一種基于光學積分球的分光光度計的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種基于光學積分球的分光光度計，特別適用于對“靈敏度”和“檢出限”要求非?？量痰姆止夤舛确y試技術領域。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)分光光度計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結構設計上的限制致使吸收光程受限，從而導致靈敏度較低、檢出限較高；②只有通光部分的試樣參與吸收反應，致使不同濃度試樣吸收反應的差異程度不明顯，最終導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“增加比色皿線徑”或“設置多次反射”以增加吸收光程，從而達到提高靈敏度、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、光線形狀的微小變化和發(fā)散角度的微小變化都會引起較大的光測量誤差，從而影響測量的穩(wěn)定性(或重復性)，導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法讓所有的試樣都參與吸收反應，無法拉大不同濃度試樣吸收反應的差異程度，因此其對靈敏度、檢出限及數(shù)據(jù)穩(wěn)定性的改善程度非常有限。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的是為分光光度計提供一種創(chuàng)新性的技術思路與方案，即將傳統(tǒng)分光光度計的“方形”或“圓柱形”比色皿改造成一個“積分球”比色皿:
[0006]①漫反射層涂敷在積分球的外部，積分球的內部采用石英玻璃或是化學性質極不活潑的其他透光材料，積分球腔室內的光傳播介質為待測試樣。(有別于傳統(tǒng)積分球的構成，漫反射層涂敷在積分球的內表面，積分球腔室內的光傳播介質為空氣或真空。)
[0007]②待測試樣在積分球內充滿整個積分球腔室，待觀測的特征吸收光譜在積分球內部產生。(有別于傳統(tǒng)積分球的使用方法，其待觀測的特征光譜在積分球外部產生，外部產生的特征光譜被導入到積分球內進行測量。)
[0008]本實用新型的技術方案:
[0009]—種基于光學積分球的分光光度計，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及進樣口 35構成；透光基底31構成積分球比色皿3的球狀腔室，位于積分球比色皿3的內側；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；單色器2和入射光闌33構成入射光路，出射光闌34和光電傳感模塊4構成出射光路，所述入射光路和所述出射光路共面相交；
[0011]光源1發(fā)射的光經單色器2的選擇后，出射光為單色光；出射的單色光經入射光闌33入射至積分球比色皿3內；
[0012]入射至積分球比色皿3內的單色光，被漫反射層32多次反射并被試樣吸收，在積分球比色皿3內部產生特征吸收光譜；所產生的特征吸收光譜通過漫反射層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測量得到的特征吸收光譜計算吸光度。
[0014]進一步，上述積分球比色皿3的構成包括以下方式:透光基底31及漫反射層32，漫反射層32涂敷在透光基底31構成的球狀腔體外部，透光基底31為石英玻璃、或化學性質極不活潑的其他透光材料；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的腔室內壁鍍金構成反射層。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僅設置一層具有漫反射功能的結構層(漫反射層32)構成其球狀腔體。
[0015]進一步，上述積分球比色皿3能夠測量的特征光譜不限于吸收光譜:
[0016]當試樣與入射光作用發(fā)光的機理為熒光光譜產生機理時，積分球比色皿3測量的是熒光光譜，此時硬件設置上，需在出射光闌34和光電傳感模塊4之間增設一單色器；
[0017]當試樣與入射光作用發(fā)光的機理為拉曼光譜產生機理時，積分球比色皿3測量的是拉曼光譜，此時硬件設置上，光源1設置為激光，單色器2去除，出射光闌34和光電傳感模塊4之間增設一單色器；
[0018]當發(fā)光行為是由試樣的化學反應或生物行為引發(fā)時，積分球比色皿3測量的是化學發(fā)光或生物熒光，此時硬件設置上，光源1和入射光闌33去除。
[0019]進一步，上述積分球比色皿3能夠測量的試樣形態(tài)包括液相、氣相和固相；當測量固相試樣時，需在積分球比色皿3內增設一放置固相試樣的措施。
[0020]進一步，上述光源1的工作波長包括紫外、可見光和紅外；
[0021]進一步，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]進一步，上述構造基礎之上，能夠增設積分球比色皿3、切光裝置、半透半反鏡及全反鏡，以構成基于光學積分球的雙光路分光光度計；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積分球比色皿3出射的特征吸收光譜傳導至一個光電傳感模塊4;切光裝置負責兩光路的切換，保證同一時間只有其中一路光被光電傳感模塊4接收。
[0023]本實用新型的效果:
[0024]1)入射到積分球腔室內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生效率。
[0025]2)所產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器有效的接收，提高了特征吸收光譜的探測效率。
[0026]3)利用積分球的特點還能有效的抑制由于光線形狀、發(fā)散角度及探測器上不同位置的響應差異導致的測量誤差。
[0027]實驗結果表明:在同等線徑條件下，本實用新型能將傳統(tǒng)基于“方形”或“圓柱形”比色皿的檢測靈敏度和測量穩(wěn)定性提高3 - 10倍。
【附圖說明】
[0028]為了更清楚的說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹。顯而易見的，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，并不用于限定本實用新型。
[0029]圖1為本實用新型第一種較佳實施例中基于光學積分球的分光光度計的基本構成框圖；
[0030]圖2為本實用新型第一種較佳實施例中積分球比色皿的基本構成示意圖；
[0031]圖3為增設一通氣端口的積分球比色皿的基本構成示意圖；
[0032]圖4為基于光學積