一種基于光學(xué)積分球的分光光度計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于光學(xué)積分球的分光光度計(jì)，特別適用于對(duì)“靈敏度”和“檢出限”要求非?？量痰姆止夤舛确y(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)分光光度計(jì)的比色皿大都采用方形或圓柱形的石英玻璃器皿，缺陷是:①結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的限制致使吸收光程受限，從而導(dǎo)致靈敏度較低、檢出限較高；②只有通光部分的試樣參與吸收反應(yīng)，致使不同濃度試樣吸收反應(yīng)的差異程度不明顯，最終導(dǎo)致檢出限和靈敏度受限。
[0003]為了提高靈敏度，常規(guī)的做法是通過(guò)“增加比色皿線(xiàn)徑”或“設(shè)置多次反射”以增加吸收光程，從而達(dá)到提高靈敏度、降低檢出限的目的。雖然這兩種做法可以增加吸收光程，但是由于“光源”至“光接收端”之間的距離也被延長(zhǎng)了，致使光源或是光接收端中任意一端位置的微小變化、光線(xiàn)形狀的微小變化和發(fā)散角度的微小變化都會(huì)引起較大的光測(cè)量誤差，從而影響測(cè)量的穩(wěn)定性(或重復(fù)性)，導(dǎo)致其靈敏度和檢出限的改善程度有限。
[0004]此外，由于上述兩種方式都無(wú)法讓所有的試樣都參與吸收反應(yīng)，無(wú)法拉大不同濃度試樣吸收反應(yīng)的差異程度，因此其對(duì)靈敏度、檢出限及數(shù)據(jù)穩(wěn)定性的改善程度非常有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為分光光度計(jì)提供一種創(chuàng)新性的技術(shù)思路與方案，即將傳統(tǒng)分光光度計(jì)的“方形”或“圓柱形”比色皿改造成一個(gè)“積分球”比色皿:
[0006]①漫反射層涂敷在積分球的外部，積分球的內(nèi)部采用石英玻璃或是化學(xué)性質(zhì)極不活潑的其他透光材料，積分球腔室內(nèi)的光傳播介質(zhì)為待測(cè)試樣。(有別于傳統(tǒng)積分球的構(gòu)成，漫反射層涂敷在積分球的內(nèi)表面，積分球腔室內(nèi)的光傳播介質(zhì)為空氣或真空。)
[0007]②待測(cè)試樣在積分球內(nèi)充滿(mǎn)整個(gè)積分球腔室，待觀測(cè)的特征吸收光譜在積分球內(nèi)部產(chǎn)生。(有別于傳統(tǒng)積分球的使用方法，其待觀測(cè)的特征光譜在積分球外部產(chǎn)生，外部產(chǎn)生的特征光譜被導(dǎo)入到積分球內(nèi)進(jìn)行測(cè)量。)
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0009]—種基于光學(xué)積分球的分光光度計(jì)，主要由光源1、單色器2、積分球比色皿3及光電傳感模塊4構(gòu)成:
[0010]其中，積分球比色皿3由透光基底31、漫反射層32、入射光闌33、出射光闌34及進(jìn)樣口 35構(gòu)成；透光基底31構(gòu)成積分球比色皿3的球狀腔室，位于積分球比色皿3的內(nèi)側(cè)；漫反射層32涂敷在透光基底31的外部，位于積分球比色皿3的外側(cè)；單色器2和入射光闌33構(gòu)成入射光路，出射光闌34和光電傳感模塊4構(gòu)成出射光路，所述入射光路和所述出射光路共面相交；
[0011]光源I發(fā)射的光經(jīng)單色器2的選擇后，出射光為單色光；出射的單色光經(jīng)入射光闌33入射至積分球比色皿3內(nèi)；
[0012]入射至積分球比色皿3內(nèi)的單色光，被漫反射層32多次反射并被試樣吸收，在積分球比色皿3內(nèi)部產(chǎn)生特征吸收光譜；所產(chǎn)生的特征吸收光譜通過(guò)漫反射層32的多次反射后，在出射光闌34處疊加；
[0013]疊加后的特征吸收光譜經(jīng)出射光闌34被光電傳感模塊4接收；系統(tǒng)依據(jù)光電傳感模塊4測(cè)量得到的特征吸收光譜計(jì)算吸光度。
[0014]進(jìn)一步，上述積分球比色皿3的構(gòu)成包括以下方式:透光基底31采用玻璃(包括石英玻璃)、或化學(xué)性質(zhì)極不活潑的其他透光材料，漫反射層32涂敷在透光基底31構(gòu)成的球狀腔體外部；或透光基底31和漫反射層32合二為一，材料采用聚四氟乙烯、或不銹鋼；或在積分球比色皿3的腔室內(nèi)壁鍍金構(gòu)成反射層。其中，透光基底31和漫反射層32合二為一，即理解為積分球比色皿3僅設(shè)置一層具有漫反射功能的結(jié)構(gòu)層(漫反射層32)構(gòu)成其球狀腔體。
[0015]進(jìn)一步，上述積分球比色皿3能夠測(cè)量的特征光譜不限于吸收光譜:
[0016]當(dāng)試樣與入射光作用發(fā)光的機(jī)理為熒光光譜產(chǎn)生機(jī)理時(shí)，積分球比色皿3測(cè)量的是熒光光譜，此時(shí)硬件設(shè)置上，需在出射光闌34和光電傳感模塊4之間增設(shè)一單色器；
[0017]當(dāng)試樣與入射光作用發(fā)光的機(jī)理為拉曼光譜產(chǎn)生機(jī)理時(shí)，積分球比色皿3測(cè)量的是拉曼光譜，此時(shí)硬件設(shè)置上，光源I設(shè)置為激光，單色器2去除，出射光闌34和光電傳感模塊4之間增設(shè)一單色器；
[0018]當(dāng)發(fā)光行為是由試樣的化學(xué)反應(yīng)或生物行為引發(fā)時(shí)，積分球比色皿3測(cè)量的是化學(xué)發(fā)光或生物熒光，此時(shí)硬件設(shè)置上，光源I和入射光闌33去除。
[0019]進(jìn)一步，上述積分球比色皿3能夠測(cè)量的試樣形態(tài)包括液相、氣相和固相；當(dāng)測(cè)量固相試樣時(shí)，需在積分球比色皿3內(nèi)增設(shè)一放置固相試樣的措施。
[0020]進(jìn)一步，上述光源I的工作波長(zhǎng)包括紫外、可見(jiàn)光和紅外；
[0021]進(jìn)一步，上述入射光路與出射光路之間共面相交形成的角度為直角、或銳角、或鈍角。
[0022]進(jìn)一步，上述構(gòu)造基礎(chǔ)之上，能夠增設(shè)積分球比色皿3、切光裝置、半透半反鏡及全反鏡，以構(gòu)成基于光學(xué)積分球的雙光路分光光度計(jì)；其中一半透半反鏡將單色器2出射的單色光分成主光路和參考光路兩路，另一半透半反鏡將兩個(gè)積分球比色皿3出射的特征吸收光譜傳導(dǎo)至一個(gè)光電傳感模塊4;切光裝置負(fù)責(zé)兩光路的切換，保證同一時(shí)間只有其中一路光被光電傳感模塊4接收。
[0023]本發(fā)明的效果:
[0024]I)入射到積分球腔室內(nèi)的光被漫反射層多次反射并被試樣吸收，提高了特征吸收光譜的產(chǎn)生效率。
[0025]2)所產(chǎn)生的全部特征吸收光譜被漫反射層多次反射后，在出射光闌處疊加并被探測(cè)器有效的接收，提高了特征吸收光譜的探測(cè)效率。
[0026]3)利用積分球的特點(diǎn)還能有效的抑制由于光線(xiàn)形狀、發(fā)散角度及探測(cè)器上不同位置的響應(yīng)差異導(dǎo)致的測(cè)量誤差。
[0027]實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在同等線(xiàn)徑條件下，本發(fā)明能將傳統(tǒng)基于“方形”或“圓柱形”比色皿的檢測(cè)靈敏度和測(cè)量穩(wěn)定性提高3 - 10倍。
【附圖說(shuō)明】
[0028]為了更清楚的說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹。顯而易見(jiàn)的，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，并不用于限定本發(fā)明。
[0029]圖1為本發(fā)明第一種較佳實(shí)施例中基于光學(xué)積分球的分光光度計(jì)的基本構(gòu)成框圖；
[0030]圖2為本發(fā)明第一種較佳實(shí)施例中積分球比色皿的基本構(gòu)成示意圖；
[0031]圖3為增設(shè)一通氣端口的積分球比色皿的基本構(gòu)成示意圖；
[0032]圖4為基于光學(xué)積分球的雙光路分光光度計(jì)的基本構(gòu)成框圖。
[0033]附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明:
[0034]I一光源；2—單色器；3—積分球比色皿；31—透光基底；32—漫反射層；33—入射光闌；34—出射光闌；35—進(jìn)樣口 ；4一光電傳感模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0036]實(shí)施例一
[0037]如圖1、圖2所示，一種基于光學(xué)積分球的分光光度計(jì)，主要由光源1