專利名稱：一種熒光材料變溫特性的測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測量裝置，特別涉及一種熒光材料溫度特性的測量裝置。
背景技術(shù)：
熒光材料是一種在建筑、道路、裝飾、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的材料。熒光材料對溫度非常敏感，在不同溫度下，材料的熒光強(qiáng)度和波長都會(huì)發(fā)生變化。熒光材料的溫度特性是一種重要的光學(xué)性能指標(biāo)。它的這一特性不僅影響材料的應(yīng)用范圍，同時(shí)材料熒光的溫度效應(yīng)也是現(xiàn)代熒光溫度傳感器的基礎(chǔ)。對材料的熒光-溫度行為進(jìn)行研究，具有重要的意義。目前市場上一般銷售的通用型光柵光譜儀一般都能實(shí)現(xiàn)較高的波長分辨率(0.01nm)，但均不帶熒光測量功能，更沒有變溫裝置。這給通常條件下熒光材料的溫度特性測量帶來了一定的困難。目前熒光譜儀結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜、價(jià)格高昂，難以普及應(yīng)用，并且這種熒光光譜儀一般還不能進(jìn)行變溫測量。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種結(jié)構(gòu)簡單的熒光材料溫度特性測量裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本熒光材料變溫特性測量裝置包括溫控裝置、樣品臺(tái)和透鏡、紫外光源、光譜儀、光具座、滑軌，所述溫控裝置與樣品臺(tái)相連，透鏡置于樣品臺(tái)與光譜儀之間，樣品臺(tái)、透鏡置于滑軌上面的光具座上，透鏡將紫外光激發(fā)的熒光會(huì)聚成平行光后對準(zhǔn)光譜儀的狹縫，紫外光源設(shè)于樣品臺(tái)前方的一側(cè)。
上述的樣品臺(tái)表面上設(shè)有石英蓋板以實(shí)現(xiàn)在對樣品保溫的同時(shí)保證入射的紫外激發(fā)光與出射的受激熒光的高透過率。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)運(yùn)用組合的變溫?zé)晒鉁y量裝置實(shí)現(xiàn)了反射式熒光樣品的溫度特性測量。該方法具有直觀和簡便的特點(diǎn)，而且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉?？伸`活采用不同波長的光源激勵(lì)熒光材料，實(shí)現(xiàn)各種不同波長光源激勵(lì)下熒光樣品的溫度特性測量。該裝置可進(jìn)一步拓寬普通光柵光譜儀的應(yīng)用范圍，為熒光材料溫度特性的檢測研究提供一種方便的手段，豐富光譜實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為SF-50TUV13激發(fā)黃綠色熒光材料變溫?zé)晒庾V線。
圖3為SF-50TUV44激發(fā)紫色熒光材料變溫?zé)晒庾V線。
圖4 SF-50TUV13激發(fā)黃綠色熒光材料溫度、熒光強(qiáng)度-溫度關(guān)系曲線。
圖5 SF-50TUV44激發(fā)紫色熒光材料的熒光波長-溫度、熒光強(qiáng)度-溫度關(guān)系曲線。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的組成如圖1所示。包括溫控裝置1、樣品臺(tái)2、紫外光源6、透鏡7、光譜儀8、計(jì)算機(jī)9、光具座10，溫控裝置1與樣品臺(tái)2、紫外光源6相連，溫控裝置1可為樣品臺(tái)2提供精密的溫度，樣品臺(tái)2周圍用隔熱材料3包覆以保溫，為保溫和透光，在樣品材料5表面設(shè)置一薄石英板4，透鏡7置于樣品臺(tái)1與光譜儀8之間，樣品臺(tái)1、透鏡7置于光具座10上，光具座10置于滑軌11上，透鏡7將紫外光激發(fā)的熒光會(huì)聚成平行光后對準(zhǔn)光譜儀8的狹縫，紫外光源6設(shè)于樣品臺(tái)1前方的一側(cè)，計(jì)算機(jī)9接光譜儀的輸出。
本實(shí)用新型的溫控裝置1采用了EH-3熱學(xué)實(shí)驗(yàn)儀，它可分十檔對熱源溫度進(jìn)行精密控制(溫度分辨率0.01℃，波動(dòng)小于0.05℃，也可采用其它具類似功能的溫度控制裝置)。采用了一種短波長的半導(dǎo)體紫外發(fā)光二極管(380nm)作為材料熒光的激勵(lì)光源。當(dāng)光源激勵(lì)電流為20mA時(shí)，結(jié)電壓為4.0V，出光功率為10mW。用EH-3熱學(xué)實(shí)驗(yàn)儀上特設(shè)的高精度電源(1.25～8V可調(diào))串聯(lián)一200歐/1瓦的電阻后為紫外發(fā)光二極管提供激勵(lì)。采用半導(dǎo)體紫外發(fā)光二極管作激發(fā)光源的優(yōu)點(diǎn)是激勵(lì)功率小(20mA)，發(fā)光效率高，光源的單色性好(20nm半高寬)。被紫外光激發(fā)的熒光經(jīng)透鏡會(huì)聚成平行光后投射到光譜儀的狹縫上。變溫樣品臺(tái)和透鏡固定在導(dǎo)軌上的三維調(diào)節(jié)光具座上，光具座可方便地在導(dǎo)軌上移動(dòng)以調(diào)節(jié)各元件間的距離和將光束對準(zhǔn)光譜儀的狹縫。使用的WGD-8A光柵光譜儀的光柵密度為1200L/mm。在計(jì)算機(jī)的控制下通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)光柵作連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，將不同波長的光投射到光電檢測元件上獲得待測熒光的連續(xù)譜圖。
在圖1所示的測量裝置中，激發(fā)光源采用型號(hào)為SF-50TUV13的紫外光源，選用黃綠色熒光材料。在35-70℃范圍內(nèi)選取5個(gè)溫度值37℃，44℃，51℃，58℃，65℃。測得的5條熒光光譜曲線如圖2所示。從圖2可以清楚的看到，SF-50TUV13紫外光源發(fā)出中心波長為406.50nm的紫外光，該紫外光在被測樣品上激勵(lì)出中心波長為520nm左右的熒光，熒光中心波長隨著溫度升高向長波長方向移動(dòng)，熒光強(qiáng)度則隨著溫度的升高而減弱。另外，被測樣品在吸收紫外光后發(fā)射熒光的同時(shí)也反射部分紫外光(如圖2所示對應(yīng)406.50nm處的峰值強(qiáng)度)。因此，在實(shí)際應(yīng)用熒光物質(zhì)作為傳感材料的反射式熒光檢測時(shí)，要充分考慮到這一現(xiàn)象。換用型號(hào)為SF-50TUV44的紫外光源，被測樣品選用紫色熒光材料，在其它條件不變的情況下，測得的5條熒光光譜曲線如圖3所示。在圖3中，SF-50TUV44紫外光源發(fā)出的紫外光中心波長為385.00nm。激勵(lì)出來的熒光其中心波長并不隨溫度升高而變化，熒光強(qiáng)度則隨著溫度的升高而減弱。圖4、圖5繪出了兩種材料的熒光波長、強(qiáng)度與溫度的關(guān)系。橫軸為溫度，左邊縱軸為波長，右邊為強(qiáng)度。該結(jié)果可作為熒光溫度傳感器材料選擇的依據(jù)。
實(shí)施例表明，運(yùn)用本實(shí)用新型可在普通廉價(jià)的光柵光譜儀上方便且低成本地實(shí)現(xiàn)不同材料熒光的溫度特性測量。
權(quán)利要求1.一種熒光材料變溫特性的測量裝置，其特征在于包括溫控裝置、樣品臺(tái)和透鏡、紫外光源、光譜儀、光具座、滑軌，所述溫控裝置與樣品臺(tái)相連，透鏡置于樣品臺(tái)與光譜儀之間，樣品臺(tái)、透鏡置于滑軌上面的光具座上，透鏡將紫外激發(fā)的熒光會(huì)聚成平行光后對準(zhǔn)光譜儀的狹縫，紫外光源設(shè)于樣品臺(tái)前方的一側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光材料變溫特性的測量裝置，其特征在于所述的樣品臺(tái)表面設(shè)有石英蓋板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光材料變溫特性的測量裝置，其特征在于所述樣品臺(tái)的背側(cè)周圍設(shè)有隔熱層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光材料變溫特性的測量裝置，其特征在于所述的紫外光源為半導(dǎo)體紫外發(fā)光二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光材料變溫特性的測量裝置，其特征在于所述溫控裝置為EH-3熱學(xué)實(shí)驗(yàn)儀。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種熒光材料變溫特性的測量裝置，包括溫控裝置、樣品臺(tái)和透鏡、紫外光源、光譜儀、光具座、滑軌，所述溫控裝置與樣品臺(tái)相連，透鏡置于樣品臺(tái)與光譜儀之間，樣品臺(tái)、透鏡置于滑軌上面的光具座上，透鏡將紫外激發(fā)的熒光會(huì)聚成平行光后對準(zhǔn)光譜儀的狹縫，紫外光源設(shè)于樣品臺(tái)前方的一側(cè)。本測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，并且操作簡便，可靈活采用不同波長的光源激勵(lì)熒光材料，實(shí)現(xiàn)各種不同波長光源激勵(lì)下熒光樣品的溫度特性測量。
文檔編號(hào)G01N21/64GK2702304SQ20042003608
公開日2005年5月25日 申請日期2004年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月4日
發(fā)明者謝中, 周艷明, 王祝盈, 陳小林, 王秋艷 申請人:湖南大學(xué)