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一種內(nèi)置空白的光纖光譜儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種內(nèi)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(jī)；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(cè)器；所述電路部分包括光源控制電路、光譜數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)和時(shí)間分辨電路，所述光源控制電路、所述光譜數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)和所述時(shí)間分辨電路均與所述工控機(jī)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(cè)器分別與光譜數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)和所述時(shí)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(cè)器依次連接。本實(shí)用新型具有體積小，攜帶方便，應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)靈活，成本低的優(yōu)勢(shì)，可以方便地對(duì)樣品進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和監(jiān)控。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種內(nèi)置空白的光纖光譜儀。 一種內(nèi)置空白的光纖光譜儀

【背景技術(shù)】
[0002] 熒光是指某些化合物在受一定波長(zhǎng)的光激發(fā)后，在極短時(shí)間內(nèi)發(fā)射出波長(zhǎng)大于激 發(fā)光波長(zhǎng)的光。利用這一現(xiàn)象，可以對(duì)這一類化合物實(shí)現(xiàn)高靈敏度的檢測(cè)，熒光檢測(cè)技術(shù)在 醫(yī)療，農(nóng)藥殘留和環(huán)境研究中有越來越多的應(yīng)用。熒光檢測(cè)是一種非接觸的間接光譜技術(shù)， 靈敏度高，特異性好。近年來，一些研究者也開發(fā)了基于熒光檢測(cè)技術(shù)的農(nóng)藥檢測(cè)儀器，例 如，Richard等用光纖熒光免疫檢測(cè)法測(cè)定了二氯苯氧基乙酸在水中的殘留，檢測(cè)靈敏度達(dá) 0. 68X 1(Γ4 μ g/L ;Renee等研制了野外便攜式三維熒光光譜儀，獲得了多環(huán)芳烴PAHs的三 維熒光譜圖，測(cè)量波長(zhǎng)范圍為220nm?950nm，最低檢測(cè)限達(dá)到了 1·6Χ10_4μ g/L ;P印per 等利用激光誘導(dǎo)和錐形透光技術(shù)研制了一種多通道光纖熒光檢測(cè)系統(tǒng)，并將其用于現(xiàn)場(chǎng) 測(cè)定土壤表面污染物，他設(shè)計(jì)了專用的光纖探頭即可以表面測(cè)量，也可以進(jìn)行土壤內(nèi)部測(cè) 量，并利用光柵分光和CCD光譜成像，能一次獲取二維或三維熒光光譜，光譜范圍為300? 450nm光譜范圍。激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)由于采用了激光這一強(qiáng)光源作為激發(fā)光，將會(huì)為檢測(cè)提 供更高的靈敏度。
[0003] 熒光光纖光譜技術(shù)，因其使用方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在環(huán)境污染物分析、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和環(huán) 境分析，有很強(qiáng)的應(yīng)用前景。但是其在應(yīng)用過程中，為了實(shí)現(xiàn)其便攜性的要求，其檢測(cè)靈敏 度、準(zhǔn)確度和重現(xiàn)性是需要客服的難題。同時(shí)，因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)前處理?xiàng)l件有限，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際樣品基 質(zhì)的復(fù)雜性，而且現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境也比較惡劣，環(huán)境、基質(zhì)和線路的漂移，對(duì)其檢測(cè)的結(jié)果會(huì)造成 一定的影響。引起波動(dòng)的原因主要有：1、光源的波動(dòng)和變化。光源的波動(dòng)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(fā)光的過程中，光強(qiáng)度都有波動(dòng)；2、 光電轉(zhuǎn)化器，無論是光電池、光電倍增管、光電二極管、二極管陣列的響應(yīng)，在預(yù)熱、工作中 存在著波動(dòng)；3、光源驅(qū)動(dòng)線路的波動(dòng)；光源驅(qū)動(dòng)電路是因?yàn)殡娮悠骷念A(yù)熱、熱穩(wěn)定性等 方面的問題；4、信號(hào)采集線路波動(dòng)；5、放大電路波動(dòng)；6、環(huán)境溫度、濕度等波動(dòng)。
[0004] 同時(shí)，熒光光纖光譜儀在現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用中，由于樣品無法進(jìn)行深度的前處理，基質(zhì)干 擾嚴(yán)重定量和定性分析；定量分析中，采用內(nèi)標(biāo)法，比較困難，而采用外標(biāo)法的話，如果采用 預(yù)先錄入的標(biāo)準(zhǔn)曲線的話，儀器波動(dòng)帶來的干擾很大，而采用現(xiàn)場(chǎng)制作標(biāo)準(zhǔn)曲線的方法的 話，操作和處理的工作量巨大，現(xiàn)場(chǎng)操作困難。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 本實(shí)用新型的目的是提供一種內(nèi)置空白的光纖光譜儀，提升將采用內(nèi)置的標(biāo)準(zhǔn)溶 液，作為校正，通過多通道光纖和專門的設(shè)置的參比和空白溶液。
[0006] 本實(shí)用新型所提供的一種內(nèi)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(jī)；
[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(cè)器；
[0008] 所述電路部分包括光源控制電路、光譜數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)和時(shí)間分辨電路，所述 光源控制電路、所述光譜數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)和所述時(shí)間分辨電路均與所述工控機(jī)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(cè)器分別與光譜數(shù)據(jù)采集 分析系統(tǒng)和所述時(shí)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(cè)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(fā)樣品池中樣品的熒光。
[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(jī)相連接。
[0015] 所述的光纖光譜儀中，所述光檢測(cè)器可為光電倍增管；
[0016] 所述單色器與步進(jìn)電機(jī)相連接。
[0017] 所述的光纖光譜儀中，所述光檢測(cè)器可為二極管陣列檢測(cè)器、光電池、光電二極 管、光電二極管陣列或電子倍增器。
[0018] 所述的光纖光譜儀中，所述光源控制電路、所述光譜數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)和所述時(shí) 間分辨電路均通過通訊控制器與所述工控機(jī)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、激光光 源或發(fā)光LED。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果為：
[0021] 1)本實(shí)用新型內(nèi)置了校正標(biāo)準(zhǔn)溶液池(參比池)，通過儀器自身攜帶標(biāo)準(zhǔn)溶液，以 降低通過外部調(diào)準(zhǔn)溶液的方式，帶來在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中的繁瑣和偏差；
[0022] 2)本實(shí)用新型利用光纖技術(shù)，并將其應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；
[0023] 3)本實(shí)用新型采用光纖掃描，克服了因樣品移動(dòng)不便所帶來的問題。
[0024] 本實(shí)用新型具有體積小，攜帶方便，應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)靈活，成本低的優(yōu)勢(shì)，可以方便地對(duì) 樣品進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和監(jiān)控。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 圖1為本實(shí)用新型的內(nèi)置空白參比的光纖光譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 圖2為本實(shí)用新型中光檢測(cè)器為光電倍增管的光路圖。
[0027] 圖3為本實(shí)用新型中光檢測(cè)器為二極管整列檢測(cè)器的光路圖。
[0028] 圖中各標(biāo)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(cè)器、6光源控制電路、7光譜 掃描控制電路、8光譜數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)、9時(shí)間分辨電路、10通訊控制器、11工控機(jī)、12 光纖、13狹縫、14光柵、15步進(jìn)電機(jī)、16反光鏡、17光電倍增管、18二極管陣列檢測(cè)器、 19參比池。

【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明，但本實(shí)用新型并不局限于以下實(shí)施 例。
[0031] 如圖1所示，本實(shí)用新型提供的內(nèi)置空白的光纖光譜儀包括光路部分、電路部分 和工控機(jī)11 ;其中，光路部分包括依次連接的脈沖電源控制器1、光源2、樣品池3、單色器4 和光檢測(cè)器5,電路部分包括均與工控機(jī)11相連接的光源控制電路6、光譜掃描控制電路7、 光譜數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)8和時(shí)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(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)8和時(shí)間分辨電路9均通過通訊控制器10與工控機(jī)11相連接。光源2、 參比池19、單色器4和光檢測(cè)器5順次連接。脈沖電源控制器1與光源控制電路6相連接， 該光源控制電路6控制脈沖電源控制器輸出脈沖和連續(xù)的光信號(hào)至光源2中；光源2與樣 品池3通過光纖相連接；當(dāng)激發(fā)光通過光纖照射到樣品池3中的樣品上以后，通過單色器4 中的光柵或棱鏡，再進(jìn)入光檢測(cè)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(cè)器5分別與光譜采集分析系統(tǒng)8和時(shí)間分辨電路9相連接。
[0032] 本實(shí)用新型中光檢測(cè)器選擇為光電倍增管時(shí)，光路傳輸如圖2所示?？梢哉{(diào)制的 光源2的激發(fā)光共通過光纖12,照射到樣品后，激發(fā)的熒光通過光纖的另一個(gè)端口到達(dá)狹 縫13后照射到單色器的光柵14上，經(jīng)激發(fā)光和發(fā)射光分離。如果需要實(shí)現(xiàn)光譜掃描，可以 通過步進(jìn)電機(jī)15控制光柵14的角度，單色后的發(fā)射光能夠通過反射鏡16照射到光電倍增 管17實(shí)現(xiàn)光檢測(cè)，同樣光纖12將激發(fā)光引入?yún)⒈瘸?9,激發(fā)參比的熒光通過單色器4后， 被光電倍增管17接受。
[0033] 本實(shí)用新型中光檢測(cè)器選擇為二極管陣列時(shí)，光路傳輸如圖3所示?？梢哉{(diào)制的 光源2的激發(fā)光共通過光纖12,照射到樣品后，激發(fā)的熒光通過光纖的另一個(gè)端口到達(dá)狹 縫13后照射到單色器的光柵14上，經(jīng)激發(fā)光和發(fā)射光分離，分離后的光譜照射到二極管陣 列檢測(cè)器18上獲得光譜信號(hào)，同樣光纖12將激發(fā)光引入?yún)⒈瘸?9,激發(fā)參比的熒光通過單 色器4后，被光二極管陣列17接受。
[0034] 利用本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)熒光光譜檢測(cè)的方法如下：
[0035] 通過光源控制電路，將光源設(shè)置為常開模式，在這個(gè)模式下，光源未被調(diào)制，是常 開狀態(tài)。通過步進(jìn)電機(jī)控制光柵的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行光譜掃描。
【權(quán)利要求】
1. 一種內(nèi)置空白的光纖光譜儀，其特征在于：所述光纖光譜儀包括光路部分、參比池、 電路部分和工控機(jī)； 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(cè)器； 所述電路部分包括光源控制電路、光譜數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)和時(shí)間分辨電路，所述光源 控制電路、所述光譜數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)和所述時(shí)間分辨電路均與所述工控機(jī)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(cè)器分別與光譜數(shù)據(jù)采集分析 系統(tǒng)和所述時(shí)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(cè)器依次連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光譜儀，其特征在于：所述光源與所述樣品池之間通過 光纖相連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖光譜儀，其特征在于：所述光纖為多頭光纖。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光纖光譜儀，其特征在于：所述光纖維為石英光纖或玻 璃光纖。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖光譜儀，其特征在于：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(jī)相連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的光纖光譜儀，其特征在于：所述光檢測(cè)器為光電倍增管； 所述單色器與步進(jìn)電機(jī)相連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的光纖光譜儀，其特征在于：所述光檢測(cè)器為二極管陣列檢測(cè) 器、光電池、光電二極管、光電二極管陣列或電子倍增器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖光譜儀，其特征在于：所述光源控制電路、所述光譜 數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)和所述時(shí)間分辨電路均通過通訊控制器與所述工控機(jī)相連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖光譜儀，其特征在于：所述光源為氘燈、氙燈、鎢燈、 汞燈、空心陰極燈、激光光源或發(fā)光LED。
【文檔編號(hào)】G01N21/64GK203870023SQ201320744151
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】郭寶元, 王會(huì)利, 陳錦輝, 高永鑫, 李建中 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心