CN85101336A - 磷光光谱测定法 - Google Patents

Abstract

在此公开了一个新颖的只具有单个分光计的磷光光谱仪。这个装置不必使用通常磷光光谱仪所必须有的两个分光计，其中之一是当光通过一个斩光器时用作激发光分光计，而另一个则是当光实质上被斩断时用作磷光分光计。这个单一分光计是当光通过时用作激发光分光计，当光被斩断时又作为磷光分光计。

Description

本发明所涉及的是磷光光谱仪，特别涉及的是，能适当缩小其尺寸并提高其灵敏度的磷光光谱仪。

磷光光谱仪测定法是用来测量由激发光照射样品时所产生的磷光的一种方法，它比荧光测定法具有更高灵敏度的优点。

磷光光谱仪包含有一个斩光器，该斩光器放在光源和荧光光谱仪激发侧的分光计之间，这已在美国专利号为4，299，486的文献中公开。

通常的磷光光谱仪需要有一对分光计;其中之一作为激发侧分光计，它从光源中分出某段谱的光，并将此激发光照射在样品上，另一个为磷光侧分光计，是为收取由样品发射的磷光光谱，其缺点是结构复杂、庞大笨重。

本发明的目的是提供一个磷光光谱仪，它用单个分光计就能够测定磷光光谱，其结构简单，尺寸小。

在这个磷光光谱仪中，只有当允许光通过斩光器时，激发光才照射在样品上。而另一方面，即便是激发光被斩光器所阻断，磷光仍会连续不断地从样品上发射出来，然而，当光通过斩光器时，由激发光照射在样品上所引起的漫散光会叠加在磷光上。结果，仅在斩光器工作之时，从样品发射出的磷光才是唯一能利用的光。

通常的磷光光谱仪只有当斩光器允许光通过时才能使用激发侧分光计，而磷光侧分光计只有当光实际上被阻断时才能工作。这一不便点在本发明中得到克服。本发明是采用单个分光计的装置，该光度计在当光通过斩光器时作为激发侧分光计，而当光被斩光器阻断时用作磷光侧分计。

结果，磷光可用单个分光计来测量，从而简化了结构，减小了磷光光谱仪的尺寸。

图1所示为按本发明实施磷光光谱仪的结构图。

图2到图4所示为各种不同分光计实施详图。

图5a和图5b是说明光测量灵敏度的图。

图6和图7是本发明实施的磷光光谱仪的其它构图。

在图1中，从光源10所发射出的光通过聚光装置12，聚合后的光A经过斩光器14，周期性地导向分光计16。被分光计16所拾取出的波长已予先确定的光，作为激发光B，通过聚光装置18照射在样品20上。当样品20被激发经过某一予先已定的时间后，从光源10发出的光波斩光器14所阻断，此时分光计16开启到用于磷光测量。由于激发光B的照射，样品20上所发出的磷光C通过聚光装置18进入分光计16，其持续的时间周期正好是斩光器14阻断光的时间。导入分光计16的磷光C被色散成一般光谱，予先已知其波长的光D通过聚光装置22，被收集到探测器，在这里磷光被转换成电信号E。这个电信号E被送到信号处理系统26，并进行数据处理。

图2示出了分光计16的详细情况，一个在光源侧的狭缝16A和一个在样品侧的狭缝16B被固定在罗兰（Rowlond）环上。激发光B的波长可以通过凹面衍射光栅16C的旋转来调节。另一方面，磷光C的波长可通过一个臂28围绕凹面衍射光栅16C旋转来调置。在臂28上装有检测狭缝30，聚光装置22和检测器24。检测狭缝30离开凹面衍射光栅中心的距离等于罗兰园直径。被凹面衍射光栅16C所衍射的磷光光谱成份在检测狭缝30处被进行转换。

现在来解释凹面衍射光栅16C和臂28之间的关系。对样品侧狭缝16B来的光的入口角度来看，臂28总是要求应置于激发光波长的长波侧。因此，随着凹面衍射光栅16C的旋转，臂28也顺应旋转相同的角度，但是臂28被锁定不能向着激发光波长的短波侧运动。这样，臂28就允许向着激发光的长波侧转动，这就使磷光光谱的测量有可能实现。假如采用在图2中示出的分光计，那么就能选择到理想的激发光波长和磷光波长，而且获得具有简单结构和尺寸小的磷光光谱仪。

分光计的另一个实施例已在图3中示出。在光源侧的一个窄缝16A，一个样品侧窄缝16B和一个探测器阵列32安排在罗兰环上，辐照在样品上的激发光B的波长可以通过旋转凹面衍射光栅16C来选择。从样品所发射出的磷光C在凹面衍射光栅16C上产生衍射，并聚焦在探测器阵列32上，所以有可能同时获得光谱分布。与探测器阵列32的每一个元件相关联的波长，随着凹面衍射光栅16C的旋转而变化，根据其变化在信号处理系统上进行处理。在图3中示出的分光计的使用，实现了磷光光谱仪的高速光测量能力。

图4又示出了另一种分光计。一个凹面衍射光栅16C，一个在光源侧的狭缝16A，一个探测侧的狭缝30和一个样品侧的狭缝16B牢固地安装在罗兰环上。假设磷光从样品侧狭缝集中于系统中央，那么探测侧狭缝就置于辐照样品光的长波长一边上。这种结构的分光计适合于作磷光光谱仪，而且结构简单。

图5a和图5b是用于解释光测量灵敏度的，其中图5a示出了先有技术，图5b示出了本发明。通常使用两个分光计，这样，激发光的光轴与（图5a中示出的）磷光聚光装置的光轴相交，结果只能利用激发光辐照样品的一部分体积（在图中打影线部分）内发出的磷光。与之相对，根据图1示出的本发明的一个实施例（如图5b中示出的）激发光的光轴与磷光聚光装置的光轴相重合，因此能利用激发光辐照的整个样品体积（在图中打影线部分），结果提高了磷光的收集能力，并且有更高的灵敏度。

本发明的其它实施例已在图6和图7中示出，其中磷光以几种不同的方式恢复。不采用图1中示出的实施例，从激发光入口方向收集磷光，而是如图6和图7所示出的使用聚光装置40，和反射镜42，44，从与激发光的辐照方向相同（图6）或垂直（图7）的方向收集磷光，也可获得同样的效果。

Claims (9)

1、一种磷光光谱仪，其特征为；

一个用于阻断从光源来的光的斩光器，

一个从上述光源输出辐照光的分光计，当光被引入后，上述的光被转变成光谱，并作为激发光辐照在样品上，当光源来的光被阻断时，上述的斩光器从上述样品中取出上述磷光光谱，

一个探测器，用来探测由上述分光计转化出来的光谱，并把光转换成为电信号，

一个用于处理从上述探测器所产生的电信号的信号处理系统。

2、根据权项1所述的磷光光谱仪，其特征在于，上述的光计包括一个凹面衍射光栅，一个安装在上述凹面衍射光栅和上述斩光器之间的光源侧狭缝，和一个安在上述凹面衍射光栅和上述样品之间的样品侧狭缝。

3、根据权项2所述的磷光光谱仪，其特征在于，上述凹面衍射光栅是可以旋转的。

4、根据权项3所述的磷光光谱仪，其更进一步的特征在于，探测狭缝安在上述凹面衍射光栅和上述探测器之间，上述探测狭缝和上述探测器围绕着上述凹面衍射光栅旋转。

5、根据权项2所述的磷光光谱仪，其特征在于，上述探测器包括多个探测元件，能测量光谱分布。

6、根据权项2所述的磷光光谱仪，其特征在于，上述凹面衍射光栅固定地安置于适当的位置，一探测狭缝是安排在上述凹面衍射光栅和上述探测器之间。

7、根据权项1所述的磷光光谱仪，其特征在于，从上述样品发射的磷光是从激发光辐照样品的同一侧进行收集。

8、根据权项1所述的磷光光谱仪，其特征在于，上述样品所发射的磷光是从与上述的激发光辐照上述样品的相同方向进行收集。

9、根据权项1所述的磷光光谱仪，其特征在于，上述样品发射的磷光是从激发光辐照上述样品的方向相垂的方向上进行收集。

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