本實(shí)用新型涉及一種分光型雙光束紅外分光光度計(jì)，特別涉及一種帶有雙紅外光檢測器的雙光束紅外分光光度計(jì)。

背景技術(shù)：

雙光束紅外分光光度計(jì)是一種基于光柵或棱鏡分光的，用于測量物質(zhì)的紅外透射或吸收光譜的儀器。在以原天津光學(xué)儀器廠TJ270-30為代表的雙光束紅外分光光度計(jì)中，從紅外光源單元發(fā)出的紅外光先被分成兩束，即參考光和樣品光，再經(jīng)過帶有斬光反射鏡的雙光束系統(tǒng)進(jìn)行切換后，兩束光將沿著同一條光路進(jìn)入單色器中，再經(jīng)過濾光片后被一個(gè)紅外光檢測器接收。

這種紅外光度分度計(jì)存在以下問題和缺點(diǎn)：

1、為了保證雙光束最終能沿同一光路進(jìn)入紅外光單色器，調(diào)節(jié)非常復(fù)雜，難以保證進(jìn)入紅外光單色器的兩束光能量完全相等。

2、從紅外光探測裝置的電信號輸出波形隨著樣品數(shù)值和參考數(shù)值強(qiáng)度比的不同而不同，數(shù)據(jù)處理精度差，而且當(dāng)透過率為100％的波形的頻率是透過率為0％時(shí)波形的兩倍。

3、紅外光探測裝置的光電響應(yīng)度隨著頻率的升高而下降。在這種情況下，我們很難通過提高斬波頻率的方法，來提高光譜測量速度，所以TJ27-30的測量速度非常慢。在波數(shù)分辨率為1/cm時(shí)，從4000/cm掃描到400/cm所需要的掃描時(shí)間約為20分鐘。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提出一種帶有雙紅外光檢測器的雙光束紅外分光光度計(jì)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中上述的問題。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種帶有雙紅外光檢測器的雙光束紅外分光光度計(jì)，包括：

紅外光源單元，用于產(chǎn)生并匯聚紅外光；

紅外濾光單色單元，與所述紅外光源單元光路連接，包括用于選擇被分析的紅外光波段的紅外濾光片和用于對紅外光進(jìn)行分光和單色化的紅外光單色器，所述紅外濾光片與所述紅外光單色器光路連接；

帶有斬光反射鏡的雙光束光路系統(tǒng)，用于將透過所述紅外濾光片或紅外光單色器的單色光交替地分成參考光和樣品光，與所述紅外濾光片或所述紅外光單色器光路連接；

樣品室，用于放置參考樣品和被分析樣品，與所述帶有斬光反射鏡的雙光束光路系統(tǒng)光路連接；

參考光接收單元，用于接收、匯聚參考光，并將所述參考光轉(zhuǎn)換為電信號，與所述樣品室光路連接；

樣品光接收單元，用于接收、匯聚樣品光，并將所述樣品光轉(zhuǎn)換為電信號，與所述樣品室光路連接；

電信號處理和采集系統(tǒng)，用于處理并采集所述參考光接收單元和所述樣品光接收單元輸出的電信號，以獲得參考光和樣品光的光強(qiáng)并求出樣品的透射率，與所述參考光接收單元和所述樣品光接收單元光路連接；

控制與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，用于控制所述紅外濾光片和所述紅外光單色器以完成光譜掃描、處理數(shù)據(jù)并顯示樣品的紅外透射光譜或吸收光譜，與所述電信號處理和采集系統(tǒng)及所述紅外光單色器連接。

進(jìn)一步地，所述紅外光源單元包括依光路順次連接的紅外光源和反射鏡，所述反射鏡為球面鏡、橢球鏡或拋物鏡。

優(yōu)選地，所述紅外濾光片為帶通濾光片。

優(yōu)選地，所述紅外光單色器為C-T型單色器或李特洛型單色器。

進(jìn)一步地，所述帶有斬光反射鏡的雙光束光路系統(tǒng)包括平面反射鏡和帶有反射鏡的光學(xué)斬波器，透過所述紅外濾光片或紅外光單色器的單色光經(jīng)過周期性轉(zhuǎn)動(dòng)的光學(xué)斬波器后被交替地分成兩束，其中直接穿過光學(xué)斬波器的光束為直接光束，被光學(xué)斬波器上反射鏡反射的光束為反射光束，所述反射光束和所述直接光束為非平行光束且分別進(jìn)入所述樣品室中。

進(jìn)一步地，所述帶有斬光反射鏡的雙光束光路系統(tǒng)包括平面反射鏡、淺橢球面鏡或球面鏡和帶有反射鏡的光學(xué)斬波器，透過所述紅外濾光片或紅外光單色器的單色光經(jīng)過周期性轉(zhuǎn)動(dòng)的光學(xué)斬波器后被交替地分成兩束，其中直接穿過光學(xué)斬波器的光束為直接光束，被光學(xué)斬波器上反射鏡反射的光束為反射光束，所述直接光束經(jīng)過平面反射鏡反射，所述反射光束經(jīng)過平面反射鏡和平面反射鏡反射，變成兩束平行的光束后分別進(jìn)入樣品室中。

進(jìn)一步地本實(shí)用新型所述的帶有雙紅外光檢測器的雙光束紅外分光光度計(jì)，還包括：

參考樣品支架，放置于所述樣品室中；

被分析樣品支架，放置于所述樣品室中。

進(jìn)一步地，所述參考光接收單元包括反射鏡和第一紅外光檢測器，所述反射鏡用于將參考光匯聚于所述第一紅外光檢測器的窗口上；所述樣品光接收單元包括反射鏡和第二紅外光檢測器，所述反射鏡用于將樣品光匯聚于所述第二紅外光檢測器的窗口上；所述反射鏡為球面鏡、橢球鏡或拋物鏡。

本實(shí)用新型的有益效果為：

本實(shí)用新型所述的帶有雙紅外光檢測器的雙光束紅外分光光度計(jì)，在參考光接收單元和樣品光接收單元中均含有一個(gè)紅外檢測器，通過控制紅外單色器和切換紅外濾光片來連續(xù)改變樣品光和參考光的波長，同時(shí)測量樣品光和參考光的光強(qiáng)并求出強(qiáng)度比、透射率，便可以獲得樣品的紅外透射光譜，具有光路調(diào)節(jié)簡便，測量速度快，透射率測量精度高的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現(xiàn)有的以原天津光學(xué)儀器廠TJ270-30為代表的雙光束紅外分光光度計(jì)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本實(shí)用新型一種帶有雙紅外光檢測器的雙光束紅外分光光度計(jì)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本實(shí)用新型一種帶有雙紅外光檢測器的雙光束紅外分光光度計(jì)實(shí)施例一的光學(xué)原理圖；

圖4為本實(shí)用新型一種帶有雙紅外光檢測器的雙光束紅外分光光度計(jì)實(shí)施例二的光學(xué)原理圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

為了更好地理解本實(shí)用新型，首先對以原天津光學(xué)儀器廠TJ270-30為代表的雙光束紅外分光光度計(jì)進(jìn)行說明，如圖1所示，其從紅外光源單元1發(fā)出的紅外光先被分成兩束，即參考光和樣品光，然后參考光和樣品光進(jìn)入樣品室2，再經(jīng)過帶有斬波反射鏡的雙光束光路系統(tǒng)3進(jìn)行切換后，參考光和樣品光沿著同一條光路進(jìn)入紅外光單色器4中，再經(jīng)過紅外濾光片5后被一個(gè)紅外光探測單元6接收，紅外光探測單元6輸出的電信號被電信號處理和采集系統(tǒng)7采集并處理，最終控制與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)8根據(jù)電信號處理和采集系統(tǒng)7的信號控制紅外濾光片5和紅外光單色器4以完成光譜掃描、處理數(shù)據(jù)并顯示樣品的紅外透射光譜或吸收光譜。上述的雙光束紅外分光光度計(jì)為了保證雙光束最終能沿同一光路進(jìn)入紅外光單色器4，調(diào)節(jié)非常復(fù)雜，難以保證進(jìn)入紅外光單色器4的兩束光能量完全相等；從紅外光探測單元6的電信號輸出波形隨著樣品數(shù)值和參考數(shù)值強(qiáng)度比的不同而不同，數(shù)據(jù)處理精度差，而且當(dāng)透過率為100％的波形的頻率是透過率為0％時(shí)波形的兩倍；紅外光探測單元6的光電響應(yīng)度隨著頻率的升高而下降，在這種情況下，我們很難通過提高斬波頻率的方法，來提高光譜測量速度，所以TJ27-30的測量速度非常慢，在波數(shù)分辨率為1/cm時(shí)，從4000/cm掃描到400/cm所需要的掃描時(shí)間約為20分鐘。

為了解決上述的問題，本實(shí)用新型所述的一種帶有雙紅外光檢測器的雙光束紅外分光光度計(jì)，如圖2所示，包括：

紅外光源單元9，用于產(chǎn)生并匯聚紅外光；

紅外濾光單色單元，與紅外光源單元9光路連接，包括用于選擇被分析的紅外光波段的紅外濾光片10和用于對紅外光進(jìn)行分光和單色化的紅外光單色器11，紅外濾光片10與紅外光單色器11光路連接；

帶有斬光反射鏡的雙光束光路系統(tǒng)12，用于將透過紅外濾光片10或紅外光單色器11的單色光交替地分成參考光和樣品光，與紅外濾光片10或紅外光單色器11光路連接；

樣品室13，用于放置參考樣品和被分析樣品，與帶有斬光反射鏡的雙光束光路系統(tǒng)12光路連接；

參考光接收單元14，用于接收、匯聚參考光，并將參考光轉(zhuǎn)換為電信號，與樣品室13光路連接；

樣品光接收單元15，用于接收、匯聚樣品光，并將樣品光轉(zhuǎn)換為電信號，與樣品室13光路連接；

電信號處理和采集系統(tǒng)16，用于處理并采集參考光接收單元14和樣品光接收單元15輸出的電信號，以獲得參考光和樣品光的光強(qiáng)并求出樣品的透射率，與參考光接收單元14和樣品光接收單元15光路連接；

控制與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)17，用于控制紅外濾光片10和紅外光單色器11以完成光譜掃描、處理數(shù)據(jù)并顯示樣品的紅外透射光譜或吸收光譜，與電信號處理和采集系統(tǒng)16及紅外光單色器11連接。

其中，紅外濾光片10既可以設(shè)置在紅外光單色器11之前，也可以設(shè)置在紅外光單色器11之后。

其中，優(yōu)選地，所述紅外濾光片10為帶通濾光片。

其中，優(yōu)選地，所述紅外光單色器11為C-T型單色器或李特洛型單色器。

本實(shí)用新型所述的帶有雙紅外光檢測器的雙光束紅外分光光度計(jì)的工作原理為：首先從紅外光源單元9發(fā)射的紅外光匯聚到紅外光單色器11的入射狹縫處，紅外光單色器11的出射狹縫處或入口狹縫處放置紅外濾光片10；經(jīng)過紅外光單色器11和紅外濾光片10后的紅外單色光經(jīng)過一個(gè)帶有斬光反射鏡的雙光束光路系統(tǒng)12后分成兩個(gè)光束，用斬光反射鏡進(jìn)行切換，兩個(gè)光束再射入樣品室13內(nèi)，通過樣品的光束稱為樣品光束，另外一束光稱為參考光束，樣品光束被匯聚后用樣品光接收單元15接收，參考光束被匯聚后用參考光接收單元14接收，光電轉(zhuǎn)換信號經(jīng)過電信號處理和采集系統(tǒng)16處理后并被采集，同時(shí)通過控制與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)17控制紅外光單色器11的狹縫的大小和光柵的位置，完成光譜掃描、數(shù)據(jù)處理和光譜的顯示。

為了更好地理解本實(shí)用新型所述的帶有雙紅外光檢測器的雙光束紅外分光光度計(jì)，提供具體實(shí)施例如下：

實(shí)施例一：

如圖3所示，紅外光源單元包括依光路順次連接的紅外光源18和反射鏡19，反射鏡19為球面鏡、橢球鏡或拋物鏡；帶有斬光反射鏡的雙光束光路系統(tǒng)12包括平面反射鏡24和帶有反射鏡的光學(xué)斬波器26，透過紅外濾光片25或紅外光單色器11的單色光經(jīng)過周期性轉(zhuǎn)動(dòng)的光學(xué)斬波器26后被交替地分成兩束，其中直接穿過光學(xué)斬波器26的光束為直接光束，被光學(xué)斬波器26上反射鏡反射的光束為反射光束，反射光束和直接光束為非平行光束且分別進(jìn)入樣品室13中；樣品室13內(nèi)放置有參考樣品支架30和被分析樣品支架27；參考光接收單元14包括反射鏡31和第一紅外光檢測器32，反射鏡31用于將參考光匯聚于第一紅外光檢測器32的窗口上；樣品光接收單元15包括反射鏡28和第二紅外光檢測器29，反射鏡28用于將樣品光匯聚于第二紅外光檢測器29的窗口上；反射鏡31，28為球面鏡、橢球鏡或拋物鏡。

在本實(shí)施例中，紅外光單色器11包括狹縫20，23、準(zhǔn)直拋物鏡或球面鏡21，以及光柵22。

工作時(shí)，從紅外光源18發(fā)出的紅外光經(jīng)過反射鏡19匯聚并反射到狹縫20處，再經(jīng)過準(zhǔn)直拋物鏡或球面鏡21反射到光柵22處，經(jīng)過光柵22的衍射光再經(jīng)過準(zhǔn)直拋物鏡或球面鏡21匯聚到狹縫23處，衍射光再經(jīng)過平面反射鏡24反射并通過紅外濾光片25選擇特定波長范圍的紅外光，經(jīng)過帶有反射鏡的光學(xué)斬波器26后，隨著反射鏡的周期性轉(zhuǎn)動(dòng)，光束被交替地分成兩束，被反射鏡反射的光束透過參考樣品支架30后被反射鏡31匯聚到第一紅外光檢測器32上；直接穿過光學(xué)斬波器26的光束透過被分析樣品支架27后被反射鏡28匯聚到第二紅外光檢測器29。如果把被測樣品放置在被分析樣品支架27上時(shí)，第二紅外光檢測器29檢測的光強(qiáng)為樣品束光強(qiáng)Is，第一紅外光檢測器32檢測的光強(qiáng)為參考束光強(qiáng)Ir，則樣品的透射率為Is/Ir，通過控制光柵22的轉(zhuǎn)動(dòng)并切換相應(yīng)的紅外濾光片25，可以得到透射率隨紅外波長或波數(shù)變化的圖譜，即被測樣品的紅外光譜。

在本方案中采用了LITTROW單色器，如果采用CZERNY一TURNER單色器也可以同樣實(shí)現(xiàn)。另外，圖中紅外濾光片25的位置可以放在光路中反射鏡19與狹縫20之間。

實(shí)施例二：

如圖4所示，紅外光源單元包括依光路順次連接的紅外光源33和反射鏡34，反射鏡34為球面鏡、橢球鏡或拋物鏡；帶有斬光反射鏡的雙光束光路系統(tǒng)12包括平面反射鏡40，41、淺橢球面鏡或球面鏡42和帶有反射鏡的光學(xué)斬波器43，透過紅外濾光片35或紅外光單色器11的單色光經(jīng)過周期性轉(zhuǎn)動(dòng)的光學(xué)斬波器43后被交替地分成兩束，其中直接穿過光學(xué)斬波器43的光束為直接光束，被光學(xué)斬波器43上反射鏡反射的光束為反射光束，直接光束經(jīng)過平面反射鏡46反射，反射光束經(jīng)過平面反射鏡44和平面反射鏡45反射，變成兩束平行的光束后分別進(jìn)入樣品室13中；樣品室13內(nèi)放置有參考樣品支架47和被分析樣品支架48；參考光接收單元14包括反射鏡51和第一紅外光檢測器52，反射鏡51用于將參考光匯聚于第一紅外光檢測器52的窗口上；樣品光接收單元15包括反射鏡49和第二紅外光檢測器50，反射鏡49用于將樣品光匯聚于第二紅外光檢測器50的窗口上；反射鏡51，49為球面鏡、橢球鏡或拋物鏡。

在本實(shí)施例中，紅外光單色器11包括狹縫36，39、準(zhǔn)直拋物鏡或球面鏡37，以及光柵38。

本實(shí)施例二與實(shí)施例一相比，可以使參考光和樣品光平行，光路更加規(guī)整，更利于樣品室的選擇和參數(shù)調(diào)整。

本實(shí)用新型所述的帶有雙紅外光檢測器的雙光束紅外分光光度計(jì)，采用一束光進(jìn)入紅外光單色器11，再將從紅外光單色器11出射的光分成兩個(gè)光路，再用兩個(gè)紅外檢測器，即參考光接收單元14和樣品光接收單元15測雙光束的強(qiáng)度，由于采用兩個(gè)紅外檢測器分別檢測參考光束和樣品光束的強(qiáng)度，紅外檢測器的輸出波形與樣品的透射率無關(guān)，為一簡單的正弦波，信號處理方便，電信號的幅度與光強(qiáng)成正比，因此能測出正確的透射比，能解決TJ270-30產(chǎn)品中的透射比精度不高的問題，同時(shí)由于采用了兩個(gè)紅外檢測器，只需提高斬波頻率即可提高透射率的測量速度，而且雙光束的強(qiáng)度可以同時(shí)被測量，這將顯著提高光譜的掃描速度。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。