一種用於測量波長透射率的裝置製造方法
2023-07-16 12:45:26
一種用於測量波長透射率的裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用於測量波長透射率的裝置，包括一光源支架，所述光源支架表面設有多個貫穿所述光源支架的光通道；一錐形透鏡，安裝於所述光源支架下方，所述錐形透鏡具有一貫穿其底面的錐形透射孔，光線從所述光通道進入所述光源支架照射在所述錐形透鏡頂面，經折射後從所述錐形透射孔沿平行於所述錐形透射孔中心線的方向射出，能夠同時將多個以上光源的光線通過折射匯聚成多條在有限截面內正對光傳感器的準直光線。這樣可以使多個來自不同光源的光線在相近的位置和相同的方向穿過測試樣品，並由同一個光傳感器接收，不但能同時測量多個波長的透射率，還能有效節省光傳感器的使用量，降低了儀器成本。
【專利說明】 一種用於測量波長透射率的裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用於測量波長透射率的裝置，尤指一種可用於同時測量多個波長透射率的裝置。
【背景技術】
[0002]生化分析儀通過測量樣品在特定波長上的光吸收率對檢測結果定量。目前生化分析儀主要使用兩種光學測量原理:一種是用光柵將從樣品發射或透射的光進行分光，用線性光傳感器陣列測量分光得到樣品的連續光譜；這種原理因為成本較高一般用於實驗室的高端儀器。另一種是使用帶通光學濾鏡測量樣品在有限幾個特定波長上的透射率；因為成本較低，絕大多數可攜式分析儀所採用的都是這種原理。
[0003]如圖1所示，在使用帶通光學濾鏡的原理中，濾鏡3需要設置在從光源I到光傳感器6的光路中，光源I射出的光線8透過濾鏡3後照射在樣品5上，再到達所述傳感器6，通常每條光路只能包含一個濾鏡3，因此如果要測量N個波長，儀器需要設置N條通過不同濾鏡3的光路。
[0004]由於每一個光路都需要使用一個光傳感器，所以如果要檢測N個波長就需要使用N個光傳感器。這一方面提高了儀器成本，另一方面因為每個光傳感器元件都存在一定的差異，使用多個光傳感器可能會造成各個波長的光路之間的測量差異。在一些需要使用多個波長計算檢測值的情況下，光傳感器的差異可能會造成檢測結果的誤差。
[0005]另一方面為了保證每條光路上光線在樣品的光程一致，樣品的截面必須要是圓形，這對降低檢測的樣品量造成很大的限制。檢測的樣品量越大，試劑的使用量就越多，檢測成本就越高。所以檢測微量樣品的能力對於儀器的實際應用意義巨大。由於儀器測量精度對樣品的光程長度有最低的要求，所以降低樣品檢測量必須要以保證光程長度為前提。目前市面上的微量比色皿是降低樣品檢測成本的一個有效方案。微量比色皿使樣品截面形成一個細長的長方形，光線沿著長方型的長軸穿過樣品，這樣即保證了光程的長度又顯著降低了樣品檢測量。但微量比色皿要求不同波長的光路在有限截面內以同一方向穿過比色皿。
[0006]因此，有必要設計一種新的用於測量波長透射率的低成本裝置，以克服上述問題。
【發明內容】
[0007]針對【背景技術】所面臨的問題，本實用新型的目的在於提供一種用於測量波長透射率的裝置，不但能同時測量多個波長透射率，還能節省光傳感器的使用量，有效降低儀器成本；同時還能用於測量微量比色皿，有效降低檢測成本。
[0008]為實現上述目的，本實用新型採用以下技術手段:
[0009]一種用於測量波長透射率的裝置，其特徵在於，包括:一光源支架，所述光源支架表面設有多個貫穿所述光源支架的光通道；一錐形透鏡，安裝於所述光源支架下方，所述錐形透鏡具有一貫穿其底面的錐形透射孔，光線從所述光通道進入所述光源支架照射在所述錐形透鏡頂面，經折射後從所述錐形透射孔沿平行於所述錐形透射孔中心線的方向射出。
[0010]進一步，所述錐形透鏡頂面為從上至下呈逐漸擴大的錐形面。
[0011]進一步，所述錐形透鏡側面為從上至下呈逐漸縮小的錐形面，所述錐形透射孔為從上至下呈逐漸擴大形設計。
[0012]進一步，所述錐形透鏡頂面設有多個梯形斜面，所述多個梯形斜面與所述多個光通道一一對應。
[0013]進一步，所述錐形透射孔內表面具有多個三角形斜面，所述多個三角形斜面與所述多個梯形斜面對應。
[0014]進一步，還包括一遮光片，所述遮光片設於所述錐形透鏡下方，所述遮光片具有一開孔與所述錐形透射孔相對應；更進一步優選的，還包括光傳感器，所述光傳感器設於遮光片上的開孔的正下方。
[0015]進一步，所述錐形透鏡是由有機玻璃或PC塑料製成。
[0016]進一步，所述錐形透鏡頂面的傾斜角度滿足以下計算公式:
[0017]X= arctan((n sin(D) + sin( α ))/(n cos (D) + cos (α ))),
[0018]D的計算公式為:D = 180 - β - arc sin ( cos ( β )/ n ),其中x是錐形透鏡頂面的傾斜角度，α是光線的入射角，β是錐形透射孔的半角，η是錐形透鏡材料的折射率。
[0019]進一步，所述光源支架由不透光的塑料製成。
[0020]進一步，還包括多個濾光片，分別對應設置於所述光通道內，光線從所述光通道進入所述光源支架透過所述濾光片照射在所述錐形透鏡頂面。
[0021]與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0022]本實用新型用於測量波長透射率的裝置，通過將一錐形透鏡安裝於光源支架下方，錐形透鏡設有一貫穿其底面的錐形透射孔，光線從所述光通道進入所述光源支架照射在所述錐形透鏡頂面，經折射後從所述錐形透射孔沿平行於所述錐形透射孔中心線的方向射出，能夠同時將多個以上光源的光線通過折射匯聚成多條在有限截面內正對光傳感器的準直光線。這樣可以使多個來自不同光源的光線在相近的位置和相同的方向穿過測試樣品，並由同一個光傳感器接收，不但能同時測量多個波長的透射率，還能有效節省光傳感器的使用量，降低了儀器成本，同時在一些需要使用多個波長計算檢測值的情況下，有效避免了因光傳感器的差異而造成的檢測結果誤差。並且本裝置可以適用於測量微量比色皿，有效降低檢測成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為現有技術中使用帶通光學濾鏡測量樣品多個波長的示意圖；
[0024]圖2為本實用新型一種用於測量波長透射率的裝置的主視圖；
[0025]圖3為本實用新型一種用於測量波長透射率的裝置的俯視圖；
[0026]圖4為本實用新型一種用於測量波長透射率的裝置中的光源支架的立體圖；
[0027]圖5為本實用新型一種用於測量波長透射率的裝置中的錐形透鏡的立體圖；
[0028]圖6為本實用新型一種用於測量波長透射率的裝置中的錐形透鏡的光線折射示意圖；
[0029]圖7為本實用新型一種用於測量波長透射率的裝置中的錐形透鏡的另一實施方案立體圖。
[0030]標號說明
【具體實施方式】
[0031]為便於更好的理解本實用新型的目的、結構、特徵以及功效等，現結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步說明。
[0032]請參閱圖2至圖7，本實用新型用於測量波長透射率的裝置，包括:一光源支架2，所述光源支架2表面設有多個貫穿所述光源支架2的光通道9，每個光通道9上安裝有一個光源I ;每個光通道9上安裝有一個濾光片3 ;—錐形透鏡4，安裝於所述光源支架2的底部，所述錐形透鏡4具有一貫穿其底面的錐形透射孔10。
[0033]所述光源支架2由不透光和耐熱性好的塑料製成，其側面為圓弧面，所述多個光通道9分別設於所述圓弧面上。
[0034]所述錐形透鏡4由透光性能良好的有機玻璃或PC塑料製成，所述錐形透鏡頂面為從上至下呈逐漸擴大的錐形面，側面為從上至下呈逐漸縮小的錐形面，所述錐形透射孔10為從上至下呈逐漸擴大形設計的一個錐形結構，所述錐形透鏡4頂面設有多個梯形斜面42，所述多個梯形斜面42與所述多個光通道9 一一對應，所述錐形透射孔10內表面具有多個三角形斜面41，所述多個三角形斜面41與所述多個梯形斜面42 —一對應，當然在其他實施例中，當光源足夠強或者光傳感器6對光通量要求較低時，錐形透鏡4也可以設計成如圖7的方式，所述錐形透鏡4的頂面和所述錐形透射孔10的內表面分別為一光滑的錐形面。
[0035]當測量樣品5的多個波長透射率時，將樣品5固定於遮光片7和光傳感器6之間，多個光源I的光線8分別從所述多個光通道9進入所述濾光片3照射於所述錐形透鏡4上，經折射後從所述錐形透射孔10沿平行於所述錐形透射孔10中心線的方向射出，經過所述測量樣品5後由所述傳感器6接收；當然，在其他實施例中，也可以不在所述多個光通道9內分別設一濾光片3,可以在所述樣品5與所述光傳感器6之間設一濾光片3,光線8經過所述樣品5後先透過所述濾光片3再由所述傳感器6接收。
[0036]為了控制所述錐形透射孔10射出的透射光截面的大小，還可以通過使用遮光片7進一步限定，將所述遮光片7設於所述錐形透鏡4下方，所述遮光片7具有一開孔與所述錐形透射孔10相對應,所述遮光片7開孔越大,射出的透射光截面越大,遮光片7開孔越小，射出的透光截面越小；如此，所述多個光源I的光線8同樣可以通過多條並行光路穿過樣品5到達傳感器6。
[0037]請參閱圖6，本實用新型中所述錐形透鏡4的傾斜角度滿足以下計算公式:
[0038]X= arctan ((n sin (D) + sin ( α )) / (n cos (D) + cos (α ))),
[0039]D的計算公式為:D = 180 - β - arc sin ( cos ( β )/ n ),其中x是錐形透鏡頂面的傾斜角度，α是光線71的入射角，β是錐形透射孔40的半角，η是錐形透鏡材料的折射率。
[0040]綜上，本實用新型的設計重點在於通過設置所述錐形透鏡4，光線8從所述光通道9進入照射於所述錐形透鏡4，從而將所述多條光線8經折射後匯聚成多條在有限截面內正對所述光傳感器6的準直光線。以使多個來自不同光源I的光線8在相近的位置和相同的方向穿過測試樣品5，並由同一個光傳感器6接收，不但能同時測量多個波長的透射率，還能有效節省光傳感器6的使用量，降低了儀器成本，同時可以用於測量微量比色皿，有效降低檢測成本。以上詳細說明僅為本實用新型之較佳實施例的說明，非因此局限本實用新型的專利範圍，所以，凡運用本創作說明書及圖示內容所為的等效技術變化，均包含於本實用新型的專利範圍內。
【權利要求】
1.一種用於測量波長透射率的裝置，其特徵在於，包括: 一光源支架，所述光源支架表面設有多個貫穿所述光源支架的光通道，所述光通道內安裝有光源； 一錐形透鏡，安裝於所述光源支架下方，所述錐形透鏡具有一貫穿其底面的錐形透射孔，光線從所述光通道進入所述光源支架照射在所述錐形透鏡頂面，經折射後從所述錐形透射孔沿平行於所述錐形透射孔中心線的方向射出。
2.如權利要求1所述的用於測量波長透射率的裝置，其特徵在於:所述錐形透鏡頂面為從上至下呈逐漸擴大的錐形面。
3.如權利要求2所述的用於測量波長透射率的裝置，其特徵在於:所述錐形透鏡側面為從上至下呈逐漸縮小的錐形面，所述錐形透射孔為從上至下呈逐漸擴大形設計。
4.如權利要求3所述的用於測量波長透射率的裝置，其特徵在於:所述錐形透鏡頂面設有多個梯形斜面，所述多個梯形斜面與所述多個光通道一一對應。
5.如權利要求4所述的用於測量波長透射率的裝置，其特徵在於:所述錐形透射孔內表面具有多個三角形斜面，所述多個三角形斜面與所述多個梯形斜面一一對應。
6.如權利要求3所述的用於測量波長透射率的裝置，其特徵在於:還包括一遮光片，所述遮光片設於所述錐形透鏡下方，所述遮光片具有一開孔與所述錐形透射孔相對應。
7.如權利要求6所述的用於測量波長透射率的裝置，其特徵在於，還包括光傳感器，所述光傳感器設於遮光片上的開孔的正下方。
8.如權利要求3所述的用於測量波長透射率的裝置，其特徵在於:所述錐形透鏡頂面的傾斜角度滿足以下計算公式:
X= arctan ((n sin (D) + sin ( α )) / (n cos (D) + cos ( α ))), D 的計算公式為:D = 180 - β - arc sin ( cos ( β ) / η ), 其中X是錐形透鏡頂面的傾斜角度，α是光線的入射角，β是錐形透射孔的半角，η是錐形透鏡材料的折射率。
9.如權利要求3所述的用於測量波長透射率的裝置，其特徵在於:所述光源支架由不透光的塑料製成。
10.如權利要求1所述的用於測量波長透射率的裝置，其特徵在於:還包括多個濾光片，分別對應設置於所述光通道內，光線從所述光通道進入所述光源支架透過所述濾光片照射在所述錐形透鏡頂面。
【文檔編號】G01N21/59GK204177742SQ201420656097
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月5日 優先權日:2014年11月5日
【發明者】李亞奇 申請人:上海啟濟科技有限公司