一種內置空白的光纖光譜儀的製作方法

2023-11-10 22:54:17

一種內置空白的光纖光譜儀的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種內置空白的光纖光譜儀。所述光纖光譜儀包括光路部分、參比池、電路部分和工控機；所述光路部分包括依次連接的光源控制器、光源、樣品池、單色器和光檢測器；所述電路部分包括光源控制電路、光譜數據採集分析系統和時間分辨電路，所述光源控制電路、所述光譜數據採集分析系統和所述時間分辨電路均與所述工控機相連接；所述光源控制器與所述光源控制電路相連接；所述光檢測器分別與光譜數據採集分析系統和所述時間分辨電路相連接；所述光源、所述參比池、所述單色器和所述光檢測器依次連接。本實用新型具有體積小，攜帶方便，應用現場靈活，成本低的優勢，可以方便地對樣品進行實時檢測和監控。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種內置空白的光纖光譜儀。 一種內置空白的光纖光譜儀

【背景技術】
[0002] 螢光是指某些化合物在受一定波長的光激發後，在極短時間內發射出波長大於激 發光波長的光。利用這一現象，可以對這一類化合物實現高靈敏度的檢測，螢光檢測技術在 醫療，農藥殘留和環境研究中有越來越多的應用。螢光檢測是一種非接觸的間接光譜技術， 靈敏度高，特異性好。近年來，一些研究者也開發了基於螢光檢測技術的農藥檢測儀器，例 如，Richard等用光纖螢光免疫檢測法測定了二氯苯氧基乙酸在水中的殘留，檢測靈敏度達 0. 68X 1(Γ4 μ g/L ;Renee等研製了野外可攜式三維螢光光譜儀，獲得了多環芳烴PAHs的三 維螢光譜圖，測量波長範圍為220nm?950nm，最低檢測限達到了 1·6Χ10_4μ g/L ;P印per 等利用雷射誘導和錐形透光技術研製了一種多通道光纖螢光檢測系統，並將其用於現場 測定土壤表面汙染物，他設計了專用的光纖探頭即可以表面測量，也可以進行土壤內部測 量，並利用光柵分光和CCD光譜成像，能一次獲取二維或三維螢光光譜，光譜範圍為300? 450nm光譜範圍。雷射誘導螢光技術由於採用了雷射這一強光源作為激發光，將會為檢測提 供更高的靈敏度。
[0003] 螢光光纖光譜技術，因其使用方便，結構簡單，在環境汙染物分析、現場檢測和環 境分析，有很強的應用前景。但是其在應用過程中，為了實現其便攜性的要求，其檢測靈敏 度、準確度和重現性是需要客服的難題。同時，因為現場前處理條件有限，現場實際樣品基 質的複雜性，而且現場環境也比較惡劣，環境、基質和線路的漂移，對其檢測的結果會造成 一定的影響。引起波動的原因主要有：1、光源的波動和變化。光源的波動幾乎是無法避免 的。比如氘燈、氙燈、鎢燈、汞燈、空心陰極燈等光源，在發光的過程中，光強度都有波動；2、 光電轉化器，無論是光電池、光電倍增管、光電二極體、二極體陣列的響應，在預熱、工作中 存在著波動；3、光源驅動線路的波動；光源驅動電路是因為電子器件的預熱、熱穩定性等 方面的問題；4、信號採集線路波動；5、放大電路波動；6、環境溫度、溼度等波動。
[0004] 同時，螢光光纖光譜儀在現實的應用中，由於樣品無法進行深度的前處理，基質幹 擾嚴重定量和定性分析；定量分析中，採用內標法，比較困難，而採用外標法的話，如果採用 預先錄入的標準曲線的話，儀器波動帶來的幹擾很大，而採用現場製作標準曲線的方法的 話，操作和處理的工作量巨大，現場操作困難。 實用新型內容
[0005] 本實用新型的目的是提供一種內置空白的光纖光譜儀，提升將採用內置的標準溶 液，作為校正，通過多通道光纖和專門的設置的參比和空白溶液。
[0006] 本實用新型所提供的一種內置空白的光纖光譜儀，包括光路部分、參比池、電路部 分和工控機；
[0007] 所述光路部分包括依次連接的光源控制器、光源、樣品池、單色器和光檢測器；
[0008] 所述電路部分包括光源控制電路、光譜數據採集分析系統和時間分辨電路，所述 光源控制電路、所述光譜數據採集分析系統和所述時間分辨電路均與所述工控機相連接；
[0009] 所述光源控制器與所述光源控制電路相連接；所述光檢測器分別與光譜數據採集 分析系統和所述時間分辨電路相連接；
[0010] 所述光源、所述參比池、所述單色器和所述光檢測器依次連接。
[0011] 所述的光纖光譜儀中，所述光源與所述樣品池之間通過光纖相連接，通過所述光 纖將光源的光線引入到所述樣品池，以激發樣品池中樣品的螢光。
[0012] 所述的光纖光譜儀中，所述光纖可為多頭光纖。
[0013] 所述的光纖光譜儀中，所述光纖維可為石英光纖或玻璃光纖。
[0014] 所述的光纖光譜儀中，所述單色器與光譜掃描控制電路相連接，所述光譜掃描控 制電路與所述工控機相連接。
[0015] 所述的光纖光譜儀中，所述光檢測器可為光電倍增管；
[0016] 所述單色器與步進電機相連接。
[0017] 所述的光纖光譜儀中，所述光檢測器可為二極體陣列檢測器、光電池、光電二極 管、光電二極體陣列或電子倍增器。
[0018] 所述的光纖光譜儀中，所述光源控制電路、所述光譜數據採集分析系統和所述時 間分辨電路均通過通訊控制器與所述工控機相連接。
[0019] 所述的光纖光譜儀中，所述光源可為氘燈、氙燈、鎢燈、汞燈、空心陰極燈、雷射光 源或發光LED。
[0020] 與現有技術相比，本實用新型的有益效果為：
[0021] 1)本實用新型內置了校正標準溶液池(參比池)，通過儀器自身攜帶標準溶液，以 降低通過外部調準溶液的方式，帶來在現場檢測中的繁瑣和偏差；
[0022] 2)本實用新型利用光纖技術，並將其應用於現場應用和實時監測；
[0023] 3)本實用新型採用光纖掃描，克服了因樣品移動不便所帶來的問題。
[0024] 本實用新型具有體積小，攜帶方便，應用現場靈活，成本低的優勢，可以方便地對 樣品進行實時檢測和監控。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 圖1為本實用新型的內置空白參比的光纖光譜儀的結構示意圖。
[0026] 圖2為本實用新型中光檢測器為光電倍增管的光路圖。
[0027] 圖3為本實用新型中光檢測器為二極體整列檢測器的光路圖。
[0028] 圖中各標記如下：
[0029] 1光源控制器、2光源、3樣品池、4單色器、5光檢測器、6光源控制電路、7光譜 掃描控制電路、8光譜數據採集分析系統、9時間分辨電路、10通訊控制器、11工控機、12 光纖、13狹縫、14光柵、15步進電機、16反光鏡、17光電倍增管、18二極體陣列檢測器、 19參比池。

【具體實施方式】
[0030] 下面結合附圖對本實用新型做進一步說明，但本實用新型並不局限於以下實施 例。
[0031] 如圖1所示，本實用新型提供的內置空白的光纖光譜儀包括光路部分、電路部分 和工控機11 ;其中，光路部分包括依次連接的脈衝電源控制器1、光源2、樣品池3、單色器4 和光檢測器5,電路部分包括均與工控機11相連接的光源控制電路6、光譜掃描控制電路7、 光譜數據採集分析系統8和時間分辨電路9,且光源控制電路6、光譜掃描控制電路7、光譜 數據採集分析系統8和時間分辨電路9均通過通訊控制器10與工控機11相連接。光源2、 參比池19、單色器4和光檢測器5順次連接。脈衝電源控制器1與光源控制電路6相連接， 該光源控制電路6控制脈衝電源控制器輸出脈衝和連續的光信號至光源2中；光源2與樣 品池3通過光纖相連接；當激發光通過光纖照射到樣品池3中的樣品上以後，通過單色器4 中的光柵或稜鏡，再進入光檢測器5中，其中，單色器4與光譜掃描控制電路7相連接。光 檢測器5分別與光譜採集分析系統8和時間分辨電路9相連接。
[0032] 本實用新型中光檢測器選擇為光電倍增管時，光路傳輸如圖2所示。可以調製的 光源2的激發光共通過光纖12,照射到樣品後，激發的螢光通過光纖的另一個埠到達狹 縫13後照射到單色器的光柵14上，經激發光和發射光分離。如果需要實現光譜掃描，可以 通過步進電機15控制光柵14的角度，單色後的發射光能夠通過反射鏡16照射到光電倍增 管17實現光檢測，同樣光纖12將激發光引入參比池19,激發參比的螢光通過單色器4後， 被光電倍增管17接受。
[0033] 本實用新型中光檢測器選擇為二極體陣列時，光路傳輸如圖3所示。可以調製的 光源2的激發光共通過光纖12,照射到樣品後，激發的螢光通過光纖的另一個埠到達狹 縫13後照射到單色器的光柵14上，經激發光和發射光分離，分離後的光譜照射到二極體陣 列檢測器18上獲得光譜信號，同樣光纖12將激發光引入參比池19,激發參比的螢光通過單 色器4後，被光二極體陣列17接受。
[0034] 利用本實用新型實現螢光光譜檢測的方法如下：
[0035] 通過光源控制電路，將光源設置為常開模式，在這個模式下，光源未被調製，是常 開狀態。通過步進電機控制光柵的轉動，進行光譜掃描。
【權利要求】
1. 一種內置空白的光纖光譜儀，其特徵在於：所述光纖光譜儀包括光路部分、參比池、 電路部分和工控機； 所述光路部分包括依次連接的光源控制器、光源、樣品池、單色器和光檢測器； 所述電路部分包括光源控制電路、光譜數據採集分析系統和時間分辨電路，所述光源 控制電路、所述光譜數據採集分析系統和所述時間分辨電路均與所述工控機相連接； 所述光源控制器與所述光源控制電路相連接；所述光檢測器分別與光譜數據採集分析 系統和所述時間分辨電路相連接； 所述光源、所述參比池、所述單色器和所述光檢測器依次連接。
2. 根據權利要求1所述的光纖光譜儀，其特徵在於：所述光源與所述樣品池之間通過 光纖相連接。
3. 根據權利要求2所述的光纖光譜儀，其特徵在於：所述光纖為多頭光纖。
4. 根據權利要求2或3所述的光纖光譜儀，其特徵在於：所述光纖維為石英光纖或玻 璃光纖。
5. 根據權利要求1或2所述的光纖光譜儀，其特徵在於：所述單色器與光譜掃描控制 電路相連接，所述光譜掃描控制電路與所述工控機相連接。
6. 根據權利要求5所述的光纖光譜儀，其特徵在於：所述光檢測器為光電倍增管； 所述單色器與步進電機相連接。
7. 根據權利要求5所述的光纖光譜儀，其特徵在於：所述光檢測器為二極體陣列檢測 器、光電池、光電二極體、光電二極體陣列或電子倍增器。
8. 根據權利要求1或2所述的光纖光譜儀，其特徵在於：所述光源控制電路、所述光譜 數據採集分析系統和所述時間分辨電路均通過通訊控制器與所述工控機相連接。
9. 根據權利要求1或2所述的光纖光譜儀，其特徵在於：所述光源為氘燈、氙燈、鎢燈、 汞燈、空心陰極燈、雷射光源或發光LED。
【文檔編號】G01N21/64GK203870023SQ201320744151
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2013年11月21日 優先權日:2013年11月21日
【發明者】郭寶元, 王會利, 陳錦輝, 高永鑫, 李建中 申請人:中國科學院生態環境研究中心