CN1007010B - 分光光度计 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及使电机减速，并直接使衍射光栅旋转的分光光度计。当设衍射光栅的间距基准值为N条/毫米时，可以从N±n条/毫米(n＝0，1，2……)的2n+1种之中，任意选择光栅间距数据，以作为运算的参变量，而此参变量则是从光栅驱动电机的旋转量计算出波长的计算方式所设定的。通过实际的校正动作，可以确定此2n+1种光栅间距之中的一种间距。根据本发明，即使采用结构简单的直接驱动式分光光度计，也能提供可测定高精度波长的产品。
Description
本发明涉及降低电机转速，使衍射光栅直接转动方式的分光光度计。
以前，使用衍射光栅的分光器的衍射光栅驱动方式采用的是正弦规机构。采用这种方法的优点是正弦规进给丝杆的转动量，即驱动电机的转动量与波长成线性关系，其缺点是结构复杂。最近，分光光度计的控制已开始使用计算机，在这种情况下，即使衍射光栅驱动电机的转动量与波长的关系是非线性的，也可根据电机的旋动量通过计算求得波长，因此从简化机械结构出发采用了电机直接驱动衍射光栅的直接驱动方式。
可是，衍射光栅的光栅间距，对于每个光栅来讲，多少有些误差，这在使用正弦规结构的分光光度计中，是由调节正弦规的长度来修正的，电机的转动量表示的就是真实的波长。但是，在以电机直接驱动衍射光栅的分光光度计中，因为没有修正每个衍射光栅光栅间距误差的结构，所以，当衍射光栅的间距与设计值不同时，显示出的波长中包含着误差，结果，采用这种方法的分光光度计的波长精度很低。
本发明提供了一种在降低电机转速，并直接驱动衍射光栅的分光光度计中，修正每个衍射光栅的光栅间距误差的修正方法。
图1是本发明一实施例的数据处理控制***框图。
图2是波长驱动机构的平面图。
图3是计算衍射光栅波长的说明图。
当设衍射光栅光栅间距的基准值为N条/毫米时，可以从N±n条/毫米（n＝0，1，2……）的2n+1种光栅间距中任意选择作为计算参变量的光栅间距值，而该计算参变量则是由衍射光栅驱动电机的转
动量计算出波长的计算方式所设定的。用实际的校正动作可以确定这2n+1种光栅间距中的一种。
在图3中，设衍射光栅以座标原点为中心，围绕与纸面垂直的轴转动。衍射光栅的入射光与y轴成α角，衍射光在入射光的另一侧与y轴成α角，被反射后衍射。这里，衍射光栅的光栅面与x轴平行时的衍射光是0级光，光栅的这个位置相当于波长为0。衍射光栅1仅仅从这个位置转动θ角时的衍射光的波长λ由
λ＝2dcosαsinθ（只取第一级）
给出，这里d是光栅常数。在上式中，θ是和电机转动量成比例的角，光栅常数因为是每1mm上光栅条纹数的倒数，所以当设电机减速比为A，电机转动量为φ时，由
λ＝ 2/(N) CosαsinAφ……（1）
式，根据电机转动量可以算出波长。作为进行这种运算的电路中的参数N，予先准备N±n的2n+1种数据。如果根据校正而指定其中一个数据时，就可以从电机的转动角度准确算出波长。
图1给出了本发明一实施例的测定和控制***;图2给出了机械部分。在图2中，G是扇形齿轮，在其转动轴上固定着衍射光栅1，与扇形齿轮G齿合的小齿轮g由脉冲电机M驱动而旋转，P是分光器检测波长原点用的光电检测器，当衍射光栅1与图3中X轴平行时，扇形齿轮G的端部可由上述光电检测器检测出。
在图1中，1是衍射光栅，2是分光器，M是衍射光栅驱动脉冲电机、3是光源、4是样品盒，5是光检测器，6是前置放大器，7是A/D转换器，8是控制装置和处理测定数据等的计算机，9是显示测定结果的显示装置。计算机8将脉冲信号输送给脉冲电机驱动电路10，驱动脉冲电机M，进行分光器的波长扫描，同时，计算出此脉冲，从而
算出分光器的波长。
关于分光器的波长，计算机8直接取得的数据是上述脉冲电机驱动用脉冲的计数值，此计数值是前述（1）式中的φ，由（1）式算出波长λ。此计算正如（1）式所示，衍射光栅的光栅间距N作为参变量是必要的。此参变量作为3彼特数据而输入计算机8。11是此参变量输入部分，3个开关S1～S3的固定接点分别通过负载电阻γ接在+V电源上。同时，将此固定接点上的高电平或低电平接入计算机8。开关S1对应于指定的正，负;S2对应于数1;S3对应于数2。S1～S3的通、断组合可以设定0，±1，±2，±3七种数据。当参变量输入部分所设定的数据为0时，计算机8将前述（1）式的N作为衍射光栅的标准光栅间距，计算出波长;对应于参变量输入部分的设定数据±n，计算机8将N±n条/mm作为（1）式的N，计算出波长。衍射光栅即使是将公称光栅间距定为N条/mm，而制成的，它也会在N-3至N+3范围内变化。因此，在装配分光光度计或更换衍射光栅时，对波长的校正，是把衍射光栅的光栅间距作为标准值，测出已知波长的辉线光谱，根据显示装置上的波长值与真实的波长值的偏差，进行逆运算，算出光栅间距，从而决定在参变量输入部所设定的数据。
计算机8在波长校正模式中的动作如下：有两种方法可以考虑：一种是，首先确定0级光的位置，然后，求氘灯的656.1nm辉线的位置，以校正波长;另一种是，求氘灯的656.1nm和486.0nm两条辉线的位置，以校正波长。在利用0级光的情况下，首先，由图2中所示的位置检测装置P测出衍射光栅的大致位置，接着，在0级光附近进行峰值检查，求得0级光的位置。然后，在656.1nm光附近进行峰值检查，求得656.1nm光的位置。根据0级光和656.1nm辉线间的衍射光栅转动角Aφ，由
N＝ 2/(λ) CoSαSinAφ
式，求条纹数N，并显示出来。根据此显示选择开关S1～S3。以后，每当接通电源时，就可通过峰值检查仅仅求出0级光波的位置，读出S1～S3的开关状态，以求出波长。
如果利用氘灯的两条辉线，则校正方法如下：在由图2所示的位置检测装置P求出衍射光栅的大致位置后，求656.1nm和486.0nm两条辉线的位置。这种情况下，因为不能根据0级光的位置求得两条辉线转角的绝对值，而只能求得两条辉线间的转角差△Aφ。所以，从此值不能求衍射光栅的条纹数N。但是，可以予先计算对应于N＝N±1，±2，±3，+0时两辉线位置的衍射光栅转角差，所以，当显示值为△Aφ时，就可以知道怎样设定修正条数N误差的开关S1～S3。这样设定的开关S1～S3，因为表示的是衍射光栅条纹数N的实际值，所以，以后每当接通电源时，只确定656.1nm辉线位置，从开关的设定状态知道N的数值，从而计算出波长。
上述实施例，是根据电机驱动脉冲的计数值计算出波长的，而脉冲计数和波长的关系表是根据各光栅间距N±n（n＝0，1，2，3）制成，并贮存于ROM中，可以任意选择。另外，在结构上可以精密地测出波长原点时，仅仅只用一条已知波长辉线的光谱就能校正波长。
如果采用本发明，即使是采用构造简单的直接驱动式分光光度计，也可以得到高精度波长值。
Claims (1)
- 一种分光光度计，包括一个光源，一个包括衍射光栅和驱动该衍射光栅的电机的分光器，以在该分光器的出射狭缝处提供一束单色光，一个盛有待分析样品的样品盒，使所述单色光照射到所述样品盒上，一个检测来自所述样品的光的光电检测器，以产生相应的电信号，一个显示所述波长的显示单元，其特征在于还包括：一个数据处理器，用于根据预定的函数关系从所述电机的转动量来得到所述单色光的波长，一个输入单元，用于设定一个参数相应于所述衍射光栅的标称光栅常数与实际光栅常数之间的差，所述数据处理器根据已经用所述输入单元中设定的所述参数修正过的标称光栅常数来得到所述波长。
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