[發明專利]一種高通量的折射率測量芯片、裝置以及方法

有效

• 申請號: 201710395830.2
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN107228839B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 郭文平;夏珉;楊克成;李微
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01N21/43
• 分類號: G01N21/43
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 王世芳;李智

本發明公開了一種高通量的折射率測量芯片、測量裝置以及測量方法，屬于精密儀器領域，其中，測量芯片包括芯片本體，芯片本體的一個面為光學平面，該光學平面用于與外界的折射率測量設備相面接觸，在芯片本體上設置有至少兩個用于容置待測量液體的溝槽，溝槽的深度小于或者等于所述芯片本體的厚度，溝槽的兩端分別設置有液體輸入通道和液體輸出通道。本發明還提供一種高通量的折射率測量裝置，其包括如上所述的測量芯片。本發明還提供一種高通量的折射率測量方法，能實現同時測量獲得多種液體的折射率。本發明裝置測量效率高，測量結果一致性好，不易引入隨機誤差。

技術領域

本發明屬于高通量折射率測量領域，更具體地，涉及一種高通量的折射率測量芯片、裝置以及方法。

背景技術

折光計是測量物質折射率的裝置。傳統阿貝折光計和目前改進的大部分數字折光計一次測量都只能測量一種液體。如果需要準確測量多種物質的折射率，一般通過多次測量實現。多次測量的方式存在測量效率低的缺陷，還可能引入隨機測量誤差。

高通量測量是目前自動化儀器發展的一個趨勢。目前，還沒有多通道折射率測量裝置，因此，需要開發一種高通量或者大通量的折射率測量裝置和方法。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種高通量的折射率測量芯片、裝置以及方法，其目的在于，設計測量芯片和裝置，能在芯片中同時容置多種待測對象，以能同時測量多種對象的折射率，是一種高通量或者說是大通量的折射率測量方式，其測量效率高，測量結果一致性好，不易引入隨機誤差。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種高通量的折射率測量芯片，其包括芯片本體，該芯片本體的一個面為光學平面，該光學平面用于與外界的折射率測量設備相面接觸，在所述芯片本體上設置有至少兩個用于容置待測量液體的溝槽，所述溝槽的深度小于或者等于所述芯片本體的厚度，所述溝槽的兩端分別設置有液體輸入通道和液體輸出通道，所述溝槽具有敞口，該敞口位于光學平面上。

進一步的，多個所述溝槽相互平行，溝槽間通過側壁分隔開，相互獨立。兩個相互平行的溝槽能保證最終獲得的反應折射率的光斑整齊，方便后續的輸出處理和分析。

進一步的，所述溝槽的數量為兩個，所述溝槽的形狀為長方體或者半圓柱體狀。

按照本發明的第二個方面，還提供一種高通量的折射率測量裝置，其包括如上所述的折射率測量芯片。

進一步的，高通量的折射率測量裝置還包括光源、輸入耦合光學模塊、棱鏡、輸出耦合光學模塊、面陣器件以及圖像分析處理系統，其中，所述光源用于產生發散光束，所述輸入耦合光學模塊用于接受來自光源的光散光束并將其聚焦或發散，所述棱鏡設置在所述輸入耦合光學模塊的出射光方向上，所述折射率測量芯片的測量面與所述棱鏡的測量面相面重合，以保證待測液體的液面與棱鏡的測量面重合，進而使得測量光穿過棱鏡底面后待測液體液面發生折射和反射，所述輸出耦合光學模塊設置在所述棱鏡的出射光方向上，用于收集帶有待測對象折射率信息的反射光，所述面陣器件用于接受帶有待測對象折射率信息的反射光，并將其轉化為光電信號，所述圖像分析處理系統用于對所述光電信號進行處理和分析，以直接輸出待測對象的折射率數值。

進一步的，所述棱鏡為等腰棱鏡，該等腰棱鏡的一個等腰面為光線的入射面，另一個等腰面為光線的出射面，其底面為測量面。

進一步的，工作時，從輸入耦合光學模塊的出射光入射至棱鏡的入射面，發生第一次折射和反射，折射后光線透射進入棱鏡，在棱鏡的測量面和待測液體的界面處發生反射，反射光線從棱鏡的出射面射出，被輸出耦合光學模塊接受，由于折射率測量芯片同時具有多個容置待測液體的溝槽，不同溝槽容置不同的待測液體，對應會同時獲得相同數量的具有明顯界線的光斑，對光斑進行分析從而能同時獲得多種液體的折射率。

按照本發明的第三個方面，還提供一種高通量的折射率測量方法，其包括如下步驟：