CN219417203U - 一种多通道测光装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多通道测光装置，其中反射面、前透镜组分别设置于光源相对的两侧，反射面将光源发出的入射至反射面的光线以相反方向返回光源，使返回光线与光源向前透镜组发出的光线均入射至前透镜组；前透镜组设置于比色杯一侧，将入射至前透镜组的光线成像于比色杯，后透镜组设置于比色杯另一侧，将来自比色杯的光线成像于分光组件，分光组件将光线分散为不同波长的单色光；检测组件包括光电元件阵列，光电元件阵列的各个光电元件分别接收分光组件出射的不同波长的单色光并转换为电信号。本实用新型的多通道测光装置能够提高测试效率，并且能够增强测试光路中的光能量。

Description

一种多通道测光装置

技术领域

本实用新型涉及光学系统领域，特别是涉及一种多通道测光装置。

背景技术

生化分析仪是基于溶液对不同波长光线选择性吸收，来测定溶液中特定成分，其核心部件为分光光度计。传统的分光光度计采用前分光方式来实现检测功能，一种为滤光片转动方式，是通过不同的滤光片产生不同波长的单色光，通过转动至相应的滤光片位置获得所需波长的单色光以照射至比色杯，但受滤光片的精度和带宽影响，导致检测精度不高，另外因滤光片数量有限，在测试过程中需要转动至合适的滤光片位置来进行检测，测试效率也很低；另一种为光栅前分光方式，通过转动光栅来获得所需波长的单色光以照射至比色杯，该方式结构复杂，在运行过程中误差较大并且光能量低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种多通道测光装置，可用于生化分析，与现有技术相比能够提高测试效率，增强测试光路中的光能量。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种多通道测光装置，包括光源、反射面、前透镜组、比色杯、后透镜组、分光组件和检测组件；

所述反射面、所述前透镜组分别设置于所述光源相对的两侧，所述反射面用于将所述光源发出的入射至所述反射面的光线以相反方向返回所述光源，使返回光线与所述光源向所述前透镜组发出的光线均入射至所述前透镜组；

所述前透镜组设置于所述比色杯一侧，用于将入射至所述前透镜组的光线成像于所述比色杯，所述后透镜组设置于所述比色杯另一侧，用于将来自所述比色杯的光线成像于所述分光组件，所述分光组件用于将入射至所述分光组件的光线分散为不同波长的单色光；

所述检测组件包括光电元件阵列，所述光电元件阵列的各个光电元件分别接收所述分光组件出射的不同波长的单色光并转换为电信号。

可选地，所述反射面为凹面，所述光源的中心位于所述反射面的曲率中心。

可选地，在所述前透镜组中设置有视场光阑，所述视场光阑用于控制成像在所述比色杯的光斑尺寸。

可选地，还包括设置于所述前透镜组和所述后透镜组之间的、用于放置所述比色杯的反应盘，所述反应盘设置有将所述比色杯包围的凹槽以将所述比色杯进行温育。

可选地，在所述反应盘上对应所述前透镜组的位置设置有前光阑，在所述反应盘上对应所述后透镜组的位置设置有后光阑。

可选地，在所述后透镜组和所述分光组件之间光路上设置有入射狭缝或/和出射光阑，所述入射狭缝用于控制通过光线的光斑尺寸以及光谱带宽，所述出射光阑用于限制通过光线的角度，使成像在所述分光组件的光斑位于所述分光组件的有效区域内。

可选地，所述检测组件还包括狭缝阵列，所述光电元件阵列的光电元件与所述狭缝阵列的狭缝一一对应，所述狭缝阵列的各个所述狭缝分别对应于所述分光组件出射的不同波长的单色光，使得所述分光组件出射的各种单色光分别入射至对应的所述狭缝。

可选地，所述分光组件包括光栅，所述光栅用于使入射至所述光栅的光线衍射，衍射出单色光，所述光电元件阵列的各个所述光电元件分别与所述分光组件衍射出的各种单色光的角度对应。

可选地，还包括基座，在所述基座上设置有光源安装件、前镜筒和后镜筒，所述光源和所述反射面安装于所述光源安装件内，所述前透镜组安装于所述前镜筒内，所述后透镜组安装于所述后镜筒内。

可选地，所述不同波长的单色光的波长为340纳米、380纳米、404纳米、416纳米、425纳米、450纳米、476纳米、500纳米、524纳米、548纳米、572纳米、604纳米、628纳米、660纳米、700纳米、748纳米、804纳米、850纳米中的至少一种。

由上述技术方案可知，本实用新型所提供的多通道测光装置包括光源、反射面、前透镜组、比色杯、后透镜组、分光组件和检测组件，反射面、前透镜组分别设置于光源相对的两侧，反射面将光源发出的入射至反射面的光线以相反方向返回光源，使返回光线与光源向前透镜组发出的光线均入射至前透镜组；前透镜组设置于比色杯一侧，用于将入射至前透镜组的光线成像于比色杯，后透镜组设置于比色杯另一侧，用于将来自比色杯的光线成像于分光组件，分光组件用于将入射至分光组件的光线分散为不同波长的单色光；检测组件包括光电元件阵列，光电元件阵列的各个光电元件分别接收分光组件出射的不同波长的单色光并转换为电信号。

本实用新型的多通道测光装置采用分光组件对收集的来自比色杯的光线分散为单色光，并且由光电元件阵列的各个光电元件分别接收各种单色光，以实现检测，与现有技术相比能够提高测试效率。并且，本实用新型的多通道测光装置通过反射面将光源背向前透镜组发出的至少部分光线返回而入射至前透镜组，将这部分光线也有效利用，从而能够增强测试光路中的光能量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的一种多通道测光装置的示意图；

图2为图1所示的多通道测光装置中光源的光线传播示意图；

图3为本实用新型又一实施例提供的一种多通道测光装置的外部结构示意图。

说明书附图中的附图标记包括：

101-光源，102-反射面，103-前透镜组，104-第一透镜组，105-第二透镜组，106-反应盘，107-后透镜组，108分光组件-，109-检测组件，110-光栅，111-光源安装件，112-前镜筒，113-视场光阑，114-后镜筒，115-入射狭缝，116-出射光阑，117-基座。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

本实施例提供一种多通道测光装置，包括光源、反射面、前透镜组、比色杯、后透镜组、分光组件和检测组件；

所述反射面、所述前透镜组分别设置于所述光源相对的两侧，所述反射面用于将所述光源发出的入射至所述反射面的光线以相反方向返回所述光源，使返回光线与所述光源向所述前透镜组发出的光线均入射至所述前透镜组；

所述前透镜组设置于所述比色杯一侧，用于将入射至所述前透镜组的光线成像于所述比色杯，所述后透镜组设置于所述比色杯另一侧，用于将来自所述比色杯的光线成像于所述分光组件，所述分光组件用于将入射至所述分光组件的光线分散为不同波长的单色光；

所述检测组件包括光电元件阵列，所述光电元件阵列的各个光电元件分别接收所述分光组件出射的不同波长的单色光并转换为电信号。

光源至少向两侧发出光线，光源向前透镜组所处一侧发出的光线至少部分入射至前透镜组；光源向反射面所处一侧发出的光线至少部分会入射至反射面，光线在反射面发生反射，使光线沿着相反方向返回光源，返回光源的这部分光线继续向前透镜组所处一侧传播，其中至少部分能够入射进入前透镜组。

比色杯用于容置被测溶液。光线通过前透镜组照射至比色杯，照射至比色杯内的被测溶液；透过比色杯的光线通过后透镜组入射至分光组件，分光组件将入射至分光组件的光线分散为单色光。

本实施例的多通道测光装置采用分光组件对收集的来自比色杯的光线分散为单色光，并且由光电元件阵列的各个光电元件分别接收各种单色光，光电元件阵列的任一光电元件接收由分光组件发出的对应单色光，以实现检测。与现有的滤光片转动方式相比，本多通道测光装置测试时不需要转动滤光片，与现有的光栅前分光方式相比本多通道测光装置测试时不需要转动光栅，相比本多通道测光装置能够提高测试效率。并且，本实施例的多通道测光装置通过反射面将光源背向前透镜组发出的光线至少部分返回而入射至前透镜组，将这部分光线也有效利用，从而提高光源的光能量利用率，能够增强测试光路中的光能量。

示例性地可参考图1，图1为一实施例提供的一种多通道测光装置的示意图，如图所示，本多通道测光装置包括光源101、反射面102、前透镜组103、后透镜组107、分光组件108和检测组件109。反射面102和前透镜组103分别位于光源101相对的两侧，前透镜组103、后透镜组107、分光组件108和检测组件109沿着光路依次设置。

反射面102为凹面，使得光源101向反射面102所处一侧发出的光线在反射面102发生反射，使光线沿着相反方向返回光源101。反射面102为弧面，具体光源101的中心位于所述反射面102的曲率中心，这样向反射面102发出的光线与反射面102的切面垂直，光线入射至反射面102后被反射能够以相反方向原路返回。本实施例中，对反射面102的具体面形不做限定，反射面102可以是球面，相应光源101的中心位于球面反射面102的球心。示例性地可参考图2，图2为图1所示的多通道测光装置中光源的光线传播示意图，其中反射面102为凹形的球面，如图所示，光源101向反射面102所处一侧发出的光线入射至反射面102，光线在反射面102发生反射，使光线沿着相反方向原路返回光源101，返回光源101的这部分光线与光源101向前透镜组103发出的光线均入射至前透镜组103。

反射面102可采用反射镜，比如图1中反射面102采用平凹球面反射镜，由平凹球面反射镜的镜面形成反射面102。

本实施例中，对光源101的类型不做限定，优选光源101的出射光为白光，可使用紫外波段能量更强更稳定的紫外增强型光源，比如使用紫外增强型石英外壳卤素灯。

本实施例中，对前透镜组103的结构不做限定，只要能够将入射至前透镜组103的光线成像于比色杯即可。对后透镜组107的结构不做限定，只要能够将来自比色杯的光线成像在分光组件108即可。在一些实施方式中，前透镜组103可包括第一透镜组和第二透镜组，对第一透镜组包括的透镜数量、透镜面形以及第二透镜组包括的透镜数量、透镜面形不做限定。示例性地可参考图1所示，前透镜组103包括第一透镜组104和第二透镜组105，在光源101到反应盘106的光路上第一透镜组104、第二透镜组105依次设置。

优选地，在所述前透镜组103中设置有视场光阑，视场光阑用于控制成像在所述比色杯的光斑尺寸，通过视场光阑控制光线通过前透镜组103后成像在比色杯的光斑尺寸。比如反应体系为100uL，通过设计视场光阑控制比色杯内的光斑尺寸以满足该反应体系要求。本实施例中，对视场光阑在前透镜组103中的具体位置不做限定，在实际应用中可以根据前透镜组103的透镜布置情况进行设置。

优选地，还包括设置于所述前透镜组103和所述后透镜组107之间的、用于放置所述比色杯的反应盘106，在进行测试时将比色杯放置于反应盘106，测试完成后从反应盘106取出比色杯即可，通过反应盘106确定比色杯位置，使用方便。本实施例中，对反应盘106的结构不做限定。优选地在一些实施方式中，反应盘106设置有将所述比色杯包围的凹槽以将所述比色杯进行温育，在凹槽内可注入将比色杯水浴的液体，通过水浴方式控制比色杯的外界环境，为比色杯提供了反应、检测所需的外界环境。凹槽可以是将比色杯包围的环状凹槽，凹槽也可称为孵育槽。反应盘106采用水浴方式，优选地光源101采用水冷并与反应盘106水浴并联，从而能够较好地控制温度，能够使仪器在冷启动时快速达到反应盘106的工作温度并且可以使光源101温度迅速达到稳定，能较好地将反应盘106内的温度控制在所需温度并保持温度稳定，比如能够将反应盘106内温度保持在37±0.3℃，波动能控制在±0.1℃。

优选地，反应盘106还设置有用于固定所述比色杯的支架，多个所述比色杯沿着圆周放置于所述支架，所述支架可沿着圆周转动。反应盘106采用盘式结构设计，反应盘106可放置多个比色杯，各个比色杯沿着圆周依次放置，在测试时可同时将多个装有被测溶液的比色杯放置在反应盘106内，通过转动支架可将其中一个比色杯位于光路中对其进行测试；对当前比色杯的被测溶液测试完之后，可转动支架将下一比色杯位于光路中，能够提高测试效率。

优选地，在所述反应盘106上对应所述前透镜组103的位置设置有前光阑，在所述反应盘106上对应所述后透镜组107的位置设置有后光阑。光源101发出的光线通过前透镜组103成像于视场光阑，通过视场光阑的光斑经过前光阑后透射过比色杯，透射过比色杯的光线经过后光阑后通过后透镜组107。

优选地，在所述后透镜组107和所述分光组件108之间光路上设置有入射狭缝，所述入射狭缝用于控制通过光线的光斑尺寸以及光谱带宽。一方面入射狭缝可控制光斑尺寸，另一方面可控制整个光谱带宽。

优选地，在所述后透镜组107和所述分光组件108之间光路上设置有出射光阑，所述出射光阑用于限制通过光线的角度，使成像在所述分光组件108的光斑位于所述分光组件108的有效区域内。通过出射光阑可以阻拦部分孔径角过大的光线，控制成像在分光组件108的光斑尺寸，保证照射在分光组件108比如照射在其光栅上的光斑能够落在光栅的有效区域内。示例性地可参考图3，图3为又一实施例提供的一种多通道测光装置的外部结构示意图，如图所示，在后镜筒114和分光组件108之间依次设置有入射狭缝115和出射光阑116，入射狭缝115和出射光阑116分别通过相应部件安装在基座117上。

分光组件108将入射至分光组件108的光线分散为单色光，检测组件109中，光电元件阵列的各个光电元件分别对应于分光组件108出射的不同波长的单色光，分光组件108分散出的任一种单色光入射至对应的光电元件，来自比色杯的光线经分光组件108后同时分散出多种单色光，各种单色光分别入射至对应的光电元件，每一光电元件形成一检测通道，从而本多通道测光装置实现了多通道同时检测。本实施例中，对光电元件阵列包括的光电元件数量不做限定，可以根据检测需求(通道数，测试波长)来设置。为了准确接收不同波长的单色光，光电元件阵列的相邻两个光电元件的间距可以不相等，即光电元件阵列的各个光电元件间距不等距，可以根据分光组件108分散出单色光的波长而调整。光电元件阵列可以是由多个单个的光电元件排列形成，或者光电元件阵列可以是集成一体的光电元件阵列，比如光电二极管阵列。

优选地，分光组件108将光线分散为不同波长的单色光的波长为340纳米、380纳米、404纳米、416纳米、425纳米、450纳米、476纳米、500纳米、524纳米、548纳米、572纳米、604纳米、628纳米、660纳米、700纳米、748纳米、804纳米、850纳米中的至少一种。

优选地，检测组件109还可包括狭缝阵列，所述光电元件阵列的光电元件与所述狭缝阵列的狭缝一一对应，所述狭缝阵列的各个所述狭缝分别对应于所述分光组件108出射的不同波长的单色光，使得所述分光组件108出射的各种单色光分别入射至对应的所述狭缝。每一狭缝及其对应的光电元件形成一检测通道，本多通道测光装置实现了多通道同时检测。

可选地，分光组件108包括光栅，所述光栅用于使入射至所述光栅的光线衍射，衍射出单色光，所述光电元件阵列的各个所述光电元件分别与所述分光组件108衍射出的各种单色光的角度对应。在检测组件109包括狭缝阵列的实施方式中，狭缝阵列的各个狭缝分别与分光组件108衍射出的各种单色光的角度对应，光电元件阵列的光电元件与狭缝阵列的狭缝一一对应。各个检测通道的位置根据所用光栅的参数以及对应检测通道所接收光的波长来确定，检测通道的位置即狭缝和对应光电元件的位置。任一检测通道的狭缝宽度根据本检测通道的位置以及本检测通道所接收光的波长来确定，比如狭缝宽度可根据光栅对于不同波长光的分光系数以及各波长下8-10nm的光谱带宽来确定。本实施例中，对光栅的类型、结构不做限定，优选地光栅可采用凹面全息光栅。

在一具体实例中，本多通道测光装置包括16路检测通道，能够实现16通道测光。其中，分光组件108的光栅固定无需调节且可以同时分出16通道所用波段，利用光电元件阵列配合后续AD采样电路可以实现多通道的同时检测。

本实施例中，对光电元件的类型不做限定，光电元件可采用但不限于光电池、光电二极管、图像传感器或者电荷耦合器件(charge coupled device，CCD)。光电元件可以与数字采集电路连接，光电元件输出的电信号经数字采集电路放大或/和模数转换而输出，最终由软件用于吸光度计算。

比色杯采用透光材质制成，可以是但不限于石英玻璃比色杯、光学玻璃比色杯或者塑料比色杯，塑料比色杯可以是但不限于PMMA材质或者PC材质。

可选地，本多通道测光装置还可包括基座，在所述基座上设置有光源安装件、前镜筒和后镜筒，所述光源101和所述反射面102安装于所述光源安装件内，所述前透镜组103安装于所述前镜筒内，所述后透镜组107安装于所述后镜筒内。可参考图3所示，光源安装件111、前镜筒112、后镜筒113、光栅110以及检测组件109分别设置于基座117上，各个部件的位置固定，各个部件为固定结构，使用过程中无需调整。本多通道测光装置通过设置反射面，将光源背向前透镜组发出的光线至少部分返回而入射至前透镜组，将这部分光线也有效利用，可以在不改变光路性能的基础上增加光学系统能量。

以上对本实用新型所提供的一种多通道测光装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多通道测光装置，其特征在于，包括光源、反射面、前透镜组、比色杯、后透镜组、分光组件和检测组件；

所述反射面、所述前透镜组分别设置于所述光源相对的两侧，所述反射面用于将所述光源发出的入射至所述反射面的光线以相反方向返回所述光源，使返回光线与所述光源向所述前透镜组发出的光线均入射至所述前透镜组；

所述前透镜组设置于所述比色杯一侧，用于将入射至所述前透镜组的光线成像于所述比色杯，所述后透镜组设置于所述比色杯另一侧，用于将来自所述比色杯的光线成像于所述分光组件，所述分光组件用于将入射至所述分光组件的光线分散为不同波长的单色光；

所述检测组件包括光电元件阵列，所述光电元件阵列的各个光电元件分别接收所述分光组件出射的不同波长的单色光并转换为电信号。

2.根据权利要求1所述的多通道测光装置，其特征在于，所述反射面为凹面，所述光源的中心位于所述反射面的曲率中心。

3.根据权利要求1所述的多通道测光装置，其特征在于，在所述前透镜组中设置有视场光阑，所述视场光阑用于控制成像在所述比色杯的光斑尺寸。

4.根据权利要求1所述的多通道测光装置，其特征在于，还包括设置于所述前透镜组和所述后透镜组之间的、用于放置所述比色杯的反应盘，所述反应盘设置有将所述比色杯包围的凹槽以将所述比色杯进行温育。

5.根据权利要求4所述的多通道测光装置，其特征在于，在所述反应盘上对应所述前透镜组的位置设置有前光阑，在所述反应盘上对应所述后透镜组的位置设置有后光阑。

6.根据权利要求1所述的多通道测光装置，其特征在于，在所述后透镜组和所述分光组件之间光路上设置有入射狭缝或/和出射光阑，所述入射狭缝用于控制通过光线的光斑尺寸以及光谱带宽，所述出射光阑用于限制通过光线的角度，使成像在所述分光组件的光斑位于所述分光组件的有效区域内。

7.根据权利要求1所述的多通道测光装置，其特征在于，所述检测组件还包括狭缝阵列，所述光电元件阵列的光电元件与所述狭缝阵列的狭缝一一对应，所述狭缝阵列的各个所述狭缝分别对应于所述分光组件出射的不同波长的单色光，使得所述分光组件出射的各种单色光分别入射至对应的所述狭缝。

8.根据权利要求1所述的多通道测光装置，其特征在于，所述分光组件包括光栅，所述光栅用于使入射至所述光栅的光线衍射，衍射出单色光，所述光电元件阵列的各个所述光电元件分别与所述分光组件衍射出的各种单色光的角度对应。

9.根据权利要求1-8任一项所述的多通道测光装置，其特征在于，还包括基座，在所述基座上设置有光源安装件、前镜筒和后镜筒，所述光源和所述反射面安装于所述光源安装件内，所述前透镜组安装于所述前镜筒内，所述后透镜组安装于所述后镜筒内。

10.根据权利要求1-8任一项所述的多通道测光装置，其特征在于，所述不同波长的单色光的波长为340纳米、380纳米、404纳米、416纳米、425纳米、450纳米、476纳米、500纳米、524纳米、548纳米、572纳米、604纳米、628纳米、660纳米、700纳米、748纳米、804纳米、850纳米中的至少一种。