[發(fā)明專利]一種多功能紫外-可見光譜儀

無效

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• 申請日: 2010-09-14
• 公開（公告）號: CN101995387A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發(fā)明（設計）人: 季振國
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01N21/33
• 分類號: G01N21/33;G01J3/28;G01J3/42;G01J3/44
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術領域

本發(fā)明涉及一種光譜分析測試設備，尤其涉及一種多功能紫外-可見光譜儀。

背景技術

透射光譜、反射光譜、吸收光譜、散射光譜是用途很廣的分析測試手段，可廣泛地應用在許多領域，如材料、物理、化學化工、電子、環(huán)境檢測、生物生化、醫(yī)藥等。這些光譜儀的結構基本上都由一個紫外可見光源和分光光接收器組成，在硬件上具有很多共同之處。然而，目前這些光譜儀大多以單一功能或者雙功能譜儀的形式存在。例如，在不考慮樣品表面的反射前提下，透射光譜儀(T)和吸收光譜儀(A)往往集成在一個譜儀中，即通過A＝1-T從透射光譜獲得吸收光譜。一般情況下，由于反射光譜(R)的值較小而且沒有譜線結構，因此這樣獲得的吸收光譜與實際情況相差不大。但是如果樣品的反射很強，例如高折射率樣品，或則樣品為表面平整的薄膜樣品，則樣品表面的反射不能忽略，那么由1-T得到的吸收光譜就會有較大的誤差，這時吸收光譜應該為A＝1-T-R。對于某些樣品，由于樣品表面比較粗糙，那么還必須考慮散射光S的影響。散射譜S不但可以進一步修正吸收光譜的值，而且從光的散射譜可以獲得諸如樣品中顆粒的尺寸、表面粗糙度等方面的信息。雖然目前的商用光譜儀可以通過增加反射附件或積分球等手段獲得反射譜，但是本發(fā)明提出的具有角度分辨功能的反射譜卻包含了更多的信息，因為隨角度變化的反射譜中含有很多材料特性相關的信息。另一方面，熒光光譜儀也是一種重要的分析測試手段，但是由于需要單色光激發(fā)和一個靈敏度較高的光子探測器，因此商用的熒光光譜儀都不與透射(吸收)譜儀向結合，而是獨立為一臺測試設備。這樣不但從設備的成本上看不經濟，從儀器設備占用的空間看也不劃算，更重要的時從單一功能的譜儀獲得的信息往往不全面。本發(fā)明充分利用CCD微型光譜儀數(shù)據收集速度快、動態(tài)范圍大、靈敏度高的特點以及光導纖維的柔軟性，設計了一種可以在同一臺光譜儀上完成透射、反射、散射、吸收、熒光光譜測量的多功能紫外可見光譜儀。這樣不但可以大大降低儀器設備的總成本，還可減少儀器設備的占用空間，提高測試速度，更加重要的是考慮了反射以后得到的吸收光譜數(shù)據更加精確可靠。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種多功能紫外-可見光譜儀。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：一種多功能紫外-可見光譜儀，它包括：紫外-可見光源、固定凸透鏡、可調節(jié)光圈、可移動凸透鏡、轉角儀、CCD微型光譜儀和微型計算機。其中，紫外-可見光源、凸透鏡、可調節(jié)光圈和可移動凸透鏡依次排列在轉角儀前，轉角儀包括樣品臺、樣品臺前后調節(jié)裝置、樣品臺轉角器、光纖轉角器和光纖固定器；樣品臺通過樣品臺前后調節(jié)裝置固定在樣品臺轉角器上，光纖固定器固定在光纖轉角器上，光纖固定器通過紫外-可見光導纖維與CCD微型光譜儀相連，CCD微型光譜儀通過USB電纜與微型計算機相連。

進一步地，還包括一支撐固定凸透鏡的固定凸透鏡支架和一支撐可移動凸透鏡的可移動凸透鏡支架。

進一步地，還包括一可插拔的帶通濾光片和帶通濾光片支架，帶通濾光片置于可調節(jié)光圈和可移動凸透鏡之間，帶通濾光片通過帶通濾光片支架支撐。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明多功能紫外-可見光譜儀具有反射(R)、透射(T)、吸收(A)、散射(S)、熒光光譜(F)測試5大功能。通過樣品臺轉角器和光導纖維轉角器的轉動，可以分別測量上述光譜以及上述光譜強度隨角度的變化，由此獲得具有角度分辨能力的反射、透射、吸收、散射、熒光光譜。

測量透射光譜時，調節(jié)樣品臺轉角器A和光纖轉角器B，使得α＞0，β＝-α，即樣品臺轉角器角A＝α，光纖轉角器角B＝0度。此時入射光線經樣品透射后進入光纖入口。

測量反射光譜時，轉動樣品臺轉角器A和光纖轉角器B，使得α＝β，即樣品臺轉角器角A＝α，光纖轉角器角B＝2α，此時出射光線處于入射光線的反射方向。

測量吸收光譜時，先在樣品臺轉角器角A＝α和光纖轉角器角B＝0度的條件下測量透射光譜T，然后保持A＝α不變，轉動光纖轉角器B使得β＝α，即B＝2α，測量此時的反射光譜R，再由A＝1-T-R計算獲得吸收光譜。

測量散射光譜時，轉動樣品臺轉角器使得A＝α＝90度，即入射光垂直入射到樣品表面上。轉動光纖轉角器使得B＝90+β，即可測量不同出射角β下的散射光譜。

測量熒光光譜時，需在濾光片架上插入一片所需激發(fā)波長對應的帶通濾光片以獲得熒光激發(fā)所需的單色光。轉動樣品臺轉角器和光纖轉角器，使得α≠β，即B≠2α以避免激發(fā)光源直接通過反射進入光纖入口。

附圖說明

圖1是多功能紫外-可見光譜儀結構示意圖；