CN221173618U - Pmt模块检验的标准光源装置及其光源控制系统 - Google Patents

Pmt模块检验的标准光源装置及其光源控制系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种PMT模块检验的标准光源装置,其包括:箱体,其的顶部可拆卸的设置有盖板,所述盖板上设置有光源出光口;光路透镜组结构,其包括光入射通路结构、光检测通路结构和光反馈通路结构,光检测通路的末端与光源出光口位置相对;光源系统,其位于所述光入射通路的始端以为光入射通路结构提供光源;光亮反馈检测系统,其位于所述光反馈通路结构的末端;主控制系统,其包括MCU系统、DAC外设和ADC外设,MCU系统与DAC外设、ADC外设电性连接,DAC外设与光源系统电性连接,ADC外设与光亮反馈检测系统电性连接。本实用新型在对PMT模块或其他光学检测模块进行校验时,可快速切换输出不同数量级光子数的准确而稳定的光源。

Description

PMT模块检验的标准光源装置及其光源控制系统
技术领域
本实用新型光电倍增管检验装置领域。更具体地说,本实用新型涉及一种PMT模块检验的标准光源装置及其光源控制系统。
背景技术
光电倍增管PMT是一种极微弱光探测器,目前市场上的化学发光免疫分析仪都采用光电倍增管PMT模块去测量待测物反应后发出的极微弱光的光子数,通过测得的光子数再换算成待测物的浓度结果。而PMT模块作为整个仪器的最关键零部件,PMT模块准确度和重复性将会对仪器测量结果的准确度和重复性产生重大影响,所以急需有一种标准光源系统去校验PMT模块。而目前PMT模块检验的基本方法有两种,分别是发光剂法和参考光源法。发光剂法相对于参考光源法存在的缺陷是难以调配出固定光子数的发光剂,原因是发光剂本身不太稳定,发光剂的光子数会时间变化而衰减,无法当成一个稳定的光源。而参考光源的难点是难以调控极微弱光输出的准确度和稳定性,参考光源的相对光强度易受温度影响而出现光衰现象。专利公开号CN212748738U公开了用于化学发光免疫分析仪的光电倍增管校验装置,其参考光源可由电信号采集装置进行控制,调整其输出电压,从而调整参考光源的输出光强。该装置并不能根据参考光源输出的光强对参考光源的电压进行自动反馈调节以实现参考光源稳定输出光强的目的。
实用新型内容
本实用新型的一个目的是解决至少上述问题,并提供至少后面将说明的优点。
本实用新型的一个目的是提供一种PMT模块检验的标准光源装置,其能够实现了参考光源的极微弱光输出且稳定可调,并且在PMT模块或其他光学检测模块进行校验时,可快速切换输出不同数量级光子数的准确而稳定的光源。
为了实现本实用新型的这些目的和其它优点,提供了一种PMT模块检验的标准光源装置,其包括:
箱体,其的顶部可拆卸的设置有盖板,所述盖板上设置有光源出光口;
光路透镜组结构,其设置在所述箱体内,所述光路透镜组结构包括用于提供平行光的光入射通路结构、用于将透过分光镜片的平行光进行衰减的光检测通路结构和用于将经分光镜片反射的平行光进行检测的光反馈通路结构,光检测通路的末端与光源出光口位置相对;
光源系统,其设置在箱体内,并位于所述光入射通路的始端以为光入射通路结构提供光源;
光亮反馈检测系统,其设置在箱体内,并位于所述光反馈通路结构的末端;
主控制系统,其包括MCU系统、DAC外设和ADC外设,MCU系统与DAC外设、ADC外设电性连接,DAC外设与光源系统电性连接,ADC外设与光亮反馈检测系统电性连接。
优选的是,光源系统包括灯珠和灯珠驱动电路板,所述灯珠设置在所述灯珠驱动电路板上,所述灯珠驱动电路板位于所述光入射通路结构的下方,并所述灯珠位于光入射通路结构的始端。
优选的是,光亮反馈检测系统,其设置在箱体内,光亮反馈检测系统包括测光元件和光亮反馈检测电路板,所述测光元件设置在所述光反馈通路结构的末端,所述测光元件设置在光亮反馈检测电路板上。
优选的是,光检测通路结构的末端设置有窗口镜片。
优选的是,还包括显示屏,显示屏设置在箱体的外侧,显示屏与主控制系统电性连接,主控制系统的电路板中设置有按键。
优选的是,所述光入射通路结构、光检测通路结构、光反馈通路结构均设置在壳体件中。
优选的是,光入射通路结构包括光入射通道和准直透镜,准直透镜设置在所述光入射通道上。
优选的是,光检测通路结构包括光检测通道和减光片,光检测通道的始端与光入射通道的末端连接,若干减光片设置在光检测通道上。
优选的是,光检测通道末端的壳体件处设置有出光口避光垫圈槽,出光口避光垫圈槽中设置有出光口避光垫圈。
用于上述的PMT模块检验的标准光源装置的光源控制系统,其包括:
用于检测光反馈通路结构末端光强的测光元件;
用于实时采集测光元件电压值的ADC外设;
用于根据采集电压值计算出电压调整量的MCU系统;
用于根据MCU系统给出的电压调整量调整输出电压的DAC外设。
本实用新型至少包括以下有益效果:本实用新型实现了极微弱光的输出且稳定可调,在PMT模块或者其他光学模块做校验时提供可快速切换输出不同数量级光强度的、准确而稳定的光源用于对光学检测部件的校验,从而保证每台仪器测试结果的稳定性和准确度,降低仪器的台间差,提高了PMT模块校验的工作效率。
本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本实用新型与PMT模块连接的结构示意图;
图2为本实用新型一个技术方案的结构示意图;
图3为本实用新型一个技术方案光路透镜组结构的结构示意图;
图4为本实用新型一个技术方案光路透镜组结构的立体剖切结构示意图;
图5为PMT模块校验的标准光源装置的主控制系统框图。
图6为PMT模块校验的标准光源系统的标定测试的线性拟合图。
1、PMT模块;2、盖板;3、箱体;4、显示屏;5、按键;6、光源出光口;7、光入射通道;8、光反馈通路结构;9、光检测通道;10、分光镜片;11、准直透镜槽;12、分体避光槽;13、减光片槽;14、灯珠;15、灯珠驱动电路板;16、测光元件;17、光亮反馈检测电路板;18、分光镜片槽;19、减光片;20、窗口镜片槽;21、准直透镜;22、出光口避光垫圈槽;23、反馈口避光垫圈槽;24、入光口避光垫圈槽。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解,本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
需要说明的是,在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“设置”应做广义理解,例如,可以是固定相连、设置,也可以是可拆卸连接、设置,或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。
如图1-4所示,本实用新型提供一种PMT模块1检验的标准光源装置,其包括:
箱体3,其的顶部可拆卸的设置有盖板2,所述盖板2上设置有光源出光口6;
光路透镜组结构,其设置在所述箱体3内,所述光路透镜组结构包括用于提供平行光的光入射通路结构、用于将透过分光镜片10的平行光进行衰减的光检测通路结构和用于将经分光镜片10反射的平行光进行检测的光反馈通路结构8,光检测通路的末端与光源出光口6位置相对;
光源系统,其设置在箱体3内,并位于所述光入射通路的始端以为光入射通路结构提供光源;
光亮反馈检测系统,其设置在箱体3内,并位于所述光反馈通路结构8的末端;
主控制系统,其包括MCU系统、DAC外设和ADC外设,MCU系统与DAC外设、ADC外设电性连接,DAC外设与光源系统电性连接,ADC外设与光亮反馈检测系统电性连接。
本技术方案中,箱体3与盖板2为可拆卸式的分体式设计,可实现根据PMT模块1的采光口径类型进行设计配套,满足PMT模块1采光口径类型不同而选择装配不同的出光耦合口径盖板2以达到防漏光效果。光源系统的灯珠14发出的光通过光路透镜组结构,一路光束被分光镜片10反射至光反馈通路结构8,另一路光束透过分光镜片10后进入光检测通路结构。优选的,分光镜片10采用50反50透的分光镜片10,以将50%的光反射到光检测通路结构让光亮度光亮反馈检测系统检测,另外50%的光透过分光镜片10进入光检测通路结构。
在另一种技术方案中,光源系统包括灯珠14和灯珠驱动电路板15,所述灯珠14设置在所述灯珠驱动电路板15上,所述灯珠驱动电路板15位于所述光入射通路结构的下方,并所述灯珠14位于光入射通路结构的始端。本技术方案中,灯珠14采用发散角度为60度的灯珠14,灯珠驱动电路板15的材质采用铝基板避免透光,避免漏光对PMT模块1在做校验前的暗值测试造成影响。
在另一种技术方案中,光亮反馈检测系统,其设置在箱体3内,光亮反馈检测系统包括测光元件16和光亮反馈检测电路板17,所述测光元件16设置在所述光反馈通路结构8的末端,所述测光元件16设置在光亮反馈检测电路板17上。本技术方案中,光亮度反馈检测电路板的材质采用铝基板避免透光,避免漏光对PMT模块1在做校验前的暗值测试造成影响。
在另一种技术方案中,光检测通路结构的末端设置有窗口镜片以防止尘埃和水汽进入光路透镜组结构的内部对光路造成影响。窗口镜片通过窗口镜片槽20安装在光检测通路结构中。
在另一种技术方案中,还包括显示屏4,显示屏4设置在箱体3的外侧,显示屏4与主控制系统电性连接,主控制系统的电路板中设置有按键5。显示屏4用于显示当前所设定光源输出的光子量和反馈端测光元件16的实时电压值等信息。主控制系统电路板中设有按键5,用于调整设定光源输出的光子量。主控制系统的电路板可设在箱体3的外侧。在一些实施例中,也可采用触控显示屏以实现人机交互。
在另一种技术方案中,所述光入射通路结构、光检测通路结构、光反馈通路结构8均设置在壳体件中。壳体件将光入射通路结构、光检测通路结构、光反馈通路结构8包裹以为光入射通道7、光检测通道9、光反馈通道提供暗环境,并利于将光入射通路结构、光检测通路结构、光反馈通路结构8安装固定在箱体3内。
在另一种技术方案中,光入射通路结构包括光入射通道7和准直透镜21,准直透镜21设置在所述光入射通道7中。
在另一种技术方案中,光检测通路结构包括光检测通道9和减光片19,光检测通道9的始端与光入射通道7的末端连接,若干减光片19设置在光检测通道9中。
在另一种技术方案中,壳体件包括左壳体件和右壳体件,左壳体件和右壳体件沿着其高度方向均设置有第一半圆形凹槽,左壳体件和右壳体件沿着其宽度方向设置有第二半圆型凹槽,左壳体件和右壳体件连接时,左壳体件的第一半圆型凹槽和右壳体件的第一半圆型凹槽共同限定出光入射通道7和光检测通道9,左壳体件的第二半圆型凹槽和右壳体件的第二半圆型凹槽共同限定出光反馈通路结构8,左壳体件和右壳体件的光入射通道7位置处设置有准直透镜槽11,准直透镜21设置在准直透镜槽11中,左壳体件和右壳体件的光检测通道9位置处设置有减光片槽13,减光片19设置在减光片槽13中,第一半圆形凹槽与第二半圆型凹槽的连接处设置有分光镜片槽18,分光镜片槽18向第二半圆型凹槽一侧倾斜。
在另一种技术方案中,左壳体件和右壳体件沿着其高度方向均设置有分体避光槽12,分体避光槽12中设置有避光垫。左壳体件和右壳体件在装配时需在分体避光槽12内加入避光垫能够防止漏光和尘埃、水汽进入光检测通路结构内。
在另一种技术方案中,光检测通道9末端的壳体件处设置有出光口避光垫圈槽22,出光口避光垫圈槽22中设置有出光口避光垫圈。光入射通道始端的壳体件处设置有入光口避光垫圈槽24,入光口避光垫圈槽24处设置入光口避光垫圈。光反馈通路结构末端的壳体件处设置有反馈口避光垫圈槽23,反馈口避光垫圈槽23处设置有反馈口避光垫圈。
如图5所示,一种用于上述的PMT模块1检验的标准光源装置的光源控制系统,其包括:
用于检测光反馈通路结构8末端光强的测光元件16;
用于实时采集测光元件16电压值的ADC外设;
用于根据采集电压值计算出电压调整量的MCU系统;
用于根据MCU系统给出的电压调整量调整输出电压的DAC外设。
本实用新型的技术原理为:主控制系统中的MCU系统通过DAC外设输出电压去调节光源系统灯珠14驱动电流来改变灯珠14的亮度。光亮度反馈检测电路板的测光元件16将光亮度转成电信号,MCU系统通过ADC外设实时采集测光元件16的电压值,MCU系统通过PID控制算法计算出需要调整量,然后再去改变DAC外设输出电压以通过调节光源系统的灯珠14驱动电流来改变灯珠14的亮度,形成负反馈调节从而使灯珠14的光亮度稳定在设定的光反馈电压值上。
通过上述方法使装置输出稳定的光源后,再对装置进行多点标定,标定出光亮度反馈电压值对应测出的光子数,然后通过线性拟合出光子数与光亮度反馈电压值的相关性公式。公式为:y=ax2+bx+c,其中y是光亮度反馈电压,x是光子数,a、b、c是通过线性拟合出来的参数。
在设定需要输出的光子数后,MCU系统通过光子数与光亮度反馈电压值的相关性公式计算出光亮度反馈电压,MCU系统通过控制光亮度稳定在设定的光反馈电压值,从而实现装置的出光口射出与设定相同光子数量的稳定的极微弱光。
PMT模块校验的标准光源系统的设定输出光子数与实测光子数的关系如下表1所示。
PMT模块校验的标准光源系统的标定过程中光反馈电压与实测光子数的关系如下表2所示。
PMT模块校验的标准光源系统的标定测试的线性拟合图,如图6所示。
表1
设定输出光子数 实测光子数 误差%
60000000 61035678 1.7%
50000000 47998324 -4.0%
40000000 38845664 -2.9%
30000000 29402456 -2.0%
20000000 19796063 -1.0%
10000000 10166049 1.7%
7500000 7269426 -3.1%
5000000 4803256 -3.9%
2500000 2395790 -4.2%
1000000 964324 -3.6%
尽管本实用新型的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.PMT模块检验的标准光源装置,其特征在于,包括:
箱体,其的顶部可拆卸的设置有盖板,所述盖板上设置有光源出光口;
光路透镜组结构,其设置在所述箱体内,所述光路透镜组结构包括用于提供平行光的光入射通路结构、用于将透过分光镜片的平行光进行衰减的光检测通路结构和用于将经分光镜片反射的平行光进行检测的光反馈通路结构,光检测通路的末端与光源出光口位置相对;
光源系统,其设置在箱体内,并位于所述光入射通路的始端以为光入射通路结构提供光源;
光亮反馈检测系统,其设置在箱体内,并位于所述光反馈通路结构的末端;
主控制系统,其包括MCU系统、DAC外设和ADC外设,MCU系统与DAC外设、ADC外设电性连接,DAC外设与光源系统电性连接,ADC外设与光亮反馈检测系统电性连接。
2.根据权利要求1所述的PMT模块检验的标准光源装置,其特征在于,光源系统包括灯珠和灯珠驱动电路板,所述灯珠设置在所述灯珠驱动电路板上,所述灯珠驱动电路板位于所述光入射通路结构的下方,并所述灯珠位于光入射通路结构的始端。
3.根据权利要求1所述的PMT模块检验的标准光源装置,其特征在于,光亮反馈检测系统包括测光元件和光亮反馈检测电路板,所述测光元件设置在所述光反馈通路结构的末端,所述测光元件设置在光亮反馈检测电路板上。
4.根据权利要求1所述的PMT模块检验的标准光源装置,其特征在于,光检测通路结构的末端设置有窗口镜片。
5.根据权利要求1所述的PMT模块检验的标准光源装置,其特征在于,还包括显示屏,显示屏设置在箱体的外侧,显示屏与主控制系统电性连接,主控制系统的电路板中设置有按键。
6.根据权利要求1所述的PMT模块检验的标准光源装置,其特征在于,所述光入射通路结构、光检测通路结构、光反馈通路结构均设置在壳体件中。
7.根据权利要求6所述的PMT模块检验的标准光源装置,其特征在于,光入射通路结构包括光入射通道和准直透镜,准直透镜设置在所述光入射通道中。
8.根据权利要求6所述的PMT模块检验的标准光源装置,其特征在于,光检测通路结构包括光检测通道和减光片,光检测通道的始端与光入射通道的末端连接,若干减光片设置在光检测通道中。
9.根据权利要求6所述的PMT模块检验的标准光源装置,其特征在于,光检测通道末端的壳体件处设置有出光口避光垫圈槽,出光口避光垫圈槽中设置有出光口避光垫圈。
10.光源控制系统,其特征在于,该系统用于权利要求1所述的PMT模块检验的标准光源装置中,该系统包括:
用于检测光反馈通路结构末端光强的测光元件;
用于实时采集测光元件电压值的ADC外设;
用于根据采集电压值计算出电压调整量的MCU系统;
用于根据MCU系统给出的电压调整量调整输出电压的DAC外设。
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