[實用新型]一種自動激光誘導熒光光譜測量裝置

無效

• 申請號: 200920160451.6
• 申請日: 2009-06-25
• 公開（公告）號: CN201540249U
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 李炯;牟宗帥;楊曉華
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及光學測量技術領域，尤其是涉及一種自動激光誘導熒光(LIF)光譜測量裝置。

背景技術

傳統的光譜技術正在經歷一場革命，從實驗室走向現場(生產線，試驗場和自然環境)。以往絕大部分光譜儀器都局限于實驗室內，將采來的樣品放在儀器的樣品室內進行測量分析。由于這些光譜儀器龐大笨重，很難到現場去工作。而且目前能在線測量與控制的變量僅限于溫度、壓力和流量等，而對過程中化學成份和物性變量仍不能直接連續測量，而這些特殊變量卻是表征生產狀況的關鍵性變量，因而嚴重影響了成品的產率和質量。

早在六十年代發展的在線光度分析技術多采用單波長或雙波長方式工作。利用濾光片得到單色光，例如美國Ametek公司4000系列在線光度計技術，主要應用有：濃度分析、脫硫和硫磺回收分析、尾氣分析、煙道氣分析、污染源分析和濁度分析等。雖然這種技術具有一定的使用價值，甚至至今仍在采用，但這種方式工作所含信息量小，應用面受到極大的限制。

進入九十年代，光學和電子學材料器件和技術的發展，為傳統光譜測量技術的革命提供了機遇，準備了物質技術基礎，包括半導體激光器，全息光柵，光纖，CCD光電陣列接收器，大規模集成電路，微型計算機和軟件等。綜合利用以上的先進技術，促使光譜儀器技術產生了革命性變化，微型化、智能化，正在逐步由實驗室走向現場(生產線、試驗場和自然環境)。

這類儀器采用全息光柵，制作出微型平象場光譜儀(象香煙盒大小)；利用光纖，一頭連接不同類型的探頭，另一頭連接光譜儀入口(相當于入射狹縫)，以適應不同測量體系；應用低噪聲CCD線陣列接收器，在毫秒量級掃描一個相當寬的光譜區；最后運用計算機處理和顯示試驗數據。這些儀器多采用透射、反射和熒光工作方式，廣泛用于生物研究、化學分析、過程監測，照度研究、顏色控制等，以美國海洋光學公司為例，推出了S系列(PC機外接式)、PC系列(PC機插入式)和PS系列(筆記本計算機用)微型光纖光譜儀，號稱“個人光譜儀”。

在1999年10月舉行的第八屆北京分析測試學術報告會及展覽會上，現場光譜技術引起了廣泛的重視。許多單位希望購買儀器作各種應用，從部門行業分布看，包括地質、礦業、冶金、農業、醫學、制藥、化工、環境、安全、防偽、輕工、工藝品等，比較廣泛。

在國內，八十年代末，九十年代初，中國科學院長春光機所首先進行了小型平象場CCD光譜儀的研制。1998年北京海光儀器公司與廈門大學、北京大學攻關立項，開始聯合研制光纖傳導小型多功能CCD光譜儀，用于環保部門NO2，SO2，溶解氧和苯胺類的測定。1999年國家海洋局第一研究所攻關有關海洋污染測量的儀器。

一種輻射度量或光度量的測量方法是積分法，它不使用光譜儀測量待測光源的光譜功率分布，而使用探頭直接測量待測光源的輻射度量或光度量：探頭的光電傳感器件所產生的電信號大小與待測光源的輻射度量或光度量大小成正比，探頭經過已知輻射度量或光度量的標準光源校準后，可測量待測光源的輻射度量或光度量。由于硅光電池具有大跨度動態范圍內極好的線性(好的硅光電池在7個數量級范圍內線性＜0.2％)，因此使用光電傳感器件為硅光電池的探頭進行積分法測量，可以實現大跨度動態范圍的線性測量。積分法的缺點在于：精確的積分法測量需要在探頭的光電傳感器件前安置合適的濾色片，以使得探頭的相對光譜靈敏度與V(λ)曲線精確匹配(測光度量時)，或者探頭的相對光譜靈敏度精確匹配為平坦直線(測輻射度量時)，這對探頭制造工藝要求很高，實現難度較大，實施成本較高。

可見，現有的光譜測量儀器無法實時記錄、處理激光波長λ與對應的熒光信號強度I之間的關系，從而影響了光譜測量儀的精度，限制了激光測量儀的應用范圍。

實用新型內容

目前光譜檢測設備不具備實時性和在線性，采樣不便，測量時需要將待測樣品取出，進行樣品預處理后，再放入光譜檢測設備的樣品倉中進行測試，測試后需要進行數據處理，得到最后結果。整體過程繁瑣，費時(從采樣到測量需要數分鐘甚至數小時)，而且在測量中改變了樣品所處的環境，對測量結果帶來誤差。如何最方便地對樣品進行光譜測試，同時不破壞樣品的環境(如溫度，壓力)，而且不需要樣品預處理過程，最快速地(幾秒至幾分鐘)直接得到測量結果，就是本實用新型的目的。