一種基于光學(xué)積分球的分光光度計的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種基于光學(xué)積分球的分光光度計，特別適用于對“靈敏度”和“檢出限”要求非?？量痰姆止夤舛确y試技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)分光光度計的比色皿大都采用方形或圓柱形的石英玻璃器皿，缺陷是:①結(jié)構(gòu)設(shè)計上的限制致使吸收光程受限，從而導(dǎo)致靈敏度較低、檢出限較高；②只有通光部分的試樣參與吸收反應(yīng)，致使不同濃度試樣吸收反應(yīng)的差異程度不明顯，最終導(dǎo)致檢出限和靈敏度受限。
[0003]為了提高靈敏度，常規(guī)的做法是通過“增加比色皿線徑”或“設(shè)置多次反射”以增加吸收光程，從而達到提高靈敏度、降低檢出限的目的。雖然這兩種做法可以增加吸收光程，但是由于“光源”至“光接收端”之間的距離也被延長了，致使光源或是光接收端中任意一端位置的微小變化、光線形狀的微小變化和發(fā)散角度的微小變化都會引起較大的光測量誤差，從而影響測量的穩(wěn)定性(或重復(fù)性)，導(dǎo)致其靈敏度和檢出限的改善程度有限。
[0004]此外，由于上述兩種方式都無法讓所有的試樣都參與吸收反應(yīng)，無法拉大不同濃度試樣吸收反應(yīng)的差異程度，因此其對靈敏度、檢出限及數(shù)據(jù)穩(wěn)定性的改善程度非常有限。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是為分光光度計提供一種創(chuàng)新性的技術(shù)思路與方案，即將傳統(tǒng)分光光度計的“方形”或“圓柱形”比色皿改造成一個“積分球”比色皿:
[0006]①漫反射層涂敷在積分球的外部，積分球的內(nèi)部采用石英玻璃或是化學(xué)性質(zhì)極不活潑的其他透光材料，積分球腔室內(nèi)的光傳播介質(zhì)為待測試樣。(有別于傳統(tǒng)積分球的構(gòu)成，漫反射層涂敷在積分球的內(nèi)表面，積分球腔室內(nèi)的光傳播介質(zhì)為空氣或真空。)
[0007]②待測試樣在積分球內(nèi)充滿整個積分球腔室，待觀測的特征吸收光譜在積分球內(nèi)部產(chǎn)生。(有別于傳統(tǒng)積分球的使用方法，其待觀測的特征光譜在積分球外部產(chǎn)生，外部產(chǎn)生的特征光譜被導(dǎo)入到積分球內(nèi)進行測量。)
[0008]本實用新型的技術(shù)方案:
[0009]—種基于光學(xué)積分球的分光光度計，主要由光源1、單色器2、積分球比色皿3及光電傳感模塊4構(gòu)成:
[0010]其中，積分球比色皿3由透光基底31、漫反射層32、入射光闌33、出射光闌34及進樣口 35構(gòu)成；透光基底31構(gòu)成積分球比色皿3的球狀腔室，位于積分球比色皿3的內(nèi)側(cè)；漫反射層32涂敷在透光基底31的外部，位于積分球比色皿3的外側(cè)；單色器2和入射光闌33構(gòu)成入射光路，出射光闌34和光電傳感模塊4構(gòu)成出射光路，所述入射光路和所述出射光路共面相交；
[0011]光源1發(fā)射的光經(jīng)單色器2的選擇后，出射光為單色光；出射的單色光經(jīng)入射光闌33入射至積分球比色皿3內(nèi)；
[0012]入射至積分球比色皿3內(nèi)的單色光，被漫反射層32多次反射并被試樣吸收，在積分球比色皿3內(nèi)部產(chǎn)生特征吸收光譜；所產(chǎn)生的特征吸收光譜通過漫反射層32的多次反射后，在出射光闌34處疊加；
[0013]疊加后的特征吸收光譜經(jīng)出射光闌34被光電傳感模塊4接收；系統(tǒng)依據(jù)光電傳感模塊4測量得到的特征吸收光譜計算吸光度。
[0014]進一步，上述積分球比色皿3的構(gòu)成包括以下方式:透光基底31及漫反射層32，漫反射層32涂敷在透光基底31構(gòu)成的球狀腔體外部，透光基底31為石英玻璃、或化學(xué)性質(zhì)極不活潑的其他透光材料；或透光基底31和漫反射層32合二為一，材料采用聚四氟乙烯、或不銹鋼；或在積分球比色皿3的腔室內(nèi)壁鍍金構(gòu)成反射層。其中，透光基底31和漫反射層32合二為一，即理解為積分球比色皿3僅設(shè)置一層具有漫反射功能的結(jié)構(gòu)層(漫反射層32)構(gòu)成其球狀腔體。
[0015]進一步，上述積分球比色皿3能夠測量的特征光譜不限于吸收光譜:
[0016]當(dāng)試樣與入射光作用發(fā)光的機理為熒光光譜產(chǎn)生機理時，積分球比色皿3測量的是熒光光譜，此時硬件設(shè)置上，需在出射光闌34和光電傳感模塊4之間增設(shè)一單色器；
[0017]當(dāng)試樣與入射光作用發(fā)光的機理為拉曼光譜產(chǎn)生機理時，積分球比色皿3測量的是拉曼光譜，此時硬件設(shè)置上，光源1設(shè)置為激光，單色器2去除，出射光闌34和光電傳感模塊4之間增設(shè)一單色器；
[0018]當(dāng)發(fā)光行為是由試樣的化學(xué)反應(yīng)或生物行為引發(fā)時，積分球比色皿3測量的是化學(xué)發(fā)光或生物熒光，此時硬件設(shè)置上，光源1和入射光闌33去除。
[0019]進一步，上述積分球比色皿3能夠測量的試樣形態(tài)包括液相、氣相和固相；當(dāng)測量固相試樣時，需在積分球比色皿3內(nèi)增設(shè)一放置固相試樣的措施。
[0020]進一步，上述光源1的工作波長包括紫外、可見光和紅外；
[0021]進一步，上述入射光路與出射光路之間共面相交形成的角度為直角、或銳角、或鈍角。
[0022]進一步，上述構(gòu)造基礎(chǔ)之上，能夠增設(shè)積分球比色皿3、切光裝置、半透半反鏡及全反鏡，以構(gòu)成基于光學(xué)積分球的雙光路分光光度計；其中一半透半反鏡將單色器2出射的單色光分成主光路和參考光路兩路，另一半透半反鏡將兩個積分球比色皿3出射的特征吸收光譜傳導(dǎo)至一個光電傳感模塊4;切光裝置負責(zé)兩光路的切換，保證同一時間只有其中一路光被光電傳感模塊4接收。
[0023]本實用新型的效果:
[0024]1)入射到積分球腔室內(nèi)的光被漫反射層多次反射并被試樣吸收，提高了特征吸收光譜的產(chǎn)生效率。
[0025]2)所產(chǎn)生的全部特征吸收光譜被漫反射層多次反射后，在出射光闌處疊加并被探測器有效的接收，提高了特征吸收光譜的探測效率。
[0026]3)利用積分球的特點還能有效的抑制由于光線形狀、發(fā)散角度及探測器上不同位置的響應(yīng)差異導(dǎo)致的測量誤差。
[0027]實驗結(jié)果表明:在同等線徑條件下，本實用新型能將傳統(tǒng)基于“方形”或“圓柱形”比色皿的檢測靈敏度和測量穩(wěn)定性提高3 - 10倍。
【附圖說明】
[0028]為了更清楚的說明本實用新型實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹。顯而易見的，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，并不用于限定本實用新型。
[0029]圖1為本實用新型第一種較佳實施例中基于光學(xué)積分球的分光光度計的基本構(gòu)成框圖；
[0030]圖2為本實用新型第一種較佳實施例中積分球比色皿的基本構(gòu)成示意圖；
[0031]圖3為增設(shè)一通氣端口的積分球比色皿的基本構(gòu)成示意圖；
[0032]圖4為基于光學(xué)積