[發明專利]一種小型、高靈敏度的分光光度計

在審

• 申請號: 202011251738.7
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112414959A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 黃輝;李雪晶;蔡偉成;趙劍;劉蓬勃
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N21/33;G01N21/359;G01N21/3577
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明提供了一種小型、高靈敏度的分光光度計，分光光度計主要由光源、毛細管、線性漸變濾光片LVF以及光電探測器組成；利用LVF對光源發出的探測光束進行光譜檢測；在LVF表面設置遮光條作為光譜定位標記；同時，采用毛細管作為樣品池。用LVF取代傳統的邁克爾遜干涉儀進行光譜檢測，從而大幅降低分光光度計的體積與成本，并提高了分光光度計的抗干擾能力；同時，在LVF表面的特定位置設置遮光條，從而降低對機械平移裝置的移動精度要求；此外，在樣品池方面，利用毛細管取代傳統的比色皿，從而增加光程、提高檢測靈敏度。

技術領域

本發明涉及分光光度計，具體涉及一種小型、高靈敏度的分光光度計，可用于液體和氣體的成分分析。

背景技術

分光光度計廣泛用于測試液體(或氣體)樣品的成分(如水中重金屬含量、燃油中含水量、以及空氣中CO₂氣體含量等)，其原理是檢測待測物的吸收光譜(或熒光光譜)。現有光譜檢測方法通常采用邁克爾遜干涉儀(或光柵)。但是，對于邁克爾遜干涉儀，其結構復雜、易受外部干擾；對于光柵，其光譜分辨率較低，而且需要復雜的角度轉動裝置。此外，分光光度計通常采用比色皿作為樣品池，其檢測靈敏度受到比色皿的寬度限制(探測光在待測樣品中的傳輸距離受限于比色皿寬度)。

線性漸變濾光片(linear variable filter，簡稱LVF)是一種可調濾光片——透射波長隨空間位置的移動而改變(即濾光片的不同位置透過不同的波長)。因此，通過平移濾光片，即可濾出不同波長的光線，從而實現光譜檢測。通常，線性濾光片是由腔長漸變的Fabry-Perot光學諧振腔構成。

與邁克爾遜干涉儀相比，LVF的結構簡單緊湊，并且具有優異的抗干擾能力。因此，利用LVF代替邁克爾遜干涉儀，可以大幅降低分光光度計的體積與成本。但是，LVF需要高精度的平移裝置，這增加了分光光度計的成本和體積。

綜上所述，如何實現小型、高靈敏度的分光光度計，是本發明的創研動機。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種小型、高靈敏度的分光光度計。

本發明的技術方案為：

一種小型、高靈敏度的分光光度計主要由光源、毛細管、線性漸變濾光片(LVF)以及光電探測器組成；利用LVF對光源發出的探測光束進行光譜檢測；在LVF表面設置遮光條作為定位標志，以降低對機械裝置的平移精度要求；此外，采用毛細管作為樣品池，不僅易于檢測流動樣品，而且能提高檢測靈敏度。

其中，光源發出的探測光束，進入并沿著毛細管內部傳輸，最后被光電探測器所接收。其中，毛細管內填充著靜止(或流動狀態)的待測樣品。

所述LVF，其不同位置的透射波長不同。因此通過平移濾光片，即可濾出不同波長的光線，從而實現光譜檢測。

所述LVF，放置于光源(或光電探測器)與毛細管之間，以實現對探測光束的光譜檢測。

所述LVF，在其表面的特定區域設置有遮光條(即遮光條固定在LVF表面的特定區域)，用以改變該區域的光線傳播。當平移LVF，使得遮光條與探測光束相遇時，光電探測器接收到的光功率就會產生額外損耗(由于遮光條遮擋了探測光束)，因此在特定波長處(即遮光條所處位置所對應的LVF透過波長)產生一個光功率凹坑。

所述光功率凹坑，對應光譜的特定波長位置，因此可以作為光譜的定位標記，從而降低對機械平移裝置的移動精度要求。

所述遮光條，其形狀為圓形、橢圓形、或多邊形，優選長方形的細長條(即遮光條)。遮光條的寬度介于0.01mm至5mm之間，優選寬度為1～2mm。

所述毛細管，其材質包括石英、特富龍、以及金屬，優選金屬毛細管。