專利名稱：全譜分光光度檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分光光度檢測(cè)裝置，能夠同時(shí)檢測(cè)波譜中各條譜線的吸收，具有全波長(zhǎng)快速檢測(cè)的特點(diǎn)。
背景技術(shù)：
自然界很多物質(zhì)都具有光吸收的特征，不同物質(zhì)甚至有不同的吸收曲線。采用光吸收的原理鑒定物質(zhì)并對(duì)物質(zhì)進(jìn)行含量測(cè)定是科學(xué)研究的常用方法，分光光度計(jì)也是科學(xué)研究的最常用儀器之一，已廣泛應(yīng)用于物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。分光光度計(jì)主要檢測(cè)的光譜為紫外光譜和可見(jiàn)光譜，一般光譜范圍分別為200-400nm，400-800nm，有些儀器的短波則拓寬到190nm，長(zhǎng)波拓寬到llOOnm。只檢測(cè)紫外光譜的分光光度計(jì)叫紫外分光光度，只檢測(cè)可見(jiàn)光譜的叫可見(jiàn)分光度計(jì)，能同時(shí)檢測(cè)紫外和可見(jiàn)光譜的則叫紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)。 分光光度計(jì)的核心原理是先將復(fù)合光通過(guò)單色器，將獲得的單色光再通過(guò)樣品池，由此檢測(cè)透過(guò)光的相對(duì)強(qiáng)度變化，計(jì)算該樣品對(duì)此單色光的透光率，根據(jù)透光率計(jì)算吸光度。大多數(shù)物質(zhì)具有紫外可見(jiàn)波長(zhǎng)下的吸收曲線，因此吸收曲線具有物質(zhì)鑒定的作用。另外在一定濃度下，吸收值和濃度服從Lambert-Beer定律,根據(jù)Lambert-Beer定律可以根據(jù)吸收值計(jì)算獲得原樣品的濃度。已有的分光光度需在波長(zhǎng)選擇之前一般進(jìn)行吸收曲線掃描，以幫助選取最大吸收波長(zhǎng)的光線作為單色光源，或是參考文獻(xiàn)報(bào)道選擇波長(zhǎng)。光源可選擇鎢燈、氘燈、氙燈。單色器可選擇三棱鏡或光柵，也有選擇濾光片的，只是濾光片的單色效果較差。根據(jù)以上原理生產(chǎn)的分光光度計(jì)很多，如雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)、雙光束分光光度計(jì)，熒光分光光度計(jì)等。高效液相色譜系統(tǒng)的紫外檢測(cè)器(UV檢測(cè)器)和二極管整列檢測(cè)器(DAD檢測(cè)器)也是基于分光光度計(jì)的原理制造的。然而，傳統(tǒng)的分光光度計(jì)及其派生儀器均是基于先獲得單色光再檢測(cè)光吸收，獲得的信息較少，一次只能檢測(cè)一個(gè)或兩個(gè)波長(zhǎng)的吸收值變化。因此，對(duì)非選波長(zhǎng)的光吸收數(shù)據(jù)被主動(dòng)丟失。特別地，在不同條件下，樣品可能會(huì)發(fā)生吸收波長(zhǎng)的偏移現(xiàn)象(即紅移和藍(lán)移現(xiàn)象)，但傳統(tǒng)的分光光度計(jì)不容易發(fā)現(xiàn)。如果要進(jìn)行全波長(zhǎng)吸收測(cè)定，必須連續(xù)選擇單色光進(jìn)行檢測(cè)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型發(fā)明一種新型分光光度檢測(cè)裝置，具有同時(shí)檢測(cè)光源全波長(zhǎng)吸收的功能，并能獲得單個(gè)波長(zhǎng)的吸收值信息，檢測(cè)時(shí)不需要輪換波長(zhǎng)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是本裝置由光源、狹縫、樣品池、單色器、傳感器、計(jì)算機(jī)構(gòu)成。光源發(fā)出的復(fù)合光信號(hào)通過(guò)狹縫變成光束進(jìn)入樣品池，出樣品池的復(fù)合光經(jīng)單色器分解成一組譜線，投射到傳感器的成像板上并采集到光強(qiáng)度信號(hào)，隨后傳感器把收集到的信息輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，從而獲得具體的吸光度變化信息。光源采用發(fā)光穩(wěn)定的鎢燈、氘燈或氙燈。狹縫用不透光的黑色材料制作。透紫外的樣品池采用石英制作，透可見(jiàn)光的樣品池用透明材料制作，透明材料包括但不限于玻璃、塑料、特氟龍。單色器采用三棱鏡或光柵。傳感器為CXD (Charge Coupled Device)成像板或CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Transistor)成像板。其中狹縫、單色器和傳感器均處在一個(gè)避光的機(jī)箱內(nèi)。計(jì)算機(jī)為市場(chǎng)主流臺(tái)式計(jì)算機(jī)或筆記本計(jì)算機(jī)。采用多個(gè)狹縫可以減少光漫射或散射帶來(lái)的干擾。傳感器成像板的成像分辨率決定復(fù)合光的波長(zhǎng)分辨率。本裝置中選用的CCD成像板或CMOS成像板的感光原理與現(xiàn)有數(shù)碼相機(jī)的成像材料的原理相同。光源發(fā)出的復(fù)合光經(jīng)第一狹縫進(jìn)入樣品池，透過(guò)樣品池的復(fù)合光經(jīng)第二狹縫進(jìn)入單色器，單色器將復(fù)合光分解成連續(xù)譜線，投射到傳感器上，由于傳感器的感光屏是固定的，不同譜線感光屏上具有固定的分布位置，因此傳感器能將不同部位的感光強(qiáng)度信號(hào)傳入計(jì)算機(jī)。將通過(guò)待測(cè)樣品后各譜線的強(qiáng)度與儀器自檢或空白樣品各譜線的光強(qiáng)度進(jìn)行比較，獲得各譜線的透過(guò)率，從而計(jì)算出各樣品對(duì)各譜線的吸光度。在上述的光路中，光源發(fā)出的復(fù)合光以垂直角度進(jìn)入樣品池，以防發(fā)生折射和界面反射，減弱光強(qiáng)信號(hào)。本實(shí)用新型的效果是，檢測(cè)效率高，獲得光譜吸收值信息全面。以下結(jié)合附圖
和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是復(fù)合光經(jīng)單色器投射到傳感器的譜線示意圖。圖3是本裝置應(yīng)用于HPLC系統(tǒng)的示意圖。圖4是紫外檢測(cè)器或DAD檢測(cè)器應(yīng)用到HPLC系統(tǒng)采集到的信號(hào)圖。圖5是采用本裝置作為HPLC系統(tǒng)的檢測(cè)器采集到的信號(hào)模式圖。圖6是解釋在HPLC色譜圖中，在某一波長(zhǎng)下為單峰，換一種波長(zhǎng)可能是雙峰。圖中1.第一狹縫，2.光源，3.樣品池，4.第二狹縫，5.單色器，6.傳感器，7.傳感器數(shù)據(jù)傳輸線，8.計(jì)算機(jī)，9.樣品池流出管，10.樣品池流入管。
具體實(shí)施方式
實(shí)施方式I :檢測(cè)樣品的吸收曲線和樣品的吸收值。如圖I所示，啟動(dòng)儀器，將樣品池(3)裝入空白樣品，光源(2)發(fā)出的復(fù)合光經(jīng)第一狹縫(I)通過(guò)樣品池(3)，經(jīng)第二狹縫(4)后，進(jìn)入單色器(5)，單色器(5)將復(fù)合光分解成連續(xù)譜線投射到傳感器(6)上，不同的區(qū)域感受不同波長(zhǎng)的譜線，傳感器(6)將信息通過(guò)傳感器數(shù)據(jù)線(7)輸入計(jì)算機(jī)(8)，這時(shí)計(jì)算機(jī)(8)獲得各譜線的光強(qiáng)信號(hào)，定義為Tl，即100%透光率。隨后將待測(cè)樣品裝入樣品池(3)并置于光路，同樣會(huì)得到另一組各譜線的光強(qiáng)信號(hào)，定義為T2。比較T2和Tl，得到透光率信息，將透光率進(jìn)行轉(zhuǎn)換可獲得吸光度。將各譜線的吸光度在同一坐標(biāo)作圖(以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，以吸收值為縱坐標(biāo))即獲得該樣品的吸收曲線。復(fù)合光經(jīng)單色器投射到傳感器的譜線參見(jiàn)圖2，傳感器的分辨率越高，則復(fù)合光的各譜線分辨率也越高。實(shí)施方式2 :作為高效液相色譜(HPLC)的檢測(cè)器。[0024]如圖3所示，改進(jìn)樣品池(3)，將樣品池密封，下端連接樣品流入管(10)。上端連接樣品流出管(9)。啟動(dòng)儀器，光源(2)發(fā)出的復(fù)合光經(jīng)第一狹縫(I)通過(guò)樣品池(3)，經(jīng)第二狹縫(4 )后，進(jìn)入單色器(5 )，單色器(5 )將復(fù)合光分解成連續(xù)譜線投射到傳感器(6 )上，不同的區(qū)域感受不同波長(zhǎng)的譜線，傳感器(6)將信息通過(guò)傳感器數(shù)據(jù)線(7)輸入計(jì)算機(jī)(8)，這時(shí)計(jì)算機(jī)(8)獲得各譜線的光強(qiáng)信號(hào)。當(dāng)HPLC平衡時(shí)的流動(dòng)相進(jìn)入樣品池時(shí)獲得的各譜線光強(qiáng)信號(hào)定義為Tl，即100%透光率。隨后，來(lái)自HPLC的洗脫液也將連續(xù)進(jìn)入樣品池(3)，這時(shí)會(huì)獲得不同時(shí)間點(diǎn)的各譜線的光強(qiáng)信號(hào)，定義為T2。比較T2和Tl，得到透光率信息，將透光率進(jìn)行轉(zhuǎn)換可獲得吸光度。與傳統(tǒng)HPLC譜圖不同(傳統(tǒng)的HPLC譜圖為二維信息，即吸收度和時(shí)間，參見(jiàn)圖4)，將各譜線的吸光度在同一坐標(biāo)作圖即獲得HPLC的三維洗脫曲線，包含吸收值、波長(zhǎng)和時(shí)間三種變量，參見(jiàn)圖5。復(fù)合光經(jīng)單色器投射到傳感器的譜線參見(jiàn)圖2。對(duì)于采用UV或DAD檢測(cè)器的HPLC，測(cè)得的樣品檢測(cè)信號(hào)是一個(gè)二維的信號(hào)，即時(shí)間和對(duì)某一譜線的吸收強(qiáng)度(或吸收強(qiáng)度轉(zhuǎn)化的信號(hào))，參見(jiàn)圖4。采用本發(fā)明的裝置作為 檢測(cè)器，即可采集到三位信號(hào)，即時(shí)間、各譜線、及吸收強(qiáng)度，參見(jiàn)圖5。因此采用檢測(cè)器采集到的信號(hào)較傳統(tǒng)UV及DAD檢測(cè)器豐富。特別的，傳統(tǒng)UV或DAD檢測(cè)器測(cè)得的峰可能屬于兩個(gè)峰或多個(gè)峰的累積，因此容易產(chǎn)生分離效果很好的假陽(yáng)性結(jié)果。比如，在分離一復(fù)合樣品時(shí)，采用UV檢測(cè)器的某一波長(zhǎng)得到峰1，分離條件不變，如果選用另一波長(zhǎng)可能發(fā)現(xiàn)峰I是兩個(gè)峰信號(hào)的混合表現(xiàn)，參見(jiàn)圖6 ;如果采用本發(fā)明的檢測(cè)器，不用重復(fù)實(shí)驗(yàn)則也能很好地發(fā)現(xiàn)峰I實(shí)際上是兩個(gè)峰混合表現(xiàn)。由于單一或較少數(shù)量的波長(zhǎng)作為檢測(cè)器存在缺陷，業(yè)界在兩樣品指紋圖譜鑒定時(shí)要求改變色譜條件，并提出如果多個(gè)條件下(至少2個(gè))譜圖均相似才能確認(rèn)兩樣品是同一樣品；而采用本發(fā)明的檢測(cè)裝置，則可以用相同條件下一張各自的三維圖譜的來(lái)完成，也就是說(shuō)兩樣品的三維指紋相似則足以表明兩樣品是同一樣品，而不需進(jìn)行多條件色譜操作。
權(quán)利要求1.一種分光光度檢測(cè)裝置，由光源、狹縫、樣品池、單色器、傳感器和計(jì)算機(jī)構(gòu)成；其特征是光源發(fā)出的復(fù)合光信號(hào)通過(guò)狹縫變成光束進(jìn)入樣品池，出樣品池的復(fù)合光經(jīng)單色器分解成一組譜線，投射到傳感器的成像板上并采集到光強(qiáng)度信號(hào)，隨后傳感器把收集到的信息輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，從而獲得具體的吸光度變化信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分光光度檢測(cè)裝置，其特征是光源包括但不限于鎢燈、氘燈和氣燈。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分光光度檢測(cè)裝置，其特征是狹縫采用不透光的黑色材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分光光度檢測(cè)裝置，其特征是樣品池的制作材料包括但不限于石英、玻璃、塑料和特氟龍。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分光光度檢測(cè)裝置，其特征是單色器采用三棱鏡或光柵。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分光光度檢測(cè)裝置，其特征是傳感器為CCD成像板或CMOS成像板。
專利摘要一種能快速全譜檢測(cè)的分光光度裝置。由光源、狹縫、樣品池、單色器、傳感器和計(jì)算機(jī)構(gòu)成。光源發(fā)出的復(fù)合光信號(hào)通過(guò)狹縫變成光束后進(jìn)入樣品池，射出樣品池的復(fù)合光經(jīng)單色器分解成一組譜線，投射到傳感器的成像板上并采集到光強(qiáng)度信號(hào)，隨后傳感器把收集到的信息輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，獲得具體的吸光度變化信息。與傳統(tǒng)分光光度計(jì)不同的是，本裝置采用后分光和成像板策略，完成復(fù)合光各譜線的光強(qiáng)度變化檢測(cè)，一次檢測(cè)就能獲得各譜線的光吸收信息。
文檔編號(hào)G01N21/31GK202486048SQ20112054369
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者劉志杰, 段為鋼 申請(qǐng)人:劉志杰, 段為鋼