[实用新型]一种基于导光毛细管的分光光度计

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种分光光度计，特别涉及一种基于导光毛细管的分光光度计，可用于液体和气体样品的吸光度和光致发光(荧光)测试。

背景技术

吸光度是重要的材料特性参数，测试样品的吸光度可以获知样品的成份和浓度等信息。因此，基于吸光度检测的分光光度计，广泛用于生化分析领域。对于分光光度计，需要将待测样品置于比色皿中，进行对比测试(SensorsandActuatorsB，191，561-566(2014))。为了提高测试精度，需要增加比色皿的厚度(即增加样品对探测光的吸收长度)，这会增加比色皿的体积和样品需求量。为此，人们发明了导光毛细管光度计(美国专利US5,507,447，中国专利申请号201510009828.8)，待测样品和探测光都经过毛细管传输。由于毛细管体积小、可弯曲，因此可以大幅提高吸光长度，改善检测精度(或检测极限)，同时还具有样品需求量少的特点。

由于导光毛细管的孔径较小，目前基本采用光纤耦合，即采用光纤将探测光导入毛细管中。因此，需要将光束耦合进入光纤，光纤与毛细管之间的连接对准复杂，且光功率损耗较大。另外，由于毛细管的内径很小，通常需要机械泵来驱动液体，因此体积大、稳定性差。

因此设计研发新的毛细管分光光度计，简化测试系统、并提高仪器性能，是本实用新型的创研动机。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供了一种高效便捷的光束耦合方式和液体驱动方式，可以减小毛细管光度计的体积、降低成本、并提高检测性能。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：

一种基于导光毛细管的分光光度计(如图1)，包括光源、分光器、导光毛细管、光电探测器、以及液体驱动系统，其特征是：利用大孔径导光毛细管，降低光束耦合难度，探测光束可以直接射入导光毛细管；采用基于液位差原理的液体驱动系统，在重力作用下，样品瓶与废液瓶之间的液位差可以驱动待测样品流经导光毛细管。

本实用新型涉及的基于导光毛细管的分光光度计，具有以下附属技术特征：

所述的光源可以是宽光谱光源(如卤钨灯，氙钨灯)，所辐射的光波长可以覆盖紫外、可见和红外波段其中的一个或任几个。所述的光源也可用是单色光源(如激光器或发光二极管)，即波长分布范围很窄的光源。

所述的分光器，可以是棱镜、光栅或光子晶体，用于将光源辐射的光束按波长分开，从而选择所需要的波长。当采用单色光源时，可以省略分光器。

所述光源与分光器之间，可以用透镜将光源辐射的光束汇聚到分光器上，也可以利用光纤将光源辐射的光束引导到分光器上。该光纤可以是普通光纤、带有透镜的光纤、带有准直器的光纤、拉锥光纤、或光子晶体光纤。

所述分光器与导光毛细管之间，由于毛细管的孔径较大，光束可以直接入射耦合，即通过分光器的光束可以直接照射到毛细管端面，并耦合进入毛细管。与此对比，传统的导光毛细管光度计，由于孔径很小(小于0.15毫米)，为了获得较高的光束耦合效率，入射光束与毛细管之间需要精确对准，因此需要将光纤与毛细管对接，而非采用光束直接入射。

所述的毛细管、分光器、以及光源，可以通过转动或移动其中的一个或任意几个，使得不同波长的光束耦合进入到毛细管中。从而实现不同波长下样品吸光度的测试。

所述的导光毛细管，其孔径选择大于0.1毫米，优选孔径大于1.0毫米。大孔径有利于光束直接射入毛细管(省略了传统的光纤耦合方式)，减少光束的耦合损耗，从而提高检测精度；并且，大孔径减小了液体流动的阻力，从而可以采用液位差方式驱动液体流动。

所述的导光毛细管，可以在毛细管内填充透明的玻璃棒、玻璃球、玻璃锥、塑料棒、塑料球、以及塑料锥中的一个或任意几个，以减小毛细管的内部体积，从而降低样品需求量、提高样品切换速度。

所述的光探测器，可以是单个光探测器，也可以是由多个光探测器构成的阵列。

所述的液位差驱动，即样品瓶的液面要高于废液瓶的液面(如图1，液面差为H)，在重力作用下液体从样品瓶流到废液瓶，从而流经毛细管。与传统的机械泵驱动方式相比，由于省略了机械泵，具有体积小、成本低的优势，并且消除了机械泵带来的机械振动，降低了测试噪声。

本实用新型涉及的基于导光毛细管的分光光度计，也可以用于测试样品的光致发光，即光源辐射的光束激励待测样品，使得待测样品发光(待测样品辐射荧光)。通过检测荧光的波长和强度，可以获知待测样品的组分含量。

与现有导光毛细管光度计相比，本实用新型具有以下优点：