RU213486U1

RU213486U1 - Solid transparent sample holder for scanning spectrophotometer

Info

Publication number: RU213486U1
Application number: RU2022117986U
Authority: RU
Inventors: Федор Федорович Протопопов; Александр Алексеевич Алексеев; Марина Алексеевна Федотова
Filing date: 2022-07-01
Publication date: 2022-09-13

Abstract

Полезная модель относится к аналитической технике, а именно к фиксирующим портам спектрофотометра для позиционирования объекта в целях улучшения наблюдения. Технический результат: упрощение проведения спектральных измерений и улучшение качества анализа за счет фиксации твердых прозрачных образцов в нужной позиции для замены использования конденсора луча и апертуры спектрофотометра заводского исполнения. Держатель твердых прозрачных образцов для двухлучевого сканирующего спектрофотометра с двойным монохроматором и интегрирующей сферой представляет собой планку для размещения образца, помещаемую в кюветную камеру спектрофотометра, включающую основание 1 и крышку 3, соединенные на поворотном шарнире 9, при этом на плоскости основания 1 и крышки 3 соосно выбраны сквозные равные отверстия 4, 5 с углубленными уширениями 6, 7 большего размера, причем на основании 1 углубление 6 выполнено с внутренней стороны для помещения исследуемого образца, на крышке 3 - углубление 7 с внешней стороны. 4 ил.

The utility model relates to analytical technology, namely to the fixing ports of a spectrophotometer for positioning an object in order to improve observation. EFFECT: simplification of spectral measurements and improvement of the quality of analysis by fixing solid transparent samples in the desired position to replace the use of a beam condenser and a factory-made spectrophotometer aperture. The holder of solid transparent samples for a two-beam scanning spectrophotometer with a double monochromator and an integrating sphere is a bar for placing a sample placed in the cuvette chamber of the spectrophotometer, including base 1 and cover 3 connected on a rotary hinge 9, while on the plane of base 1 and cover 3 coaxially through equal holes 4, 5 with deepened broadenings 6, 7 of a larger size are selected, and on the base 1 a recess 6 is made on the inside for placing the test sample, on the cover 3 - a recess 7 on the outside. 4 ill.

Description

Полезная модель относится к аналитической технике, а именно к фиксирующим портам спектрофотометра для позиционирования объекта в целях улучшения наблюдения.The utility model relates to analytical technology, namely to the fixing ports of a spectrophotometer for positioning an object in order to improve observation.

В настоящее время аналитические исследования состава вещества в инфракрасной, ультрафиолетовой и видимой областях спектра, определение коэффициента преломления света, например, драгоценных камней, проводят с помощью сканирующих спектрофотометров, оборудованных опорными и аналитическими портами для установки образцов.Currently, analytical studies of the composition of a substance in the infrared, ultraviolet and visible regions of the spectrum, the determination of the refractive index of light, for example, precious stones, are carried out using scanning spectrophotometers equipped with reference and analytical ports for installing samples.

Известны, например, двухлучевые сканирующие спектрофотометры с двойным монохроматором и интегрирующей сферой типа Lambda650/750/850/950PerkinElmer, предназначенные для измерения пропускания полупрозрачного образца, в результате сравнения двух потоков оптического излучения, один из которых является опорным (референтным), другой луч проходит сквозь исследуемый образец.For example, two-beam scanning spectrophotometers with a double monochromator and an integrating sphere of the Lambda650/750/850/950PerkinElmer type are known, designed to measure the transmission of a semitransparent sample, as a result of comparing two optical radiation fluxes, one of which is a reference (reference), the other beam passes through test sample.

Подобное устройство спектрофотометра состоит из следующих компонентов, расположенных внутри пространства модуля приставки: интегрирующая сфера, в которой находятся порты для образцов и детекторы для сбора спектральных данных, оптическая камера, имеющая оптический транспортный канал, проводящая свет в соответствующие порты сферы, плата предусилителя детектора и конденсор луча, выполняющий функцию преобразования света в фокусированный луч.Such a spectrophotometer device consists of the following components located inside the add-on module space: an integrating sphere containing sample ports and detectors for collecting spectral data, an optical camera having an optical transport channel that conducts light to the corresponding ports of the sphere, a detector preamplifier board and a condenser beam, which performs the function of converting light into a focused beam.

При проведении измерений на спектрофотометре, чтобы провести пучок аналитического света через оптический конденсор для сбора в фокусированный луч и пропускания через прозрачный образец, требуется дополнительное оборудование с высокой стоимостью. Также при измерении величин, конденсированные лучи приводят к ограничениям спектрального диапазона в зависимости от материала линз, сложностям при настройке и анализе данных.When making measurements on a spectrophotometer, in order to pass a beam of analytical light through an optical condenser for collection into a focused beam and transmission through a transparent sample, additional equipment is required at a high cost. Also, when measuring quantities, condensed beams lead to limitations in the spectral range depending on the material of the lenses, difficulties in setting up and analyzing data.

Другой способ фокусирования аналитического луча, предусматривающий использование апертуры, проводится реже, однако также имеет ряд недостатков. Например, несмотря на то, что апертуры позволяют использовать полный спектральный диапазон и иметь широкий выбор размеров и форм, способствуют снижению энергии луча, в связи с чем, измерение отдельных участков образцов становиться невозможным. Заводские порты разработаны специально под эти элементы спектрофотометра, они представляют собой однодюймовое отверстие, ведущее в интегрирующую сферу, основание с подвижной клипсой, пластиной крепления и прижимное кольцо.Another method of focusing the analytical beam, which involves the use of an aperture, is less common, but also has a number of disadvantages. For example, despite the fact that apertures allow the use of the full spectral range and have a wide choice of sizes and shapes, they contribute to a decrease in beam energy, and therefore, the measurement of individual sections of samples becomes impossible. Factory ports are designed specifically for these elements of the spectrophotometer, they are a one-inch hole leading to an integrating sphere, a base with a movable clip, mounting plate and clamping ring.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является упрощение процесса исследования и проведения измерений, преимущественно твердых прозрачных образцов (например, драгоценных камней), на двухлучевом сканирующем спектрофотометре с двойным монохроматором и интегрирующей сферой.The task to be solved by the utility model is to simplify the process of research and measurements, mainly of solid transparent samples (for example, precious stones), on a two-beam scanning spectrophotometer with a double monochromator and an integrating sphere.

Технический результат, получаемый при использовании устройства, выражается в упрощении проведения спектральных измерений и улучшения качества анализа за счет фиксации твердых прозрачных образцов в необходимых положениях без использования конденсора луча и апертуры спектрофотометра заводского исполнения. Результат имеет важную практическую значимость в условиях замещения дорогостоящего импортного дополнительного оборудования простейшим устройством заявленной конструкции.The technical result obtained when using the device is expressed in simplifying the spectral measurements and improving the quality of analysis by fixing solid transparent samples in the required positions without using a beam condenser and a factory-made spectrophotometer aperture. The result has an important practical significance in terms of replacing expensive imported additional equipment with the simplest device of the claimed design.

Для решения поставленной задачи держатель твердых прозрачных образцов для двухлучевого сканирующего спектрофотометра с двойным монохроматором и интегрирующей сферой, характеризуется тем, что представляет собой планку для размещения образца, помещаемую в кюветную камеру спектрофотометра, включающая основание и крышку, соединенные на поворотном шарнире, при этом на плоскости основания и крышки соосно выбраны сквозные равные по размеру отверстия с углубленными уширениями большего диаметра относительно сквозных отверстий, причем, на основании - с внутренней стороны для размещения исследуемого образца, на крышке – с внешней стороны. Кроме того, держатель образцов дополнительно снабжен съемными калибровочными шайбами.To solve this problem, the holder of solid transparent samples for a two-beam scanning spectrophotometer with a double monochromator and an integrating sphere is characterized by the fact that it is a bar for placing a sample placed in the cuvette chamber of the spectrophotometer, including a base and a cover connected on a rotary hinge, while on a plane the base and the cover are coaxially selected through holes of equal size with in-depth broadening of a larger diameter relative to the through holes, moreover, on the base - from the inside to accommodate the test sample, on the cover - from the outside. In addition, the sample holder is additionally equipped with removable calibration washers.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками ближайших аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».A comparative analysis of the features of the claimed solution with the features of the closest analogues indicates the compliance of the claimed solution with the criterion of "novelty".

Совокупность признаков полезной модели обеспечивает решение заявленной технической задачи, а именно, получение простейшего устройства держателя образцов, находящемся на определенном расстоянии от источника света, при котором исключаетсяиспользование оптического конденсора, причем сохраняется направление распространения аналитического луча. Кроме того, техническое решение обеспечивает полное сохранение энергии света и отсутствие ограничений в спектральном диапазоне.The set of features of the utility model provides a solution to the stated technical problem, namely, obtaining the simplest sample holder device located at a certain distance from the light source, which excludes the use of an optical condenser, while maintaining the direction of propagation of the analytical beam. In addition, the technical solution ensures the complete conservation of light energy and the absence of restrictions in the spectral range.

Держатель для прозрачных образцов может быть выполнен из металла или пластика, например, напечатанного на 3D принтере, и применяется для фиксирования исследуемых образцов на минимальном расстоянии от интегрирующей сферы, при котором захватываются большая частьрассеянных лучей образцом.The holder for transparent samples can be made of metal or plastic, for example, printed on a 3D printer, and is used to fix the samples under study at a minimum distance from the integrating sphere, at which most of the scattered rays are captured by the sample.

Заявленное устройство иллюстрируется чертежом, где на фигуре 1 схематически показаны основание и крышка держателя образцов, вид слева; на фигуре 2 - основание и крышкадержателя образцов, вид сверху; на фигуре 3 – держатель образцов в собранном виде; на фигуре 4 – схема расположения держателя с образцом перед входными портами интегрирующей сферы, где А- направление опорного луча, Б – направление измерительного луча.The claimed device is illustrated in the drawing, where figure 1 schematically shows the base and cover of the sample holder, left view; figure 2 - base and cover of the sample holder, top view; figure 3 - sample holder in assembled form; figure 4 shows the layout of the holder with the sample in front of the input ports of the integrating sphere, where A is the direction of the reference beam, B is the direction of the measuring beam.

Устройство держателя представляет собой планку с крышкой для размещения в ней исследуемого образца. Размеры держателя соответствуют размерам кюветной камеры спектрофотометра.The holder device is a bar with a lid for placing the test sample in it. The dimensions of the holder correspond to the dimensions of the cuvette chamber of the spectrophotometer.

Держатель твердых прозрачных образцов состоит из основания 1 с боковой проушиной 2 для соединения на поворотном шарнире 9 с крышкой 3. Для чего на крышке 3 сбоку выбрано сквозное поперечное отверстие 8. По центру на плоскости основания 1 и крышки 3 соосно выбраны сквозные равные по диаметру отверстия 4, 5, причем, на основании 1 отверстие 4 имеет углубленное уширение (посадочный разъем) 6 большего диаметра с внутренней стороны и глубиной, составляющей не менее половины толщины пластины основания 1, а на крышке 3 отверстие 4 имеет углубленное уширение (разъем) 7 большего диаметра с внешней стороны и глубиной, составляющей не менее половины толщины пластины крышки 3. Углубленные уширения 6, 7 могут быть выполнены округлой или четырехугольной формы. Размеры собранной планки должны соответствовать для установки в спектрофотометр в соответствующую позицию и составляют, например, высоту 11,0 мм, ширину 12,5 мм, длину 46 мм и диаметр сквозного отверстия 3 мм (см. фиг. 1-3).The holder of solid transparent samples consists of a base 1 with a side eye 2 for connection on a rotary hinge 9 with a cover 3. For this purpose, a through transverse hole 8 is selected on the side of the cover 3. Through the center on the plane of the base 1 and cover 3, through holes of equal diameter are coaxially selected 4, 5, moreover, on the base 1, the hole 4 has an in-depth widening (landing socket) 6 of a larger diameter on the inside and a depth of at least half the thickness of the base plate 1, and on the cover 3, the hole 4 has a deep widening (socket) 7 of a larger diameter from the outer side and a depth of at least half the thickness of the cover plate 3. Recessed extensions 6, 7 can be made round or quadrangular. The dimensions of the assembled bar must be suitable for installation in the spectrophotometer in the appropriate position and are, for example, a height of 11.0 mm, a width of 12.5 mm, a length of 46 mm and a through hole diameter of 3 mm (see Fig. 1-3).

Сквозные отверстия 4, 5 с разъемами 6, 7 предназначены для установки образцов и пропуска лучей. Диаметр отверстий 4, 5 может варьироваться в зависимости от размеров образца. В посадочный разъем 6 основания 1 размещают образец, который закрывают для фиксирования крышкой 3. При необходимости в надежности фиксации и увеличения диапазона размеров образцов могут дополнительно использовать съемные калибровочные шайбы, помещаемые в вышеуказанные разъемы (на фигурах не показаны). Through holes 4, 5 with connectors 6, 7 are designed to install samples and transmit beams. The diameter of the holes 4, 5 may vary depending on the size of the sample. A sample is placed in the landing slot 6 of the base 1, which is closed for fixation by a cover 3. If necessary, in the reliability of fixation and increase in the range of sample sizes, removable calibration washers placed in the above slots (not shown in the figures) can be additionally used.

Заявленное устройство держателя образцов используется следующим образом.The claimed sample holder device is used as follows.

Размеры держателя образцов должны соответствовать размерам кюветной камеры спектрофотометра, например, для двухлучевого сканирующего спектрофотометра с двойным монохроматором и интегрирующей сферой типа Lambda650/750/850/950 PerkinElmer составляют, в мм: по длине – 46, ширине – 12,5, высоте – 11. При этом все детали держателя образцов должны иметь светопоглощающую окраску, например, черную. Диаметр отверстий 4, 5 устройства держателя подбирается в зависимости от размеров образца, для чего, дополнительно могут использовать калибровочные шайбы с определенным диаметром внутренних отверстий.The dimensions of the sample holder must correspond to the dimensions of the cuvette chamber of the spectrophotometer, for example, for a two-beam scanning spectrophotometer with a double monochromator and an integrating sphere of the PerkinElmer Lambda650/750/850/950 type, they are, in mm: length - 46, width - 12.5, height - 11 In this case, all parts of the sample holder must be painted in a light-absorbing color, for example, black. The diameter of the holes 4, 5 of the holder device is selected depending on the size of the sample, for which, additionally, calibration washers with a certain diameter of the inner holes can be used.

Для использования устройства держателя в двухлучевом сканирующем спектрофотометре твердый прозрачный образец 10 (например, из драгоценного камня) помещают в разъем 6 на основании 1, закрывают крышкой 3,таким образом, фиксируют для дальнейших исследований. Держатель с образцом 10 помещают в кюветную камеру 11 для измерительного луча спектрофотометра. При этом во вторую камеру 12 спектрофотометра для опорного луча размещают пустой держатель с аналогичными параметрами отверстий 4, 5, тем самым создают равные условия для анализа свойств лучей, проходящих через камеры 11, 12. To use the holder device in a dual-beam scanning spectrophotometer, a solid transparent sample 10 (for example, from a precious stone) is placed in the slot 6 on the base 1, covered with a lid 3, and thus fixed for further research. The sample holder 10 is placed in the cuvette chamber 11 for the measuring beam of the spectrophotometer. In this case, an empty holder with similar parameters of holes 4, 5 is placed in the second chamber 12 of the spectrophotometer for the reference beam, thereby creating equal conditions for analyzing the properties of the beams passing through the chambers 11, 12.

Таким образом, держатель в спектрофотометре выполняет роль порта. Свет в виде лазера с распределенной обратной связью направляют к образцу, расположенный в разъеме 6 держателя, через сквозные отверстия 4, 5 и систему зеркал спектрофотометра. Исследуя преломленный свет, проходящий через образец, при помощи детекторов13 для регистрации и анализа спектральных данных выполняют исследовательские работы по определению состава вещества (см. фиг. 4).Thus, the holder in the spectrophotometer acts as a port. Light in the form of a laser with distributed feedback is directed to the sample, located in the slot 6 of the holder, through the through holes 4, 5 and the mirror system of the spectrophotometer. By examining the refracted light passing through the sample, using detectors 13 for recording and analyzing spectral data, research is carried out to determine the composition of the substance (see Fig. 4).

Простейшее устройство держателя образцов позволяет несложным образом проводить исследования и получать результаты без использования других способов анализа и дорогостоящего дополнительного оборудования, что немаловажно для целей импортозамещения.The simplest sample holder device allows you to easily conduct research and obtain results without the use of other methods of analysis and expensive additional equipment, which is important for the purposes of import substitution.

Claims

1. The holder of solid transparent samples for a two-beam scanning spectrophotometer with an integrating sphere, characterized in that it is a bar for placing a sample placed in the cuvette chamber of the spectrophotometer, including a base and a cover connected on a swivel hinge, while on the plane of the base and cover coaxially selected through holes, equal in size, with recessed broadening of a larger size relative to the through holes, and on the base - from the inside to place the test sample, on the cover - from the outside.

2. The holder of solid transparent samples for a two-beam scanning spectrophotometer with an integrating sphere according to claim 1, characterized in that it is additionally equipped with removable calibration washers.