[发明专利]一种广红外波段比色皿及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及红外光谱检测领域所用的比色皿及其制备方法，更具体的说是一种用于液体样品的红外吸收测试的广红外波段比色皿及其制备方法。

背景技术

目前传统的比色皿多用石英材质制成，由于其在800 cm^-1-2000 cm^-1之间具有较强吸收，导致羟基、羰基等多种功能基团不能测试，影响了傅里叶红外光谱法在测试液体样品中的使用范围。

以傅里叶红外光谱仪应用于测油方法为例：国外广泛使用的红外测油方法为EPA (1978) Method 418.1、ASTM(2003)Method D 3921-96和APHA(2000)Method 5520C，国内为现行国标GB/T 16488-1996及其即将完成的修订版（已推出征求意见稿），这些方法均可以用石英比色皿来测定总油类/石油类的C-H键浓度，但受动植物油（甘油三酯）酯基键C=O红外特征吸收1750-1735 cm^-1，无法用石英等传统比色皿测定的影响，测试过程均必须包括一次扫描测定总油类浓度、硅酸镁净化、二次扫描测定石油类浓度这三步，耗时长，测试浓度也不够准确。

基于动植物油（甘油三酯）酯基键C=O 在1750-1735 cm^-1处红外特征吸收来确定动植物油浓度，用同样利用红外扫描方法确定的总油类浓度减去动植物油浓度即可得到石油类浓度，一次扫描即可同时测定总油类、动植物油和石油类，可以实现对油类的快速准确测定。实现这一快速测定方法的关键光学装置就是需要有低红外吸收范围可以覆盖1750-1735 cm^-1等波段的广红外波段比色皿。

广红外波段光学装置的窗片常选用KBr等材料，但由于KBr等材料的易溶性，会造成比色皿的不耐用，同时由于窗片的逐渐变薄会影响光线的透射光路，进而影响到红外吸收光度，给测定结果造成较大影响。硒化锌作为一种重要的红外光学材料，由于其低红外吸收、化学性质稳定的特性，被广泛用于红外成像、红外制导、红外对抗等领域，其与硫化锌组成的复合材料被广泛应用于长波红外窗口和整流罩。CN200720068337.1公开了一种表面增强红外光谱装置，该装置由电解池、参比电极、对电极、金属纳米薄膜电极、硅片和硒化锌半圆柱组成，其中，金属纳米薄膜电极镀上硅片上面，硅片的下侧面与半圆柱形硒化锌之间设有水膜层，由石碏在四周缝隙处将水膜层密封，构成工作电极；金属纳米薄膜上面为电解池，中间有硅橡胶圈密封，金属纳米薄膜由导线铜膜引出；对电极和参比电极置入电解池中，构成电化学光谱测试的电极体系。但本发明中硒化锌只是作为电极材料的一部分，与硅片形成了水薄膜层，没有将硒化锌晶体材料用于红外分析测试。

经过文献检索，还没有发现将硒化锌应用到红外分析比色皿的报道。

发明内容

1．发明目的：本发明的目的是提供一种广红外波段比色皿及其制备方法，本发明广红外波段比色皿能广泛用于傅里叶红外光谱法等红外光谱测试方法。

2．技术方案：

本发明的技术方案为：

一种广红外波段比色皿，其透光部分窗片材料为硒化锌的光学晶体（用作光学介质材料的晶体材料）。

上述的ZnSe窗片材料透射范围0.5～20μm，ZnSe窗片材料在632.8nm处的折射率不均匀性＜6×10^-6。比色皿池体采用低羟基石英材质。ZnSe窗片材料在10.6μm处的吸收系数为0.0005/cm±0.0001。

一种广红外波段比色皿的制备方法，其包括以下步骤：

（1）选用作光学介质材料的晶体材料ZnSe光学晶体，对ZnSe晶体进行光学抛光、不镀膜，制成厚2～3（±0.1）mm，宽5～35（±0.1）mm，高10～40（±0.1）mm的长方形窗片或厚2～4(±0.1)mm，直径5～40(±0.1)mm圆形窗片；；

（2）比色皿U型或圆形池体采用低羟基石英材质，尺寸：宽（对应比色皿高或直径）20～40（±0.1）mm,长（对应比色皿光程）有10mm、40mm、70～100（±0.1）mm三种规格；

（3）利用胶粘剂将池体与ZnSe窗片连接在一起，制成比色皿。

本发明步骤（1）中的ZnSe光学晶体，要求透射范围0.5～20μm，折射率不均匀性＜6×10^-6（632.8nm），体吸收系数0.0005/cm±0.0001（10.6μm）。

本发明步骤（2）制成的ZnSe窗片材料要求厚度均匀，为2～3（±0.1）mm。