專利名稱：特納10-au現(xiàn)場熒光光度計的紫外-可見吸收附件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種熒光光度計，特別是一種主要用于特納10-AU現(xiàn)場熒光光度計的紫 外-可見吸收測定附件。
背景技術(shù)：
在海洋科學、環(huán)境科學、工業(yè)生產(chǎn)中，由于樣品的來源、結(jié)構(gòu)復雜，影響其變化的因素 眾多，不易保存和運輸，現(xiàn)場的熒光和吸收測定的需求越來越迫切。
特納IO-AU現(xiàn)場熒光光度儀是美國特納公司生產(chǎn)的一種便攜式現(xiàn)場熒光儀器，可進行連 續(xù)流動檢測和單獨樣品分析。其應用范圍包括海洋研究、葉綠素分析、湖泊水庫管理、熒光 示蹤、原油泄漏檢測等組成。其結(jié)構(gòu)主要由光源、濾光片、樣品室、檢測器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 五部分組成。由于設有防水外殼和防水濾光片組，內(nèi)置數(shù)據(jù)采集儀，可自動范圍設定，具有 超強的穩(wěn)定性，使其能夠滿足現(xiàn)場檢測儀器的要求。因此若在保留其原有現(xiàn)場熒光測定功能 的基礎上，開發(fā)其吸收測定功能，對實現(xiàn)目標化合物吸光光譜和熒光光譜同時在線測定、比 較，反映目標化合物在自然環(huán)境中形態(tài)的變化具有重要意義。
在一臺儀器上實現(xiàn)吸收和熒光同時測定的工作已有報道，較常見的是將兩個單獨的檢測 系統(tǒng)或是功能模塊集成到同一個系統(tǒng)上。如液相色譜儀紫外分光/熒光檢測器或配置吸收和熒 光探頭的CTD。
本申請人在公告號為CN1155077的發(fā)明專利中提供一種熒光分光光度計紫外一可見吸 收附件，包括池架和散射池體，池架由散射池體架和比色皿架并排相連而成、側(cè)面設處于熒 光計光路上的貫通孔，散射池體設池體和池體內(nèi)的散射物質(zhì)，池體置于散射池體架中，池體 的外側(cè)與池架的內(nèi)壁吻合。利用物質(zhì)的散射性質(zhì)和熒光計的同步掃描功能在商品熒光計上進 行物質(zhì)的紫外一可見分光光譜分析，以極低的成本，使熒光分光光度計具備熒光分析和紫外 一可見吸收分析兩種功能，達到一機兩用的目的。但是存在無法實現(xiàn)現(xiàn)場測定，或是價格昂 貴，或是不易應用于湖泊和近岸水域等不足。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種吸收測定附件同時亦保留原有的熒光測定功能的特納 IO-AU現(xiàn)場熒光光度計的紫外-可見吸收附件。
本實用新型設有樣品池、樣品池架和L型拉桿，樣品池設有入射面、出射面和反射面，入射面與出射面垂直，反射面與入射光呈45。角，反射面上嵌入反射鏡，樣品池鑲嵌于樣品池 架的卡槽上，L型拉桿的豎桿嵌入設于樣品池架中心凹槽內(nèi)，L型拉桿的橫桿設于樣品池下 方。
所述樣品池架最好為黑色有機塑料樣品池架。
所述樣品池的入射面為石英入射面，出射面為石英出射面，反射面為石英反射面，樣品 池的其它部分為普通玻璃制成。
使用時，首先根據(jù)測定對象，選擇合適波長范圍的濾光片和衰減片。將本實用新型放入 熒光光度計的暗箱中，用螺絲固定，再把所需測定的樣品轉(zhuǎn)入樣品池后放入已經(jīng)固定在樣品 艙里的自制樣品架上，蓋上樣品艙蓋，可進行測定。
利用配置本實用新型的熒光光度計能在保留其現(xiàn)場熒光檢測功能的基礎上，實現(xiàn)被測對 象高靈敏吸收光譜和熒光光譜的同時在線測定。將本實用新型用于重鉻酸鉀和高錳酸鉀水溶 液的測定時，靈敏度較Cary 100紫外可見分光光度計分別高約1倍和0.5倍。
當本實用新型應用于腐殖酸水溶液的吸收和熒光的同時測定時，其測定結(jié)果滿意。海岸 帶水域中有色溶解有機物(CDOM)與溶解有機物(DOM)的研究與全球變化中區(qū)域響應、 區(qū)域海洋生態(tài)環(huán)境以及海洋有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化研究關(guān)系密切。CDOM同時具有吸光和熒 光特性，因而吸光光度法和熒光光譜法相繼成為該研究領(lǐng)域的主要研究手段。但CDOM、DOM 的來源、結(jié)構(gòu)復雜，在環(huán)境中影響其變化的因素眾多，不易保存和運輸。因此具有吸收和熒 光同時測定功能的現(xiàn)場儀器的研制，對實現(xiàn)CDOM吸光光譜和熒光光譜同時在線測定、比較， 反映CDOM在自然環(huán)境中形態(tài)的變化具有重要意義。
改進后的10-AU現(xiàn)場熒光儀在不損傷原儀器的情況下，成功地實現(xiàn)吸收光譜的測定，所 得靈敏度較Cary100紫外可見分光光度計高，檢出限和精密度亦達到分析測定的要求。本實 用新型操作簡便、價格低廉、易于拆卸，并可配置不同的光學套件，從而克服原配件光譜連 續(xù)性不足的缺點，有推廣和商品化價值。吸收和熒光現(xiàn)場同時測定的實現(xiàn)，為現(xiàn)場研究DOM、 CDOM及有機物污染物的遷移轉(zhuǎn)化過程、及其受生物或化學因素影響下其形態(tài)的變化及相互 作用提供了有力的工具，為研究生源要素的生物地球化學循環(huán)和污染物的遷移轉(zhuǎn)化奠定了一 新的方法基礎。
本實用新型利用光的鏡面反射改變光路以實現(xiàn)在特納10-AU現(xiàn)場熒光光度計上進行液態(tài) 樣品的紫外-可見吸收測定。為了不改變儀器原有的配件構(gòu)造和使用上的方便，本實用新型根 據(jù)熒光光度計樣品室暗箱的結(jié)構(gòu)特點，設計了可用于現(xiàn)場樣品的可拆卸吸收測定附件。
綜上所述，本實用新型具有以下突出特點
a.沒有對原儀器做任何的改動，可以用于現(xiàn)場樣品的吸收測定；b.操作簡便、價格低廉、易于拆卸；
C.實現(xiàn)了現(xiàn)場樣品吸收和熒光的同時測定，這對海洋科學、環(huán)境科學的研究有著重要的 意義；
d.可配置不同的光學套件從而克服原配件光譜連續(xù)性不足的缺點。

圖1為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為樣品池架的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為圖2的左視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為圖2的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為樣品池的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為L型拉桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為原10-AU現(xiàn)場熒光儀光路示意圖。
圖8為配置本實用新型后的IO-AU現(xiàn)場熒光儀光路示意圖。
圖9為配置本實用新型的10-AU現(xiàn)場熒光儀和Cary 100紫外可見分光光度計測定重鉻酸 鉀水溶液的標準工作曲線。在圖9中，橫坐標為濃度C (mg/L)，縱坐標為吸光度；曲線i為 配置本實用新型的10-AU現(xiàn)場熒光儀測定重絡酸鉀，y=0.0204x+0.0059 R2=0.9925;曲線ii 為Cary 100測定重鉻酸鉀，y=0.0103x+0.0166 R2=0.9981。
圖10為配置本實用新型的10-AU現(xiàn)場熒光儀和Cary 100紫外可見分光光度計測定高錳 酸鉀水溶液的標準工作曲線。在圖10中，橫坐標為濃度C (mg/L)，縱坐標為吸光度；曲線 iii為配置本實用新型的10-AU現(xiàn)場熒光儀測定高錳酸鉀，y=0.009x+0.0121 R2=0.9960;曲 線iv為Cary 100測定高錳酸鉀，y=0.0059x+0.0204 R2=0.9984。
圖11為重鉻酸鉀和高錳酸鉀的紫外可見吸收光譜(Cary 100)。在圖11中，橫坐標為波長 (nm)，縱坐標為吸光度A;實線為重鉻酸鉀(20.0mg/L)，虛線為高錳酸鉀(32.0mg/L)。
圖12為配置本實用新型的10-AU現(xiàn)場熒光儀測定HA熒光與吸收的結(jié)果。在圖12中， 橫坐標為濃度C (mg/L)，左縱坐標為吸光度A，右縱坐標為熒光強度F;曲線a為測定HA 熒光，y=3.24x+2.33， R2=0.9945;曲線b為測定HA吸收，y=0.0333x+0.0117 R2=0.9981。
具體實施方式
以下結(jié)合具體實施例和附圖對本實用新型作進一步說明。
如圖1 6所示，本實用新型設有樣品池2、樣品池架1和金屬活動L型拉桿3，樣品池 2設有入射面、出射面和反射面，入射面與出射面垂直，反射面與入射光呈45。角，反射面上 嵌入反射鏡4，樣品池2的入射面、出射面和反射面為石英材料制成，樣品池2的其它部分為普通玻璃制成，樣品池2鑲嵌于樣品池架1的卡槽11上，L型拉桿3的豎桿31嵌入設于 樣品池架l中心凹槽12內(nèi)，L型拉桿3的橫桿32設于樣品池2下方。 所述樣品池架為黑色有機塑料樣品池架。
樣品池架1上部的沿13使其以固定的高度掛在樣品室上，再用螺絲將其固定，不僅可以 方便地從原儀器上取下，也可以保證測定結(jié)果#良好的重現(xiàn)性。樣品池2的尺寸大小剛好可 鑲嵌于樣品池架1的卡槽11上。樣品池2正對于激發(fā)光路和發(fā)射光路的兩側(cè)以及與之呈45° 的拐角面由石英玻璃制成。其中心在光路的正中央。金屬活動L型拉桿3置于樣品池架1上 的中心凹槽12內(nèi)，可來回滑動，以便用于樣品池2的裝卸，以及可以在樣品量較少時，通過 調(diào)節(jié)樣品池2在樣品池架1上的高度，使光路通過樣品，達到測定目標。
圖7給出原10-AU現(xiàn)場熒光儀光路示意圖。由光源71發(fā)出的光，經(jīng)激發(fā)濾光片72后， 得到所需波長的激發(fā)光。設其強度為Io，通過試樣池73后， 一部分光被樣品溶液吸收，故其 透射強度減為I。其中熒光物質(zhì)被激發(fā)后，將向四周發(fā)射熒光。測定熒光時，90。方向上的光 經(jīng)過發(fā)射濾光片74后，絕大部分雜散光被消除，獲得所需要的熒光信號F，熒光信號F送至 光電倍增管檢測器75進行檢測，檢測結(jié)果由記錄儀76顯示。
圖8給出配置本實用新型后的10-AU現(xiàn)場熒光儀光路示意圖。由光源71發(fā)出的光，經(jīng) 激發(fā)濾光片72后，得到所需波長的激發(fā)光，通過衰減片81的入透射光強度為Io，并由樣品 池82的拐角處嵌入的反射鏡84反射進入測量光路，進而測量光程內(nèi)的吸收，獲得所需要的 熒光信號送至光電倍增管檢測器75進行檢測，檢測結(jié)果由記錄儀76顯示。由于大多數(shù)溶液 透射光強度I+F比熒光強度F強很多，故需控制光通量或降低光電倍增管的電壓，防止光漂 白的發(fā)生。在光路上除加衰減片81以外，再增加衰減片83 (可多片)并將光電倍增管電壓 調(diào)至最小可達此目的。經(jīng)過衰減片83進行熒光測定時，只需將樣品架取下，換上原熒光測定 樣品架和光學套件即可。
為了考察本實用新型的性能，在相同的儀器條件下，分別用Cary 100紫外可見分光光度 計和本實用新型。
分別用配置吸收測定套件的10-AU現(xiàn)場熒光儀和Cary 100紫外可見分光光度計(標配 液池)測定系列不同濃度的重鉻酸鉀和高錳酸鉀水溶液的吸光度，并分別繪制工作曲線，結(jié) 果如圖9和10所示，所得工作曲線的相關(guān)系數(shù)r均達到0.9962以上，表明整個吸收測定范圍 內(nèi)被測溶液的吸收與其濃度間的關(guān)系符合朗伯比爾定律，即光路的改變沒有影響。實驗證實 所設計的吸收測定套件可行。
改進后的10-AU現(xiàn)場熒光儀測定重鉻酸鉀和高錳酸鉀水溶液的靈敏度分別比Cary 100紫
外可見分光光度計(標配液池)高約1倍和0.5倍。其原因可由圖ll所示結(jié)果解釋。 一般的分光光度計是以一定狹縫寬度(如360i5nm)光通量的變化作為定量基礎，而改進后的10-AU 現(xiàn)場熒光儀是以寬波長范圍(如310 390nm)光通量的變化作為定量基礎。雖然由于實驗加 工技術(shù)的限制，自制樣品池與樣品池架之間的吻合度不夠，使得樣品池在光路中位置不穩(wěn)定， 檢測結(jié)果的重現(xiàn)性不如商品儀器，但是已滿足相關(guān)分析測定的要求，只需改進樣品池的加工 工藝，則可獲得更好的結(jié)果。
腐殖質(zhì)(HA)是CDOM的主要組成成分，既有吸光特性，又具熒光特性，且其吸收特 性與熒光特性的相互關(guān)系是目前人們關(guān)注的焦點。故采用HA水溶液來檢驗改進后的10-AU 現(xiàn)場熒光儀用于吸光和熒光特征的同時測定。配制一系列不同濃度經(jīng)純化后的HA水溶液， 分別用自制的吸收測定套件測其吸光度，用儀器原配CDOM熒光測定套件測其熒光值。結(jié)果 示于圖12。結(jié)果表明，改進后的IO-AU現(xiàn)場熒光儀可以實現(xiàn)HA水溶液吸收和熒光的同時測 定。IO-AU本身就是現(xiàn)場儀器，改造后的儀器即具有現(xiàn)場吸收測定功能，加上套件更換簡易， 在調(diào)査船或野外現(xiàn)場可實現(xiàn)一定時間跨度內(nèi)同一水體中吸收和熒光的測定。
上述結(jié)果的獲得不僅有重要的理論意義，同時更具現(xiàn)實意義。該吸收套件操作簡便、價 格低廉、易于拆卸，并可配置不同的光學套件從而克服原配件光譜連續(xù)性不足的缺點，有推 廣和商品化價值。吸收和熒光現(xiàn)場同時測定的實現(xiàn)，為現(xiàn)場研究DOM、 CDOM及有機物污 染物的遷移轉(zhuǎn)化過程、及其受生物或化學因素影響下其形態(tài)的變化及相互作用提供了有力的 工具，為研究生源要素的生物地球化學循環(huán)和污染物的遷移轉(zhuǎn)化奠定了一新的方法基礎。
權(quán)利要求1.特納10-AU現(xiàn)場熒光光度計的紫外-可見吸收附件，其特征在于設有樣品池、樣品池架和L型拉桿，樣品池設有入射面、出射面和反射面，入射面與出射面垂直，反射面與入射光呈45°角，反射面上嵌入反射鏡，樣品池鑲嵌于樣品池架的卡槽上，L型拉桿的豎桿嵌入設于樣品池架中心凹槽內(nèi)，L型拉桿的橫桿設于樣品池下方。
2. 如權(quán)利要求l所述的特納10-AU現(xiàn)場熒光光度計的紫外-可見吸收附件，其特征在于 所述樣品池架為黑色有機塑料樣品池架。
3. 如權(quán)利要求1所述的特納10-AU現(xiàn)場熒光光度計的紫外-可見吸收附件，其特征在于 所述樣品池的入射面為石英入射面，出射面為石英出射面，反射面為石英反射面。
專利摘要特納10-AU現(xiàn)場熒光光度計的紫外-可見吸收附件，涉及一種熒光光度計，特別是一種主要用于特納10-AU現(xiàn)場熒光光度計的紫外-可見吸收測定附件。提供一種吸收測定附件同時亦保留原有的熒光測定功能的特納10-AU現(xiàn)場熒光光度計的紫外-可見吸收附件。設有樣品池、樣品池架和L型拉桿，樣品池設有入射面、出射面和反射面，入射面與出射面垂直，反射面與入射光呈45°角，反射面上嵌入反射鏡，樣品池的入射面、出射面和反射面為石英材料制成，樣品池的其它部分為普通玻璃制成，樣品池鑲嵌于樣品池架的卡槽上，L型拉桿的豎桿嵌入設于樣品池架中心凹槽內(nèi)，L型拉桿的橫桿設于樣品池下方。
文檔編號G01N21/64GK201434821SQ20092013961
公開日2010年3月31日 申請日期2009年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者芳 吳, 勇 張, 陳佳寧 申請人:廈門大學