧光光谱、散射光谱。
4.根据权利要求2所述的积分球皿，所述球腔(1)设置上仅保留所述特征光谱出射窗口(12)，去除所述入射光窗口(11)，检测器能够通过所述特征光谱出射窗口(12)测量待观测的特征自发光辐射光谱。
5.根据权利要求1所述的积分球皿，其特征在于：支管(2)、过渡管(3)、扩容管(4)外表面涂黑。
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