CZ309152B6 - Equipment for narrowing the spectral half-width and selecting the exact wavelength - Google Patents

Equipment for narrowing the spectral half-width and selecting the exact wavelength Download PDF

Info

Publication number
CZ309152B6
CZ309152B6 CZ202124A CZ202124A CZ309152B6 CZ 309152 B6 CZ309152 B6 CZ 309152B6 CZ 202124 A CZ202124 A CZ 202124A CZ 202124 A CZ202124 A CZ 202124A CZ 309152 B6 CZ309152 B6 CZ 309152B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
width
leds
behind
narrowing
selecting
Prior art date
Application number
CZ202124A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ202124A3 (en
Inventor
Aleš Hodaň
Original Assignee
Ecom Spol. S R.O.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ecom Spol. S R.O. filed Critical Ecom Spol. S R.O.
Priority to CZ202124A priority Critical patent/CZ309152B6/en
Priority to CN202280014949.XA priority patent/CN116848384A/en
Priority to EP22742338.1A priority patent/EP4271970A1/en
Priority to PCT/IB2022/050433 priority patent/WO2022157634A1/en
Publication of CZ202124A3 publication Critical patent/CZ202124A3/en
Publication of CZ309152B6 publication Critical patent/CZ309152B6/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • G01N30/62Detectors specially adapted therefor
    • G01N30/74Optical detectors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/04Slit arrangements slit adjustment
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/10Arrangements of light sources specially adapted for spectrometry or colorimetry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12Generating the spectrum; Monochromators
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J3/18Generating the spectrum; Monochromators using diffraction elements, e.g. grating
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28Investigating the spectrum
    • G01J3/42Absorption spectrometry; Double beam spectrometry; Flicker spectrometry; Reflection spectrometry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation

Abstract

The invention is a device for narrowing the spectral half-width and selecting the exact wavelength in a chromatography detector with LEDs, where behind the LEDs (3) behind the slits (2) there is a concave mirror (1), in front of which is a holographic grating (9) and focusing slit (4) behind which is a beam splitter (5) for reflecting the beam to the reference diode (8) and via a cuvette (6) to the measuring diode (7).

Description

Zařízení pro zúžení spektrální pološířky a výběr přesné vlnové délkyEquipment for narrowing the spectral half-width and selecting the exact wavelength

Oblast technikyField of technology

Technické řešení se týká konstrukce optického řešení pro zúžení spektrální pološířky a výběr přesné vlnové délky u detektoru pro chromatografíi s LED diodami.The technical solution concerns the construction of an optical solution for the narrowing of the spectral half-width and the selection of the exact wavelength of a detector for chromatography with LED diodes.

Dosavadní stav technikyState of the art

V poslední době se používají chromatografické detektory s LED diodami jako zdroj monochromatického světla. Nevýhodou LED diod je, že mají velkou toleranci emitovaného spektra, obvykle +/- 5 nm a velmi širokou spektrální pološířku obvykle 12 až 20 nm a navíc v patě spektra je emitované spektrum obvykle široké 20 až 40 nm. Tyto vlastnosti LED diod omezují použití takovýchto detektorů v aplikacích, kde je nutná přesná vlnová délka a větší rozsah linearity měření.Recently, chromatographic detectors with LEDs have been used as a source of monochromatic light. The disadvantage of LEDs is that they have a large tolerance of the emitted spectrum, usually +/- 5 nm and a very wide spectral half-width, usually 12 to 20 nm, and in addition, at the base of the spectrum, the emitted spectrum is usually 20 to 40 nm wide. These properties of LEDs limit the use of such detectors in applications where accurate wavelength and a greater range of measurement linearity is required.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny zařízením pro zúžení spektrální pološířky a výběr přesné vlnové délky u detektoru pro chromatografíi s LED diodami, podle tohoto vynálezu. Jeho podstatou je to, že za LED diodami je za štěrbinami konkávní zrcadlo, před kterým je holografická mřížka a fokusační štěrbina, za kterou je rozdělovač paprsků pro odražení paprsku do referenční diody a přes kyvetu do měřicí diody.The above drawbacks are largely eliminated by the spectral half-width narrowing and precision wavelength selection device of the LED chromatography detector of the present invention. Its essence is that behind the LEDs there is a concave mirror behind the slits, in front of which there is a holographic grating and a focusing slit, behind which there is a beam splitter for reflecting the beam into the reference diode and through the cuvette into the measuring diode.

Zařízení využívá holografickou mřížku s přesným umístěním štěrbin, čímž se získá spektrum s přesnou vlnovou délkou s tolerancí menši než +/- 1 nm a přesnou pološířkou ovlivnitelnou šířkou štěrbiny v rozsahu od 2 nm.The device uses a holographic grating with a precise location of the slits, thus obtaining a spectrum with a precise wavelength with a tolerance of less than +/- 1 nm and a precise half-width controllable width of the slit in the range from 2 nm.

Navrhované řešení používá difrakční mřížku, kde LED diody jsou umístěny v místech prvního řádu mřížkou rozloženého spektra. Směr paprsků světlaje zde obrácený, než jaký je používán u Diode Array Detektorů. Kombinací šířek štěrbin umístěných před LED diodami a na výstupu monochromátoru lze ovlivnit spektrální pološířku světla, která vstupuje do kyvety detektoru. Zároveň je přesnou pozicí LED diod a štěrbin umožněno vybrat přesnou vlnovou délku z širokého spektra LED diod. Zařízení tedy umožňuje modifikovat spektrum LED diod tak, že pomocí holografické mřížky vybere z tohoto spektra pouze určitou vlnovou délku a pomocí vhodně zvolených štěrbin omezí spektrální pološířku. Výroba takovéhoto detektoru je o něco složitější oproti stávajícím konstrukcím a obsahuje navíc některé optické a mechanické komponenty, ale je vyvážena dosažením vynikajících parametrů. Toto řešení umožňuje použití těchto detektorů v nej náročnějších analytických aplikacích při daleko nižších pořizovacích a provozních nákladech.The proposed solution uses a diffraction grating, where the LEDs are located in the first order places of the spread spectrum. The direction of the rays of light here is inverted than that used for Diode Array Detectors. By combining the widths of the slits located in front of the LEDs and at the output of the monochromator, the spectral half-width of the light entering the detector cuvette can be influenced. At the same time, the exact position of the LEDs and slots allows you to select the exact wavelength from a wide range of LEDs. The device thus makes it possible to modify the spectrum of LEDs by selecting only a certain wavelength from this spectrum by means of a holographic grating and by limiting the spectral half-width by means of suitably selected slits. The production of such a detector is a bit more complicated than the existing constructions and additionally contains some optical and mechanical components, but it is balanced by the achievement of excellent parameters. This solution allows the use of these detectors in the most demanding analytical applications at much lower acquisition and operating costs.

Navíc je toto řešení míň nákladné na výrobu, přičemž jeho malé rozměry umožňují snadné umístění do vyšších celků. Nespornou výhodou je nízká spotřeba detektoru a dlouhá životnost LED diod oproti klasickým světelným zdrojům jako například deuteriová výbojka.In addition, this solution is less expensive to manufacture, and its small size allows for easy placement in higher units. The undeniable advantage is the low consumption of the detector and the long life of the LED diodes compared to conventional light sources such as a deuterium lamp.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Zařízení pro zúžení spektrální pološířky a výběr přesné vlnové délky u detektoru pro chromatografíi s LED diodami podle tohoto vynálezu bude podrobněji popsáno na konkrétním příkladu provedení s pomocí přiložených výkresů, kde na Obr. 1 je schéma zapojení a na Obr. 2 je mechanické schéma tohoto zařízení.The device for narrowing the spectral half-width and selecting the exact wavelength of the detector for LED chromatography according to the invention will be described in more detail in a specific exemplary embodiment with the aid of the accompanying drawings, in which FIG. 1 is a circuit diagram, and FIG. 2 is a mechanical diagram of this device.

-1 CZ 309152 B6-1 CZ 309152 B6

Příklady uskutečnění vynálezuExamples of embodiments of the invention

Zařízení pro zúžení spektrální pološířky a výběr přesné vlnové délky u detektoru pro chromatografii s LED diodami, má za LED diodami 3 štěrbiny 2, za kterými je konkávní zrcadlo 1. Před konkávním zrcadlem 1 je holografická mřížka 9 a fokusační štěrbina 4, za kterou je rozdělovač 5 paprsků pro odražení paprsku do referenční diody 8 a přes kyvetu 6 do měřicí diody 7.The device for narrowing the spectral half-width and selecting the exact wavelength of the detector for LED chromatography has behind the LEDs 3 slits 2, behind which is a concave mirror 1. In front of the concave mirror 1 there is a holographic grating 9 and a focusing slit 4, behind which is a distributor 5 beams for reflecting the beam to the reference diode 8 and via the cuvette 6 to the measuring diode 7.

Princip detektoru je na obr. 1. Světlo z LED diod 3 umístěných v místech prvního řádu mřížkou rozloženého spektra prochází skrz štěrbiny 2 na konkávní zrcadlo 1, které odráží paprsky na holografickou mřížku 9. Protože holografická mřížka 9 zde fimguje v obrácené funkci než u diode array detektorů, skládá paprsky různých vlnových délek z LED diod 3 do jednoho svazku, který je opětným využitím konkávního zrcadla 1 fokusován do fokusační štěrbiny 4. Po průchodu fokusační štěrbinou 4 je část světla odražena rozdělovačem 5 paprsků - beam splitterem, na referenční diodu 8 a větší část prochází přes kyvetu 6, kterou protéká měřený vzorek kapaliny, dále na měřicí diodu 7.The principle of the detector is shown in Fig. 1. The light from the LEDs 3 located in the first order of the spread spectrum passes through the slits 2 to the concave mirror 1, which reflects the rays to the holographic grating 9. Because the holographic grating 9 functions here in the inverse function of the diode array of detectors, consists of beams of different wavelengths from LEDs 3 into one beam, which is focused by reusing the concave mirror 1 into the focusing slit 4. After passing through the focusing slit 4, part of the light is reflected by the beam splitter 5 to the reference diode 8 and the larger part passes through the cuvette 6 through which the measured liquid sample flows, further to the measuring diode 7.

Signál z měřicí diody 7 je využíván k měření absorbance dle Lambert-Beerova zákona porovnáváním intenzity světla po průchodu kyvetou 6 s nosnou mobilní fází a následně s měřeným vzorkem. Při použití více LED diod 3 jako zdroje světla jsou tyto rozsvěceny střídavě, čímž se ve výsledku dostává hodnota absorbance na různých vlnových délkách.The signal from the measuring diode 7 is used to measure the absorbance according to Lambert-Beer's law by comparing the light intensity after passing through the cuvette 6 with the carrier mobile phase and subsequently with the measured sample. When using several LEDs 3 as light sources, these are lit alternately, which results in an absorbance value at different wavelengths.

Mechanické provedení fimkčního prototypu je na obr. 2.The mechanical design of the functional prototype is shown in Fig. 2.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Zařízení podle tohoto technického řešení nalezne uplatnění v konstrukcích detektorů pro kapalinovou chromatografii, kde je vyžadována přesná vlnová délka a úzké spektrum světelného zdroje.The device according to this technical solution finds application in the construction of detectors for liquid chromatography, where a precise wavelength and a narrow spectrum of the light source is required.

Claims (1)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Zařízení pro zúžení spektrální pološířky a výběr přesné vlnové délky u detektoru pro 5 chromatografii s LED diodami, vyznačující se tím, že za LED diodami (3) je za štěrbinami (2) konkávní zrcadlo (1), před kterým je holografická mřížka (9) a fokusační štěrbina (4), za kterou je rozdělovač (5) paprsků pro odražení paprsku do referenční diody (8) a přes kyvetu (6) do měřící diody (7).Device for narrowing the spectral half-width and selecting the exact wavelength of a detector for 5 chromatography with LEDs, characterized in that behind the LEDs (3) behind the slits (2) there is a concave mirror (1), in front of which is a holographic grating ( 9) and a focusing slit (4), behind which is a beam splitter (5) for reflecting the beam to the reference diode (8) and via the cuvette (6) to the measuring diode (7).
CZ202124A 2021-01-21 2021-01-21 Equipment for narrowing the spectral half-width and selecting the exact wavelength CZ309152B6 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ202124A CZ309152B6 (en) 2021-01-21 2021-01-21 Equipment for narrowing the spectral half-width and selecting the exact wavelength
CN202280014949.XA CN116848384A (en) 2021-01-21 2022-01-19 Apparatus for spectral half-width narrowing and accurate wavelength selection
EP22742338.1A EP4271970A1 (en) 2021-01-21 2022-01-19 Device for spectral half-width narrowing and exact wavelength selection
PCT/IB2022/050433 WO2022157634A1 (en) 2021-01-21 2022-01-19 Device for spectral half-width narrowing and exact wavelength selection

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ202124A CZ309152B6 (en) 2021-01-21 2021-01-21 Equipment for narrowing the spectral half-width and selecting the exact wavelength

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ202124A3 CZ202124A3 (en) 2022-03-16
CZ309152B6 true CZ309152B6 (en) 2022-03-16

Family

ID=80628180

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ202124A CZ309152B6 (en) 2021-01-21 2021-01-21 Equipment for narrowing the spectral half-width and selecting the exact wavelength

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4271970A1 (en)
CN (1) CN116848384A (en)
CZ (1) CZ309152B6 (en)
WO (1) WO2022157634A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0184428A2 (en) * 1984-12-03 1986-06-11 Leco Instruments Limited Optics system for emission spectrometer
EP1027622A1 (en) * 1998-09-02 2000-08-16 Renishaw plc Optical filter for raman spectroscopy
US7839550B1 (en) * 2004-08-14 2010-11-23 Billmers Richard I Volume holographic filter with broad acceptance angle and narrow spectral bandwidth
CN102519878A (en) * 2011-12-13 2012-06-27 江苏大学 Method and system for automatic correction and compensation of stability of microfluidic chip photoelectric detection light source

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2303274A1 (en) * 1975-03-06 1976-10-01 Marteau D Autry Eric Analytical photometer with light beam splitter - consisting of divided bundle of quartz fibres forming two equal beams
JPH0778451B2 (en) * 1984-06-29 1995-08-23 株式会社島津製作所 Planar diffraction grating spectrometer
US6414753B1 (en) * 2000-06-16 2002-07-02 Arthur Davis Low stray light czerny-turner monochromator
CH709865A1 (en) * 2014-07-11 2016-01-15 Tecan Trading Ag Spectrometer with monochromator and order-sorting filter.

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0184428A2 (en) * 1984-12-03 1986-06-11 Leco Instruments Limited Optics system for emission spectrometer
EP1027622A1 (en) * 1998-09-02 2000-08-16 Renishaw plc Optical filter for raman spectroscopy
US7839550B1 (en) * 2004-08-14 2010-11-23 Billmers Richard I Volume holographic filter with broad acceptance angle and narrow spectral bandwidth
CN102519878A (en) * 2011-12-13 2012-06-27 江苏大学 Method and system for automatic correction and compensation of stability of microfluidic chip photoelectric detection light source

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LIU, Bo et al. Development of stable, narrow spectral line-width, fiber delivered laser source for spin Exchange optical pumping. Applied Optics, 2015, Vol. 54, No. 17, p. 5420-5424, ISSN 1559-128X *

Also Published As

Publication number Publication date
EP4271970A1 (en) 2023-11-08
CZ202124A3 (en) 2022-03-16
WO2022157634A1 (en) 2022-07-28
CN116848384A (en) 2023-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3985441A (en) Multi-channel spectral analyzer for liquid chromatographic separations
US10168310B2 (en) System and method for fluorescence and absorbance analysis
AU2007234389B2 (en) Spectroscope and method of performing spectroscopy
Penner Ultraviolet, visible, and fluorescence spectroscopy
JP4536754B2 (en) Spectrophotometer and liquid chromatography
KR20110127122A (en) Sample analyzing apparatus
JP2004045267A5 (en)
RU2223479C2 (en) Method and device for analysis of isotope-carrying molecules by absorption spectrum
US4875773A (en) Optical system for a multidetector array spectrograph
Niyonambaza et al. A compact visible light spectrometer for molecular detection with spherical gold nanoparticles
CN109269771B (en) Light path structure of echelle grating efficiency tester with adjustable offset angle and testing method
RU2007149339A (en) SPECTROMETRIC DEVICE FOR MEASURING DISPLACED SPECTRAL DISTRIBUTIONS
CZ309152B6 (en) Equipment for narrowing the spectral half-width and selecting the exact wavelength
WO2004063730A1 (en) Fluorescence measuring equipment
CN104568799A (en) Monochromatic light composited light scanning type luminosity absorption detection system
CN112033539B (en) Novel transmission type fiber grating spectrometer
US4035086A (en) Multi-channel analyzer for liquid chromatographic separations
KR101317059B1 (en) Multi-gas analysis device for ultra-violet measurements
KR101927664B1 (en) Multi-Device Spectrophotometer
KR100302547B1 (en) Multifunctional Spectrophotometer with CCD detector and Integrating Sphere
Merenda et al. Portable NIR/MIR Fourier-transform spectrometer based on a common path lamellar grating interferometer
KR20090118367A (en) Beam spectrometer
CN112067124B (en) Programmable fiber grating spectrometer based on magnetofluid
CN208488173U (en) Replaceable type light path module and spectrometer with the light path module
RU2359239C1 (en) Spectral instrument with longitudinal light dispersion into spectrum