專利名稱：多道單探頭雙光路同時(shí)譜測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種二維多道單探頭雙光路同時(shí)譜測量儀，該儀器適用于對(duì)物質(zhì)光透過率、吸收系數(shù)的快速測量，特別是適用于測量透光率或吸收系數(shù)的隨時(shí)變化，以作相關(guān)化學(xué)與物理現(xiàn)象的動(dòng)態(tài)研究。
科學(xué)研究和生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要測定物質(zhì)的吸收系數(shù)(或透光系數(shù))。國內(nèi)外的廠家為此設(shè)計(jì)和生產(chǎn)了不少專用設(shè)備，對(duì)分析和測定物質(zhì)結(jié)構(gòu)提供了一些有效的手段。但是，這些專用設(shè)備有兩個(gè)共同的不足第一，采用分光光度計(jì)逐點(diǎn)掃描的方式采集數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)采集需要一定時(shí)間，因而數(shù)據(jù)是不同時(shí)刻點(diǎn)的值。若需要獲取一個(gè)波段范圍的瞬態(tài)定量吸收譜或定量吸收的時(shí)間分辨譜，分光光度計(jì)就無法完成。
第二、一般采用雙光路雙探頭采譜，這容易造成探頭配對(duì)誤差和時(shí)效不一致的問題。
本實(shí)用新型的目的是提供一種多道單探頭雙光路同時(shí)譜測量儀，它是在通用的光學(xué)多道分析儀(OMA)上加裝測量吸收光譜所需的光學(xué)附件和自編軟件，使之能測瞬態(tài)定量吸收譜或定量吸收時(shí)間分辨譜，補(bǔ)足了一般專用設(shè)備的不足。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的利用二維光學(xué)多道分析儀(OMA)可分跡掃描的特點(diǎn)，采用雙光路光纖輸入，可以在同一探頭上分區(qū)域采集光源光譜和透射光譜；如果在通用OMA上加裝測量吸收光譜所需的光學(xué)附件，并編制自動(dòng)測量軟件，就可充分發(fā)揮OMA快速、靈敏采譜的特點(diǎn)，使其在測量動(dòng)態(tài)吸收過程中具有獨(dú)特的能力，實(shí)現(xiàn)除轉(zhuǎn)動(dòng)光柵外，瞬態(tài)定量吸收譜或定量吸收時(shí)間分辨譜的全部自動(dòng)化處理。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)及工作原理。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2是雙光路附件結(jié)構(gòu)圖；圖3是雙光束成象接口圖；圖4是自編軟件流程圖。
實(shí)施例一、儀器結(jié)構(gòu)參見圖1，本實(shí)用新型由雙光路附件(1、2)，雙光束成象接口(3)及OMA系統(tǒng)(4、5、6、7、8)組成。鎢燈發(fā)出的光經(jīng)球面鏡準(zhǔn)直后由分束鏡分為等強(qiáng)的兩束光，一束進(jìn)入樣品架(C)后直接由透鏡耦合在光纖探頭上，另一束經(jīng)樣品吸收后再由透鏡耦合在光纖探頭上。雙光束成象接口(3)將輸入的兩束光成象于多色儀(4)的狹縫上，并進(jìn)入一個(gè)由多色儀(4)、二維Vidicon探頭(5)、控制器(6)、計(jì)算機(jī)(7)和打印機(jī)(8)組成的OMA系統(tǒng)。
二、測量原理本實(shí)用新型利用二維OMA可分區(qū)采譜的特點(diǎn)，采用雙光路在同一探頭上分兩個(gè)區(qū)域同時(shí)采集透射光譜(F1)和參考光譜(F2)。透光系數(shù)T＝F1／F2。為扣除背景和暗電流噪聲，采譜前先斷開光源采集背景光譜B2透光系數(shù)可寫為T＝(F1－B)／(F2－B) 1)由于下述兩方面的原因，1)式還不能作為測量公式，首先，兩光纖探頭相對(duì)光源的位置不同，耦合方式不同，即使不加樣品，兩路光的輸出光強(qiáng)也不同；其次，OMA探頭各道的靈敏度是不均勻的。考慮如上因素，在放置樣品前實(shí)測二光路校正曲線E(N)有以下關(guān)系E(N)＝(f1－B)／(f2－B) 2)2)式中N為探頭道數(shù)；f1為無樣品(或加入容器、溶劑等待扣除物品)時(shí)的光譜值；f2仍為參考光譜值。則透光系數(shù)和摩爾吸光系數(shù)A的測量公式分別為T＝ (F1- B)/(E(N)·(F2-B)) 3)A＝ －1/(L·C) LogT 4)
4)式中L為吸收長度；C為溶液的摩爾濃度。
三、設(shè)計(jì)方法本實(shí)用新型包括硬件(OMA系統(tǒng)及光學(xué)附件)和自編軟件兩部分。硬件采用光纖傳光，使制作和配接簡化。需要設(shè)計(jì)的主要是含吸收光路的雙光路附件和雙光束成象接口。雙光路附件著重考慮光束的平行性和儀器體積的小型化；雙光束成象接口要照顧二維探頭的分跡要求。
根據(jù)本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的雙光路附件結(jié)構(gòu)見圖2。光源2的發(fā)射光經(jīng)球面反射鏡1成為平行光束，然后被分束鏡3分為兩束一束經(jīng)全反射鏡4成為參考光束，由透鏡8聚焦后進(jìn)入光纖9；另一束經(jīng)樣品架5，由透鏡6聚焦后進(jìn)入光纖7，作為樣品光束。圖中10為帶光闌的隔板，11為光纖隔板。
雙光束成象接口見圖3。套筒5和多色儀相接；套筒4將兩根光纖1和透鏡組2合起來組成成象系統(tǒng)，與套筒5一起將兩束光成象于多色儀入射狹縫處。其中3為透鏡固定環(huán)。
自編軟件采用BASIC和OMA語言混編方式，其流程見圖4。S1開始；S2設(shè)置采集條件；S3采背景；S4確定采取范圍；S5采校正值；S6采樣品值；S7判斷是否覆蓋要采范圍；S8顯示譜段中心值；S9計(jì)算透光值；S10判斷是否計(jì)算吸收值；S11顯示測量曲線；S12計(jì)算透光率或吸收系數(shù)；S13判斷是否打印測量曲線；S14判斷是否打印數(shù)據(jù)；S15打印曲線；S16打印數(shù)據(jù)；S17判斷是否再次測量；S18結(jié)束。程序運(yùn)行后，先設(shè)置采集模式、曝光時(shí)間、掃描次數(shù)這些參數(shù)；擋住光源采一背景譜并存入BASIC數(shù)組；確定光譜采集范圍后，采兩光路的光強(qiáng)校正值并存入BASIC數(shù)組；分段采樣品光譜值，在樣品值采完后自動(dòng)計(jì)算透光值，據(jù)需要計(jì)算吸收系數(shù)并在屏上顯示透光率曲線或吸收系數(shù)曲線，實(shí)驗(yàn)日期和時(shí)間也顯示在屏上；當(dāng)屏上出現(xiàn)“是否打印曲線”？時(shí)，鍵入“是”則打印機(jī)打印出屏上內(nèi)容；當(dāng)屏上出現(xiàn)“是否打印數(shù)據(jù)”？時(shí)，鍵入“是”則在確定打印波長間隔后，打印機(jī)打印出各波長對(duì)應(yīng)的透光值或吸收系數(shù)；若需要重測樣品或換樣品再測，則程序轉(zhuǎn)移“采樣品值”處，否則轉(zhuǎn)至“結(jié)束”。本實(shí)用新型編制的這一自動(dòng)測量程序，能實(shí)現(xiàn)除轉(zhuǎn)動(dòng)光柵外的全部自動(dòng)化處理。
四、積極效果本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于1.除保持原OMA的通用技術(shù)指標(biāo)外，作定量吸收譜工作時(shí)可做到峰值波長精度約0.12nm，測量標(biāo)準(zhǔn)偏差小于2％，相對(duì)誤差小于1％，穩(wěn)定性比單光路法測量提高兩倍半。
2.利用OMA采譜的曝光時(shí)間可控和采譜快的特點(diǎn)，可作瞬態(tài)或時(shí)間分辨吸收譜工作。
3.雙光路、單探頭、同時(shí)曝光的特點(diǎn)優(yōu)于單光路先后測，雙光路、雙探頭分別測或雙光路、單探頭交叉測的方法，且比之有更高的精度，能快速獲取同時(shí)譜。
3.軟件控制運(yùn)行，能做到實(shí)時(shí)自控處理，使用方便。
權(quán)利要求1.一種二維多道單探頭雙光路同時(shí)譜測量儀，該儀器含有通用光學(xué)多道分析儀(OMA)，其特征在于在通用OMA上加裝測量吸收光譜所需的含吸收光路的雙光路附件和雙光束成象接口，在自編軟件控制下，能測瞬態(tài)定量吸收譜或定量吸收時(shí)間分辨譜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀器，其特征是雙光路附件由光源、聚光球面鏡、分束鏡、全反射鏡、樣品架、聚光透鏡組和兩個(gè)光纖探頭組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的儀器，其特征是雙光束成象接口由兩根光纖和一組成象透鏡構(gòu)成。
專利摘要一種含有通用光學(xué)多道分析儀(OMA)的二維多道單探頭雙光路同時(shí)譜測量儀，特征是在通用OMA上加裝測量吸收光譜所需的含吸收光路的雙光路附件和雙光束成象接口，在自編軟件的控制下，可測瞬態(tài)定量吸收譜或定量吸收時(shí)間分辨譜。該儀器具有單光源、雙光路、單探頭同時(shí)測量參考和吸收光強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，且測量精度高、穩(wěn)定性好，能快速獲取同時(shí)譜；自編的測量軟件能做到實(shí)時(shí)自動(dòng)化處理，使用方便。本實(shí)用新型適用于對(duì)物質(zhì)光透過率、吸收系數(shù)的快速測量，特別適用于測量透過率或吸收系數(shù)的隨時(shí)變化，以作相關(guān)化學(xué)與物理現(xiàn)象的動(dòng)態(tài)研究。
文檔編號(hào)G01N21/59GK2105064SQ9122404
公開日1992年5月20日 申請(qǐng)日期1991年8月25日 優(yōu)先權(quán)日1991年8月25日
發(fā)明者普曉云, 林理忠, 雷杰 申請(qǐng)人:云南大學(xué)