專(zhuān)利名稱:磷光光譜測(cè)定法的制作方法
本發(fā)明所涉及的是磷光光譜儀，特別涉及的是，能適當(dāng)縮小其尺寸并提高其靈敏度的磷光光譜儀。
磷光光譜儀測(cè)定法是用來(lái)測(cè)量由激發(fā)光照射樣品時(shí)所產(chǎn)生的磷光的一種方法，它比熒光測(cè)定法具有更高靈敏度的優(yōu)點(diǎn)。
磷光光譜儀包含有一個(gè)斬光器，該斬光器放在光源和熒光光譜儀激發(fā)側(cè)的分光計(jì)之間，這已在美國(guó)專(zhuān)利號(hào)為4，299，486的文獻(xiàn)中公開(kāi)。
通常的磷光光譜儀需要有一對(duì)分光計(jì);其中之一作為激發(fā)側(cè)分光計(jì)，它從光源中分出某段譜的光，并將此激發(fā)光照射在樣品上，另一個(gè)為磷光側(cè)分光計(jì)，是為收取由樣品發(fā)射的磷光光譜，其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、龐大笨重。
本發(fā)明的目的是提供一個(gè)磷光光譜儀，它用單個(gè)分光計(jì)就能夠測(cè)定磷光光譜，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小。
在這個(gè)磷光光譜儀中，只有當(dāng)允許光通過(guò)斬光器時(shí)，激發(fā)光才照射在樣品上。而另一方面，即便是激發(fā)光被斬光器所阻斷，磷光仍會(huì)連續(xù)不斷地從樣品上發(fā)射出來(lái)，然而，當(dāng)光通過(guò)斬光器時(shí)，由激發(fā)光照射在樣品上所引起的漫散光會(huì)疊加在磷光上。結(jié)果，僅在斬光器工作之時(shí)，從樣品發(fā)射出的磷光才是唯一能利用的光。
通常的磷光光譜儀只有當(dāng)斬光器允許光通過(guò)時(shí)才能使用激發(fā)側(cè)分光計(jì)，而磷光側(cè)分光計(jì)只有當(dāng)光實(shí)際上被阻斷時(shí)才能工作。這一不便點(diǎn)在本發(fā)明中得到克服。本發(fā)明是采用單個(gè)分光計(jì)的裝置，該光度計(jì)在當(dāng)光通過(guò)斬光器時(shí)作為激發(fā)側(cè)分光計(jì)，而當(dāng)光被斬光器阻斷時(shí)用作磷光側(cè)分計(jì)。
結(jié)果，磷光可用單個(gè)分光計(jì)來(lái)測(cè)量，從而簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，減小了磷光光譜儀的尺寸。
圖1所示為按本發(fā)明實(shí)施磷光光譜儀的結(jié)構(gòu)圖。
圖2到圖4所示為各種不同分光計(jì)實(shí)施詳圖。
圖5a和圖5b是說(shuō)明光測(cè)量靈敏度的圖。
圖6和圖7是本發(fā)明實(shí)施的磷光光譜儀的其它構(gòu)圖。
在圖1中，從光源10所發(fā)射出的光通過(guò)聚光裝置12，聚合后的光A經(jīng)過(guò)斬光器14，周期性地導(dǎo)向分光計(jì)16。被分光計(jì)16所拾取出的波長(zhǎng)已予先確定的光，作為激發(fā)光B，通過(guò)聚光裝置18照射在樣品20上。當(dāng)樣品20被激發(fā)經(jīng)過(guò)某一予先已定的時(shí)間后，從光源10發(fā)出的光波斬光器14所阻斷，此時(shí)分光計(jì)16開(kāi)啟到用于磷光測(cè)量。由于激發(fā)光B的照射，樣品20上所發(fā)出的磷光C通過(guò)聚光裝置18進(jìn)入分光計(jì)16，其持續(xù)的時(shí)間周期正好是斬光器14阻斷光的時(shí)間。導(dǎo)入分光計(jì)16的磷光C被色散成一般光譜，予先已知其波長(zhǎng)的光D通過(guò)聚光裝置22，被收集到探測(cè)器，在這里磷光被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)E。這個(gè)電信號(hào)E被送到信號(hào)處理系統(tǒng)26，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
圖2示出了分光計(jì)16的詳細(xì)情況，一個(gè)在光源側(cè)的狹縫16A和一個(gè)在樣品側(cè)的狹縫16B被固定在羅蘭(Rowlond)環(huán)上。激發(fā)光B的波長(zhǎng)可以通過(guò)凹面衍射光柵16C的旋轉(zhuǎn)來(lái)調(diào)節(jié)。另一方面，磷光C的波長(zhǎng)可通過(guò)一個(gè)臂28圍繞凹面衍射光柵16C旋轉(zhuǎn)來(lái)調(diào)置。在臂28上裝有檢測(cè)狹縫30，聚光裝置22和檢測(cè)器24。檢測(cè)狹縫30離開(kāi)凹面衍射光柵中心的距離等于羅蘭園直徑。被凹面衍射光柵16C所衍射的磷光光譜成份在檢測(cè)狹縫30處被進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
現(xiàn)在來(lái)解釋凹面衍射光柵16C和臂28之間的關(guān)系。對(duì)樣品側(cè)狹縫16B來(lái)的光的入口角度來(lái)看，臂28總是要求應(yīng)置于激發(fā)光波長(zhǎng)的長(zhǎng)波側(cè)。因此，隨著凹面衍射光柵16C的旋轉(zhuǎn)，臂28也順應(yīng)旋轉(zhuǎn)相同的角度，但是臂28被鎖定不能向著激發(fā)光波長(zhǎng)的短波側(cè)運(yùn)動(dòng)。這樣，臂28就允許向著激發(fā)光的長(zhǎng)波側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，這就使磷光光譜的測(cè)量有可能實(shí)現(xiàn)。假如采用在圖2中示出的分光計(jì)，那么就能選擇到理想的激發(fā)光波長(zhǎng)和磷光波長(zhǎng)，而且獲得具有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)和尺寸小的磷光光譜儀。
分光計(jì)的另一個(gè)實(shí)施例已在圖3中示出。在光源側(cè)的一個(gè)窄縫16A，一個(gè)樣品側(cè)窄縫16B和一個(gè)探測(cè)器陣列32安排在羅蘭環(huán)上，輻照在樣品上的激發(fā)光B的波長(zhǎng)可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)凹面衍射光柵16C來(lái)選擇。從樣品所發(fā)射出的磷光C在凹面衍射光柵16C上產(chǎn)生衍射，并聚焦在探測(cè)器陣列32上，所以有可能同時(shí)獲得光譜分布。與探測(cè)器陣列32的每一個(gè)元件相關(guān)聯(lián)的波長(zhǎng)，隨著凹面衍射光柵16C的旋轉(zhuǎn)而變化，根據(jù)其變化在信號(hào)處理系統(tǒng)上進(jìn)行處理。在圖3中示出的分光計(jì)的使用，實(shí)現(xiàn)了磷光光譜儀的高速光測(cè)量能力。
圖4又示出了另一種分光計(jì)。一個(gè)凹面衍射光柵16C，一個(gè)在光源側(cè)的狹縫16A，一個(gè)探測(cè)側(cè)的狹縫30和一個(gè)樣品側(cè)的狹縫16B牢固地安裝在羅蘭環(huán)上。假設(shè)磷光從樣品側(cè)狹縫集中于系統(tǒng)中央，那么探測(cè)側(cè)狹縫就置于輻照樣品光的長(zhǎng)波長(zhǎng)一邊上。這種結(jié)構(gòu)的分光計(jì)適合于作磷光光譜儀，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
圖5a和圖5b是用于解釋光測(cè)量靈敏度的，其中圖5a示出了先有技術(shù)，圖5b示出了本發(fā)明。通常使用兩個(gè)分光計(jì)，這樣，激發(fā)光的光軸與(圖5a中示出的)磷光聚光裝置的光軸相交，結(jié)果只能利用激發(fā)光輻照樣品的一部分體積(在圖中打影線部分)內(nèi)發(fā)出的磷光。與之相對(duì)，根據(jù)圖1示出的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例(如圖5b中示出的)激發(fā)光的光軸與磷光聚光裝置的光軸相重合，因此能利用激發(fā)光輻照的整個(gè)樣品體積(在圖中打影線部分)，結(jié)果提高了磷光的收集能力，并且有更高的靈敏度。
本發(fā)明的其它實(shí)施例已在圖6和圖7中示出，其中磷光以幾種不同的方式恢復(fù)。不采用圖1中示出的實(shí)施例，從激發(fā)光入口方向收集磷光，而是如圖6和圖7所示出的使用聚光裝置40，和反射鏡42，44，從與激發(fā)光的輻照方向相同(圖6)或垂直(圖7)的方向收集磷光，也可獲得同樣的效果。
權(quán)利要求
1.一種磷光光譜儀，其特征為；一個(gè)用于阻斷從光源來(lái)的光的斬光器，一個(gè)從上述光源輸出輻照光的分光計(jì)，當(dāng)光被引入后，上述的光被轉(zhuǎn)變成光譜，并作為激發(fā)光輻照在樣品上，當(dāng)光源來(lái)的光被阻斷時(shí)，上述的斬光器從上述樣品中取出上述磷光光譜，一個(gè)探測(cè)器，用來(lái)探測(cè)由上述分光計(jì)轉(zhuǎn)化出來(lái)的光譜，并把光轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)，一個(gè)用于處理從上述探測(cè)器所產(chǎn)生的電信號(hào)的信號(hào)處理系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的磷光光譜儀，其特征在于，上述的光計(jì)包括一個(gè)凹面衍射光柵，一個(gè)安裝在上述凹面衍射光柵和上述斬光器之間的光源側(cè)狹縫，和一個(gè)安在上述凹面衍射光柵和上述樣品之間的樣品側(cè)狹縫。
3.根據(jù)權(quán)項(xiàng)2所述的磷光光譜儀，其特征在于，上述凹面衍射光柵是可以旋轉(zhuǎn)的。
4.根據(jù)權(quán)項(xiàng)3所述的磷光光譜儀，其更進(jìn)一步的特征在于，探測(cè)狹縫安在上述凹面衍射光柵和上述探測(cè)器之間，上述探測(cè)狹縫和上述探測(cè)器圍繞著上述凹面衍射光柵旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)項(xiàng)2所述的磷光光譜儀，其特征在于，上述探測(cè)器包括多個(gè)探測(cè)元件，能測(cè)量光譜分布。
6.根據(jù)權(quán)項(xiàng)2所述的磷光光譜儀，其特征在于，上述凹面衍射光柵固定地安置于適當(dāng)?shù)奈恢?，一探測(cè)狹縫是安排在上述凹面衍射光柵和上述探測(cè)器之間。
7.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的磷光光譜儀，其特征在于，從上述樣品發(fā)射的磷光是從激發(fā)光輻照樣品的同一側(cè)進(jìn)行收集。
8.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的磷光光譜儀，其特征在于，上述樣品所發(fā)射的磷光是從與上述的激發(fā)光輻照上述樣品的相同方向進(jìn)行收集。
9.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的磷光光譜儀，其特征在于，上述樣品發(fā)射的磷光是從激發(fā)光輻照上述樣品的方向相垂的方向上進(jìn)行收集。
專(zhuān)利摘要
在此公開(kāi)了一個(gè)新穎的只具有單個(gè)分光計(jì)的磷光光譜儀。這個(gè)裝置不必使用通常磷光光譜儀所必須有的兩個(gè)分光計(jì)，其中之一是當(dāng)光通過(guò)一個(gè)斬光器時(shí)用作激發(fā)光分光計(jì)，而另一個(gè)則是當(dāng)光實(shí)質(zhì)上被斬?cái)鄷r(shí)用作磷光分光計(jì)。這個(gè)單一分光計(jì)是當(dāng)光通過(guò)時(shí)用作激發(fā)光分光計(jì)，當(dāng)光被斬?cái)鄷r(shí)又作為磷光分光計(jì)。
文檔編號(hào)G01J3/12GK85101336SQ85101336
公開(kāi)日1987年1月10日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者木村光良, 野上太郎, 大和田実, 越裕之 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan