[發明專利]一種脈沖氙燈-CCD小型光譜儀系統以及光源外部同步方法

在審

• 申請號: 201410605475.3
• 申請日: 2014-10-31
• 公開（公告）號: CN104390701A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 劉志高;陳建鋼;矯貝克
• 申請（專利權）人: 上海光譜儀器有限公司
• 主分類號: G01J3/10
• 分類號: G01J3/10
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司 31224
• 代理人: 劉常寶

技術領域

本發明涉及一種光學測定技術，具體涉及一種用于脈沖氙燈-CCD小型光譜儀光源同步技術。

背景技術

脈沖氙燈是新型分析光源，除了其使用波長覆蓋幾乎所有紫外可見近紅外波段外，還具有如下優點：節能低功耗，利于便攜現場分析儀器的應用；不發熱，利于光機穩定；無需預熱，立即穩定，使用方便；體積小，便于設計、安裝調整；色溫高(達到12000K)，紫外強；瞬間發光功率高，利于提高儀器信噪比；壽命長；不發生臭氧。

由于這些優點，在國外廣泛被用于便攜現場儀器，醫療儀器以及傳統紫外可見分光光度計和分子熒光光譜儀。對于便攜現場儀器而言除了其滿足分析需要外，長壽命低功耗是其成為首選的原因；對于分子熒光類分析儀器(包括液相色譜紫外檢測器)是因為脈沖氙燈紫外脈沖能量高，明顯提高了信噪比；在一些醫療儀器中，例如血細胞測量，由于其脈沖供電方式，在光照樣品時不會損壞細胞因此也被廣泛應用(在醫療儀器中也被廣泛用于洗板機，免疫熒光測定等)。另外由于其低功耗，不發熱，又不發生臭氧，在常規分光光度計中使用脈沖氙燈可以提高儀器性能和可靠性。目前國外主要儀器制造廠商都使用脈沖氙燈作為紫外可見分光光度計和熒光分光光度計的光源。

CCD小型光譜儀由光源、單色儀，CCD檢測器、電源、控制單元等組成。CCD模塊單色器技術，作為光電元件具有暗電流小，靈敏度高，有較高的信噪比，很高的量子效率，能同時記錄成千上萬條譜線，并大大縮短了分光系統的焦距。

CCD小型光譜儀常用光源為氘燈、鹵鎢燈復合光源。脈沖氙燈是新型分析光源，在CCD小型光譜儀中目前應用很少，由于脈沖氙燈工作時的脈寬只有幾十微秒，但CCD檢測器需要一定的積分時間，才能獲得穩定的電信號。

由此，如何獲得穩定的電信號是本領域亟需要解決的技術問題。

發明內容

針對CCD小型光譜儀采用脈沖氙燈作為光源時，難以獲得穩定的電信號的問題，本發明的目的在于提供一種脈沖氙燈-CCD小型光譜儀系統以及基于該系統的用于脈沖氙燈-CCD小型光譜儀光源同步的方法，并由此來實現較穩定的CCD電信號。

為了達到上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種脈沖氙燈-CCD小型光譜儀系統，該系統包括脈沖氙燈光源、樣品池、單色器、CCD檢測器、光源/采樣同步控制模塊以及上位機，所述脈沖氙燈光源、樣品池、單色器、CCD檢測器之間依次配合設置，所述上位機控制CCD檢測器，同時通過光源/采樣同步控制模塊同步控制脈沖氙燈光源和CCD檢測器，所述光源/采樣同步控制模塊接受上位機的采樣指令，產生同步控制信號對脈沖氙燈光源和CCD檢測器進行同步的協同控制，實現CCD檢測器對脈沖氙燈光源的正確光信號采集。

在該光譜儀系統的優選方案中，所述脈沖氙燈光源由脈沖氙燈和氙燈電源組成。

進一步的，所述脈沖氙燈發光控制由一個周期在1到1000Hz之間的同步信號來控制。

基于上述的光譜儀系統實施的，脈沖氙燈-CCD小型光譜儀光源外部同步的方法，其通過外部的同步控制信號，同步協同控制脈沖氙燈光源的觸發以及CCD檢測器信號采集的外觸發，使得CCD檢測器在脈沖氙燈光源發光同時，CCD檢測器同步暴光，實現CCD檢測器對脈沖氙燈光源的正確光信號采集。

在優選方案中，所述同步的方法具體包括如下步驟：

(1)首先，光源/采樣同步控制模塊受上位機控制，向CCD檢測器發出采集觸發信號，在該外觸發信號的下降沿到來時，CCD檢測器開始數據采集進程；

(2)CCD檢測器開始暴光，CCD檢測器在暴光過程中等候脈沖氙燈的發光能量；

(3)同時，光源/采樣同步控制模塊根據脈沖時序，向脈沖氙燈光源發觸發信號，在脈沖氙燈發光觸發信號上升沿開始到來時，脈沖氙燈瞬間放電發光；

(4)最后，CCD檢測器在暴光結束后采集數據并上傳到上位機中，完成一次數據采集全過程；

(5)重復步驟1-4，進行下一次的數據采集。

本發明提供的方案相對于現有技術，具有有如下優點：

(1)能夠實現采用脈沖氙燈作為CCD小型光譜儀的光源；

(2)脈沖氙燈-CCD小型光譜儀具有能量高、壽命長的特點；

(3)采用同步控制模塊的方式測定結果精確。

(4)采用同步控制模塊實現正確的CCD電信號采集。

附圖說明

以下結合附圖和具體實施方式來進一步說明本發明。

圖1為脈沖氙燈-CCD小型光譜儀系統原理圖；