一種內置空白的光纖光譜儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種內置空白的光纖光譜儀。所述光纖光譜儀包括光路部分、參比池、電路部分和工控機；所述光路部分包括依次連接的光源控制器、光源、樣品池、單色器和光檢測器；所述電路部分包括光源控制電路、光譜數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)和時間分辨電路，所述光源控制電路、所述光譜數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)和所述時間分辨電路均與所述工控機相連接；所述光源控制器與所述光源控制電路相連接；所述光檢測器分別與光譜數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)和所述時間分辨電路相連接；所述光源、所述參比池、所述單色器和所述光檢測器依次連接。本實用新型具有體積小，攜帶方便，應用現(xiàn)場靈活，成本低的優(yōu)勢，可以方便地對樣品進行實時檢測和監(jiān)控。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種內置空白的光纖光譜儀。 一種內置空白的光纖光譜儀

【背景技術】
[0002] 熒光是指某些化合物在受一定波長的光激發(fā)后，在極短時間內發(fā)射出波長大于激 發(fā)光波長的光。利用這一現(xiàn)象，可以對這一類化合物實現(xiàn)高靈敏度的檢測，熒光檢測技術在 醫(yī)療，農藥殘留和環(huán)境研究中有越來越多的應用。熒光檢測是一種非接觸的間接光譜技術， 靈敏度高，特異性好。近年來，一些研究者也開發(fā)了基于熒光檢測技術的農藥檢測儀器，例 如，Richard等用光纖熒光免疫檢測法測定了二氯苯氧基乙酸在水中的殘留，檢測靈敏度達 0. 68X 1(Γ4 μ g/L ;Renee等研制了野外便攜式三維熒光光譜儀，獲得了多環(huán)芳烴PAHs的三 維熒光譜圖，測量波長范圍為220nm?950nm，最低檢測限達到了 1·6Χ10_4μ g/L ;P印per 等利用激光誘導和錐形透光技術研制了一種多通道光纖熒光檢測系統(tǒng)，并將其用于現(xiàn)場 測定土壤表面污染物，他設計了專用的光纖探頭即可以表面測量，也可以進行土壤內部測 量，并利用光柵分光和CCD光譜成像，能一次獲取二維或三維熒光光譜，光譜范圍為300? 450nm光譜范圍。激光誘導熒光技術由于采用了激光這一強光源作為激發(fā)光，將會為檢測提 供更高的靈敏度。
[0003] 熒光光纖光譜技術，因其使用方便，結構簡單，在環(huán)境污染物分析、現(xiàn)場檢測和環(huán) 境分析，有很強的應用前景。但是其在應用過程中，為了實現(xiàn)其便攜性的要求，其檢測靈敏 度、準確度和重現(xiàn)性是需要客服的難題。同時，因為現(xiàn)場前處理條件有限，現(xiàn)場實際樣品基 質的復雜性，而且現(xiàn)場環(huán)境也比較惡劣，環(huán)境、基質和線路的漂移，對其檢測的結果會造成 一定的影響。引起波動的原因主要有：1、光源的波動和變化。光源的波動幾乎是無法避免 的。比如氘燈、氙燈、鎢燈、汞燈、空心陰極燈等光源，在發(fā)光的過程中，光強度都有波動；2、 光電轉化器，無論是光電池、光電倍增管、光電二極管、二極管陣列的響應，在預熱、工作中 存在著波動；3、光源驅動線路的波動；光源驅動電路是因為電子器件的預熱、熱穩(wěn)定性等 方面的問題；4、信號采集線路波動；5、放大電路波動；6、環(huán)境溫度、濕度等波動。
[0004] 同時，熒光光纖光譜儀在現(xiàn)實的應用中，由于樣品無法進行深度的前處理，基質干 擾嚴重定量和定性分析；定量分析中，采用內標法，比較困難，而采用外標法的話，如果采用 預先錄入的標準曲線的話，儀器波動帶來的干擾很大，而采用現(xiàn)場制作標準曲線的方法的 話，操作和處理的工作量巨大，現(xiàn)場操作困難。 實用新型內容
[0005] 本實用新型的目的是提供一種內置空白的光纖光譜儀，提升將采用內置的標準溶 液，作為校正，通過多通道光纖和專門的設置的參比和空白溶液。
[0006] 本實用新型所提供的一種內置空白的光纖光譜儀，包括光路部分、參比池、電路部 分和工控機；
[0007] 所述光路部分包括依次連接的光源控制器、光源、樣品池、單色器和光檢測器；
[0008] 所述電路部分包括光源控制電路、光譜數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)和時間分辨電路，所述 光源控制電路、所述光譜數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)和所述時間分辨電路均與所述工控機相連接；
[0009] 所述光源控制器與所述光源控制電路相連接；所述光檢測器分別與光譜數(shù)據(jù)采集 分析系統(tǒng)和所述時間分辨電路相連接；
[0010] 所述光源、所述參比池、所述單色器和所述光檢測器依次連接。
[0011] 所述的光纖光譜儀中，所述光源與所述樣品池之間通過光纖相連接，通過所述光 纖將光源的光線引入到所述樣品池，以激發(fā)樣品池中樣品的熒光。
[0012] 所述的光纖光譜儀中，所述光纖可為多頭光纖。
[0013] 所述的光纖光譜儀中，所述光纖維可為石英光纖或玻璃光纖。
[0014] 所述的光纖光譜儀中，所述單色器與光譜掃描控制電路相連接，所述光譜掃描控 制電路與所述工控機相連接。
[0015] 所述的光纖光譜儀中，所述光檢測器可為光電倍增管；
[0016] 所述單色器與步進電機相連接。
[0017] 所述的光纖光譜儀中，所述光檢測器可為二極管陣列檢測器、光電池、光電二極 管、光電二極管陣列或電子倍增器。
[0018] 所述的光纖光譜儀中，所述光源控制電路、所述光譜數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)和所述時 間分辨電路均通過通訊控制器與所述工控機相連接。
[0019] 所述的光纖光譜儀中，所述光源可為氘燈、氙燈、鎢燈、汞燈、空心陰極燈、激光光 源或發(fā)光LED。
[0020] 與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果為：
[0021] 1)本實用新型內置了校正標準溶液池(參比池)，通過儀器自身攜帶標準溶液，以 降低通過外部調準溶液的方式，帶來在現(xiàn)場檢測中的繁瑣和偏差；
[0022] 2)本實用新型利用光纖技術，并將其應用于現(xiàn)場應用和實時監(jiān)測；
[0023] 3)本實用新型采用光纖掃描，克服了因樣品移動不便所帶來的問題。
[0024] 本實用新型具有體積小，攜帶方便，應用現(xiàn)場靈活，成本低的優(yōu)勢，可以方便地對 樣品進行實時檢測和監(jiān)控。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 圖1為本實用新型的內置空白參比的光纖光譜儀的結構示意圖。
[0026] 圖2為本實用新型中光檢測器為光電倍增管的光路圖。
[0027] 圖3為本實用新型中光檢測器為二極管整列檢測器的光路圖。
[0028] 圖中各標記如下：
[0029] 1光源控制器、2光源、3樣品池、4單色器、5光檢測器、6光源控制電路、7光譜 掃描控制電路、8光譜數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)、9時間分辨電路、10通訊控制器、11工控機、12 光纖、13狹縫、14光柵、15步進電機、16反光鏡、17光電倍增管、18二極管陣列檢測器、 19參比池。

【具體實施方式】
[0030] 下面結合附圖對本實用新型做進一步說明，但本實用新型并不局限于以下實施 例。
[0031] 如圖1所示，本實用新型提供的內置空白的光纖光譜儀包括光路部分、電路部分 和工控機11 ;其中，光路部分包括依次連接的脈沖電源控制器1、光源2、樣品池3、單色器4 和光檢測器5,電路部分包括均與工控機11相連接的光源控制電路6、光譜掃描控制電路7、 光譜數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)8和時間分辨電路9,且光源控制電路6、光譜掃描控制電路7、光譜 數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)8和時間分辨電路9均通過通訊控制器10與工控機11相連接。光源2、 參比池19、單色器4和光檢測器5順次連接。脈沖電源控制器1與光源控制電路6相連接， 該光源控制電路6控制脈沖電源控制器輸出脈沖和連續(xù)的光信號至光源2中；光源2與樣 品池3通過光纖相連接；當激發(fā)光通過光纖照射到樣品池3中的樣品上以后，通過單色器4 中的光柵或棱鏡，再進入光檢測器5中，其中，單色器4與光譜掃描控制電路7相連接。光 檢測器5分別與光譜采集分析系統(tǒng)8和時間分辨電路9相連接。
[0032] 本實用新型中光檢測器選擇為光電倍增管時，光路傳輸如圖2所示?？梢哉{制的 光源2的激發(fā)光共通過光纖12,照射到樣品后，激發(fā)的熒光通過光纖的另一個端口到達狹 縫13后照射到單色器的光柵14上，經(jīng)激發(fā)光和發(fā)射光分離。如果需要實現(xiàn)光譜掃描，可以 通過步進電機15控制光柵14的角度，單色后的發(fā)射光能夠通過反射鏡16照射到光電倍增 管17實現(xiàn)光檢測，同樣光纖12將激發(fā)光引入?yún)⒈瘸?9,激發(fā)參比的熒光通過單色器4后， 被光電倍增管17接受。
[0033] 本實用新型中光檢測器選擇為二極管陣列時，光路傳輸如圖3所示?？梢哉{制的 光源2的激發(fā)光共通過光纖12,照射到樣品后，激發(fā)的熒光通過光纖的另一個端口到達狹 縫13后照射到單色器的光柵14上，經(jīng)激發(fā)光和發(fā)射光分離，分離后的光譜照射到二極管陣 列檢測器18上獲得光譜信號，同樣光纖12將激發(fā)光引入?yún)⒈瘸?9,激發(fā)參比的熒光通過單 色器4后，被光二極管陣列17接受。
[0034] 利用本實用新型實現(xiàn)熒光光譜檢測的方法如下：
[0035] 通過光源控制電路，將光源設置為常開模式，在這個模式下，光源未被調制，是常 開狀態(tài)。通過步進電機控制光柵的轉動，進行光譜掃描。
【權利要求】
1. 一種內置空白的光纖光譜儀，其特征在于：所述光纖光譜儀包括光路部分、參比池、 電路部分和工控機； 所述光路部分包括依次連接的光源控制器、光源、樣品池、單色器和光檢測器； 所述電路部分包括光源控制電路、光譜數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)和時間分辨電路，所述光源 控制電路、所述光譜數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)和所述時間分辨電路均與所述工控機相連接； 所述光源控制器與所述光源控制電路相連接；所述光檢測器分別與光譜數(shù)據(jù)采集分析 系統(tǒng)和所述時間分辨電路相連接； 所述光源、所述參比池、所述單色器和所述光檢測器依次連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的光纖光譜儀，其特征在于：所述光源與所述樣品池之間通過 光纖相連接。
3. 根據(jù)權利要求2所述的光纖光譜儀，其特征在于：所述光纖為多頭光纖。
4. 根據(jù)權利要求2或3所述的光纖光譜儀，其特征在于：所述光纖維為石英光纖或玻 璃光纖。
5. 根據(jù)權利要求1或2所述的光纖光譜儀，其特征在于：所述單色器與光譜掃描控制 電路相連接，所述光譜掃描控制電路與所述工控機相連接。
6. 根據(jù)權利要求5所述的光纖光譜儀，其特征在于：所述光檢測器為光電倍增管； 所述單色器與步進電機相連接。
7. 根據(jù)權利要求5所述的光纖光譜儀，其特征在于：所述光檢測器為二極管陣列檢測 器、光電池、光電二極管、光電二極管陣列或電子倍增器。
8. 根據(jù)權利要求1或2所述的光纖光譜儀，其特征在于：所述光源控制電路、所述光譜 數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)和所述時間分辨電路均通過通訊控制器與所述工控機相連接。
9. 根據(jù)權利要求1或2所述的光纖光譜儀，其特征在于：所述光源為氘燈、氙燈、鎢燈、 汞燈、空心陰極燈、激光光源或發(fā)光LED。
【文檔編號】G01N21/64GK203870023SQ201320744151
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2013年11月21日 優(yōu)先權日:2013年11月21日
【發(fā)明者】郭寶元, 王會利, 陳錦輝, 高永鑫, 李建中 申請人:中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心