CN207215699U - 一种通用光谱分析*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种通用光谱分析***，该***包括光源、第一光路组件、样品池、第二光路组件和光谱分析模块，所述第一光路组件用于将光源产生的光谱分析光聚焦耦合进入样品池，所述第二光路组件用于将样品池射出的被样品池内的液体样品吸收后的透过光谱分析光耦合进入光谱分析模块；所述光谱分析模块包括狭缝、准直镜、平面光栅、聚焦镜和光电探测器；所述第二光路组件射出的透过光谱分析光依次经狭缝、准直镜、平面光栅、聚焦镜成像于所述光电探测器；本实用新型可广泛用于物质的光谱分析，特别是作为探测***用于液相色谱仪以及环境测量仪器等；并且可以有效地矫正光谱成像的像差，获得高像质的光谱,进而更准确地完成分析液体样品的工作。

Description

一种通用光谱分析***

技术领域

本实用新型涉及通用光谱分析仪器技术领域，具体涉及一种用于食品安全测量、环境与水质测量等的光谱探测分析***。

背景技术

目前,现有用于液相色谱仪的光谱测量***通过光源产生光谱分析光，并通过凹面聚焦光栅结构,对测试光进行色散和聚焦成像以便获得液体样品的相应吸收光谱，而完成对液体样品分析测量。如图1所示是现有的液相色谱仪所用的典型光谱测量***示意图。其中，101是光源、102是光源聚光镜、103是样品池、104是测试光的收集镜、105是狭缝、106是凹面聚焦光栅、107是线阵光电探测器。光源101发出光谱分析光，光源聚光镜102将光源101发出的光聚焦到样品池103的入射端，样品池103内充满的液体样品会对光源101发出的光进行吸收，此被液体样品吸收的光透过样品池103的出射端透射出去即为测试光，该测试光经测试光收集镜104的聚焦进入狭缝105，经过凹面聚焦光栅106的色散和聚焦成像于线阵107，便获得液体样品的相应吸收光谱，以对液体样品进行分析测量。此类光谱测量***的光谱成像的像差不易矫正，光谱成像质量低，凹面聚焦光栅的成本高；由光源、光源聚光镜、样品池、测试光的收集镜聚光镜所构成的照明、样品测量和光谱分析部分调试安装复杂，并容易受到温度和机械振动的影响。

实用新型内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本实用新型的主要目的在于提供一种可以有效地矫正光谱成像的像差，低成本且有较高的平面光栅反射率的通用光谱分析***。

为了实现上述技术目的，本实用新型具体采用以下技术方案：

本实用新型提供一种通用光谱分析***，包括光源、第一光路组件、样品池、第二光路组件和光谱分析模块，所述第一光路组件用于将所述光源产生的光谱分析光聚焦耦合进入所述样品池，所述第二光路组件用于将所述样品池射出的被样品池内的液体样品吸收后的透过光谱分析光耦合进入所述光谱分析模块；所述光谱分析模块包括狭缝、准直镜、平面光栅、聚焦镜和光电探测器；所述第二光路组件射出的透过光谱分析光依次经所述狭缝、准直镜、平面光栅、聚焦镜成像于所述光电探测器。

优选地，所述第一光路组件包括反射镜；所述反射镜位于所述光源的出射光路上，用于将所述光源产生的光谱分析光聚焦耦合进入所述样品池。

优选地，所述第一光路组件还包括第一光纤、第一光纤入射接头和第一光纤出射接头；所述第一光纤入射接头和第一光纤出射接头分别连接于所述第一光纤的两端；所述反射镜用于将所述光源产生的光谱分析光聚焦耦合进入所述第一光纤入射接头并经所述第一光纤传导至所述第一光纤出射接头；所述第一光纤出射接头用于将经所述第一光纤传导来的光谱分析光输出并耦合进入所述样品池。

优选地，所述第二光路组件包第二光纤、第二光纤入射接头和第二光纤出射接头，所述第二光纤入射接头和第二光纤出射接头分别连接于所述第二光纤的两端，所述第二光纤入射接头用于将所述样品池射出的透过光谱分析光耦合导入所述第二光纤并经所述第二光纤传导至所述第二光纤出射接头，所述第二光纤出射接头用于将所述第二光纤传导来的透过光谱分析光输出并耦合进入所述狭缝。

优选地，所述第二光路组件包括反射耦合镜，所述反射耦合镜设置于所述样品池的出射光路上，用于将所述样品池射出的透过光谱分析光耦合进入所述狭缝。

优选地，所述光谱分析模块采用交叉型切尼-特纳(Czerny-Turner)光谱分析模块或M型切尼-特纳(Czerny-Turner)光谱分析模块。

优选地，所述狭缝设置于所述第二光纤出射接头的出射端，所述第二光纤出射接头用于将所述样品池射出的透过光谱分析光耦合进入所述狭缝，所述准直镜设置于所述狭缝的出射光路上，用于将所述狭缝射出的透过光谱分析光准直后射出；所述平面光栅设置于所述准直镜的出射光路上，用于将所述准直镜准直后出射的透过光谱分析光进行衍射；所述聚焦镜设置于所述平面光栅的出射光路上，用于将所述平面光栅衍射后出射的透过光谱分析光聚焦成像于所述光电探测器。

优选地，所述光源采用氘灯,氙灯或钨灯。

优选地，所述光电探测器采用PDA光电探测器或CCD线阵光电探测器。

相比于现有技术，本实用新型的光谱分析***包括光源、第一光路组件、样品池、第二光路组件和光谱分析模块，所述第一光路组件用于将所述光源产生的光谱分析光聚焦耦合进入所述样品池，所述第二光路组件用于将所述样品池射出的被样品池内的液体样品吸收后的透过光谱分析光耦合进入所述光谱分析模块；所述光谱分析模块包括狭缝、准直镜、平面光栅、聚焦镜和光电探测器；所述第二光路组件射出的透过光谱分析光依次经所述狭缝、准直镜、平面光栅、聚焦镜成像于所述光电探测器；从而可以有效地矫正光谱成像的像差，获得高像质的光谱，进而更准确地完成液体样品的分析工作。

附图说明

图1为现有光谱测量***示意图

图2为本实用新型实施例1的光谱分析***示意图；

图3为本实用新型实施例1的光谱分析***另一示意图；

图4为本实用新型实施例2的光谱分析***示意图；

图5为本实用新型实施例3的光谱分析***示意图；

图6为本实用新型实施例4的光谱分析***示意图；

图7为本实用新型实施例5的光谱分析***示意图；

图8为本实用新型实施例6的光谱分析***示意图；

图9为本实用新型实施例7的光谱分析***示意图；

图10为本实用新型实施例8的光谱分析***示意图；

图11为本实用新型原理框图；

图12为本实用新型的氘灯光谱分析光。

图中：1、光源；2、样品池；3、光谱分析模块；31、狭缝；32、准直镜；33、平面光栅；34、聚焦镜；35、光电探测器；4、反射镜；5、第一光路组件；51、第一光纤入射接头；52、第一光纤出射接头；53、第一光纤；6、第二光路组件；61、第二光纤入射接头；62、第二光纤出射接头；63、第二光纤；7、反射耦合镜；101、光源；102、光源聚光镜；103、样品池；104、测试光收集镜；105、狭缝；106、凹面聚焦光栅；107、线阵光电探测器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供一种通用光谱分析***，该光谱分析***可作为探测***用于液相色谱仪和环境测量仪等，而液相色谱仪可以广泛用于食品安全等测量领域，环境测量仪则广泛用于环境及水质的测量等。

如图11所示，该光谱分析***包括光源、样品池、光谱分析模块和控制模块。其中，样品池是具有一个入射窗口和一个出射窗口的两个透明窗口光学腔体，用于盛放液体样品。光源用于产生光谱分析光，光谱分析光被耦合导入样品池内，经样品池内的液体样品吸收后的透过光谱分析光由样品池的出射窗口输出，该输出的透过光谱分析光被聚焦导入光谱分析模块进行液体样品的分析工作；而控制模块分别与光源和光谱分析模块相连，用于控制光源及光谱分析模块。

实施例1

如图2、图3所示，本实施例公开了一种通用光谱分析***，该***包括光源1、第一光路组件5、样品池2、第二光路组件6和光谱分析模块3。其中，第一光路组件5包括反射镜4、第一光纤53、第一光纤入射接头51和第一光纤出射接头52，第一光纤入射接头51和第一光纤出射接头52分别连接于第一光纤53的两端，并且第一光纤出射接头52位于样品池2的入射端。第二光路组件6包括第二光纤63、第二光纤入射接头61和第二光纤出射接头62，第二光纤入射接头61和第二光纤出射接头62分别连接于第二光纤63的两端。反射镜4位于光源1的出射光路上，用于将光源1产生的光谱分析光聚焦耦合进入第一光纤入射接头51并经第一光纤53传导至第一光纤出射接头52；第一光纤出射接头52用于将经第一光纤53传导来的光谱分析光输出并耦合进入样品池2。第二光纤入射接头61位于样品池2的出射端，用于将样品池2射出的被样品池内的液体样品吸收后透过光谱分析光耦合导入第二光纤63并经第二光纤63传导至第二光纤出射接头62。

光谱分析模块3采用交叉型切尼-特纳(Czerny-Turner)光谱分析模块，该光谱分析模块3包括狭缝31、准直镜32、平面光栅33、聚焦镜34和光电探测器35。其中，狭缝31设置于第二光纤出射接头62的出射端，通过第二光纤出射接头62将第二光纤63传导来的透过光谱分析光输出并耦合进入狭缝31。准直镜32设置于狭缝31的出射光路上，用于将狭缝31射出的透过光谱分析光准直后射出。平面光栅33设置于准直镜32的出射光路上，用于将准直镜32准直后出射的透过光谱分析光进行衍射；聚焦镜34设置于平面光栅33的出射光路上，用于将平面光栅33衍射后出射的透过光谱分析光聚焦成像于光电探测器35从而实现液体样品的分析工作。

在本实施例中，光源1由氘灯作为光源提供从紫外光到可见光的波长为180nm-640nm的连续光谱的分析光，而光电探测器采用PDA光电探测器。而在其它实施例中，光源1也可以由钨灯作为光源提供可见光到近红外线的波长为约380nm-2500nm的连续光谱的分析光，或者光源1由氙灯作为光源；而光电探测器也可以采用CCD线阵光电探测器。

相比之下某些现有技术采用的LED组合光源，不能形成连续光谱，特别是在紫外光和近红外光处(食品测量常用这两部分的连续光谱进行分析)，并且LED中心波长也不够稳定，不适合用于普遍的食品测量，特别是有关微量成份的测量。

而氘灯发出分析光是从紫外光到可见光的波长约为180nm-640nm的连续光谱，此连续光谱可以用于液相色谱仪以满足紫外光谱测量食品的要求。当采用反射镜4将光源氘灯发出的光谱分析光聚焦藕合进入第一光纤53的第一光纤入射接头51时可以消除色差。而如果采用其他聚光镜，如透镜将光源氘灯发出的光谱分析光聚焦藕合进入第一光纤53的第一光纤入射接头51会产生色差，最终会引起很大测量误差。可见采用透镜将光谱分析光聚焦藕合进入第一光纤53的第一光纤入射接头51的方法不太适合用于食品测量。如图12所示为本实用新型氘灯的光谱分析光。

另外，通过光纤来传导光谱分析光，可以使光源1与光谱分析模块3隔开一定距离安装，以减少光源1产生的热量对光谱分析模块3的影响，其温度稳定性和机械振动稳定性都较好；同时利用光纤连接光源1与样品池2及样品池2与光谱分析模块3，方便调试安装。

实施例2

如图4所示，本实施例的光谱分析***的结构与实施例1的基本相同，其区别仅在于，在本实施例中，第二光路组件6包括反射耦合镜7，反射耦合镜7设置于样品池2的出射光路上，用于将样品池2射出的透过光谱分析光耦合进入狭缝31。该实施例通过光纤来传导光谱分析光，可以使光源1与光谱分析模块3隔开一定距离安装，以减少光源1氘灯产生的热量对与光谱分析模块3的影响；同时,利用光纤连接光源1和样品池2，方便调试安装。

实施例3

如图5所示，本实施例的光谱分析***的结构与实施例1的基本相同，其区别仅在于，第一光路组件5仅包括反射镜4；反射镜4位于光源1的出射光路上，用于将光源1产生的光谱分析光直接聚焦耦合进入样品池2。该实施例通过光纤来传导光谱分析光，可以使光源1与光谱分析模块3隔开一定距离安装，以减少光源氘灯产生的热量对与光谱分析模块3的影响。同时,利用光纤连接液体样品池2和光谱分析模块3，方便调试安装。

实施例4

如图6所示，本实施例的光谱分析***的结构与实施例1的基本相同，其区别仅在于，第一光路组件5仅包括反射镜4，第二光路组件6包括反射耦合镜7。反射镜4位于光源1的出射光路上，用于将光源1产生的光谱分析光直接聚焦耦合进入样品池2，反射耦合镜7设置于样品池2的出射光路上，用于将样品池2射出的透过光谱分析光耦合进入狭缝31。该实施例的光谱分析***占用空间小，方便携带，适用于要求小体积且有冷却条件的环境。

实施例5

如图7所示，本实施例的光谱分析***的结构与实施例1的基本相同，其区别仅在于，在本实施例中，光谱分析模块采用M型切尼-特纳(Czerny-Turner)光谱分析模块，该光谱分析模块包括狭缝31、准直镜32、平面光栅33、聚焦镜34和光电探测器35。其中，狭缝31设置于第二光纤出射接头62的出射端，通过第二光纤出射接头62将第二光纤63传导来的透过光谱分析光输出并耦合进入狭缝31。准直镜32设置于狭缝31的出射光路上，用于将狭缝31射出的透过光谱分析光准直后射出。平面光栅33设置于准直镜32的出射光路上，用于将准直镜32准直后出射的透过光谱分析光进行衍射；聚焦镜34设置于平面光栅33的出射光路上，用于将平面光栅33衍射后出射的透过光谱分析光聚焦成像于光电探测器35从而实现液体样品的分析工作。

实施例6

如图8所示，本实施例的光谱分析***的结构与实施例5的基本相同，其区别仅在于，在本实施例中，第二光路组件6包括反射耦合镜7，反射耦合镜7设置于样品池2的出射光路上，用于将样品池2射出的透过光谱分析光耦合进入狭缝31。该实施例通过光纤来传导光谱分析光，可以使光源1与光谱分析模块3隔开一定距离安装，以减少光源氘灯产生的热量对光谱分析模块3的影响；同时,利用光纤连接光源1和样品池2，方便调试安装。

实施例7

如图9所示，本实施例的光谱分析***的结构与实施例5的基本相同，其区别仅在于，第一光路组件5仅包括反射镜4；反射镜4位于光源1的出射光路上，用于将光源1产生的光谱分析光直接聚焦耦合进入样品池2。该实施例通过光纤来传导光谱分析光，可以使光源1与光谱分析模块3隔开一定距离安装，以减少光源氘灯产生的热量对光谱分析模块3的影响。同时,利用光纤连接液体样品池2和光谱分析模块3，方便调试安装。

实施例8

如图10所示，本实施例的光谱分析***的结构与实施例5的基本相同，其区别仅在于，第一光路组件5仅包括反射镜4，第二光路组件6包括反射耦合镜7。反射镜4位于光源1的出射光路上，用于将光源1产生的光谱分析光直接聚焦耦合进入样品池2，反射耦合镜7设置于样品池2的出射光路上，用于将样品池射出的透过光谱分析光耦合进入狭缝31。该实施例的光谱分析***占用空间小，方便携带，适用于要求小体积且有冷却条件的环境。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种通用光谱分析***，其特征在于，包括光源、第一光路组件、样品池、第二光路组件和光谱分析模块，所述第一光路组件用于将所述光源产生的光谱分析光聚焦耦合进入所述样品池，所述第二光路组件用于将所述样品池射出的被样品池内的液体样品吸收后的透过光谱分析光耦合进入所述光谱分析模块；所述光谱分析模块包括狭缝、准直镜、平面光栅、聚焦镜和光电探测器；所述第二光路组件射出的透过光谱分析光依次经所述狭缝、准直镜、平面光栅、聚焦镜成像于所述光电探测器。

2.根据权利要求1所述一种通用光谱分析***，其特征在于，所述第一光路组件包括反射镜；所述反射镜位于所述光源的出射光路上，用于将所述光源产生的光谱分析光聚焦耦合进入所述样品池。

3.根据权利要求2所述一种通用光谱分析***，其特征在于，所述第一光路组件还包括第一光纤、第一光纤入射接头和第一光纤出射接头；所述第一光纤入射接头和第一光纤出射接头分别连接于所述第一光纤的两端；所述反射镜用于将所述光源产生的光谱分析光聚焦耦合进入所述第一光纤入射接头并经所述第一光纤传导至所述第一光纤出射接头；所述第一光纤出射接头用于将经所述第一光纤传导来的光谱分析光输出并耦合进入所述样品池。

4.根据权利要求2或3所述一种通用光谱分析***，其特征在于，所述第二光路组件包第二光纤、第二光纤入射接头和第二光纤出射接头，所述第二光纤入射接头和第二光纤出射接头分别连接于所述第二光纤的两端，所述第二光纤入射接头用于将所述样品池射出的透过光谱分析光耦合导入所述第二光纤并经所述第二光纤传导至所述第二光纤出射接头，所述第二光纤出射接头用于将所述第二光纤传导来的透过光谱分析光输出并耦合进入所述狭缝。

5.根据权利要求2或3所述一种通用光谱分析***，其特征在于，所述第二光路组件包括反射耦合镜，所述反射耦合镜设置于所述样品池的出射光路上，用于将所述样品池射出的透过光谱分析光耦合进入所述狭缝。

6.根据权利要求4所述一种通用光谱分析***，其特征在于，所述光谱分析模块采用交叉型切尼-特纳光谱分析模块或M型切尼-特纳光谱分析模块。

7.根据权利要求5所述一种通用光谱分析***，其特征在于，所述光谱分析模块采用交叉型切尼-特纳光谱分析模块或M型切尼-特纳光谱分析模块。

8.根据权利要求4所述一种通用光谱分析***，其特征在于，所述狭缝设置于所述第二光纤出射接头的出射端，所述第二光纤出射接头用于将所述样品池射出的透过光谱分析光耦合进入所述狭缝，所述准直镜设置于所述狭缝的出射光路上，用于将所述狭缝射出的透过光谱分析光准直后射出；所述平面光栅设置于所述准直镜的出射光路上，用于将所述准直镜准直后出射的透过光谱分析光进行衍射；所述聚焦镜设置于所述平面光栅的出射光路上，用于将所述平面光栅衍射后出射的透过光谱分析光聚焦成像于所述光电探测器。

9.根据权利要求1所述一种通用光谱分析***，其特征在于，所述光源采用氘灯,氙灯或钨灯。

10.根据权利要求1所述一种通用光谱分析***，其特征在于，所述光电探测器采用PDA光电探测器或CCD线阵光电探测器。