[发明专利]一种小型、高灵敏度的分光光度计

说明书

本发明提供了一种小型、高灵敏度的分光光度计，分光光度计主要由光源、毛细管、线性渐变滤光片LVF以及光电探测器组成；利用LVF对光源发出的探测光束进行光谱检测；在LVF表面设置遮光条作为光谱定位标记；同时，采用毛细管作为样品池。用LVF取代传统的迈克尔逊干涉仪进行光谱检测，从而大幅降低分光光度计的体积与成本，并提高了分光光度计的抗干扰能力；同时，在LVF表面的特定位置设置遮光条，从而降低对机械平移装置的移动精度要求；此外，在样品池方面，利用毛细管取代传统的比色皿，从而增加光程、提高检测灵敏度。

技术领域

本发明涉及分光光度计，具体涉及一种小型、高灵敏度的分光光度计，可用于液体和气体的成分分析。

背景技术

分光光度计广泛用于测试液体(或气体)样品的成分(如水中重金属含量、燃油中含水量、以及空气中CO₂气体含量等)，其原理是检测待测物的吸收光谱(或荧光光谱)。现有光谱检测方法通常采用迈克尔逊干涉仪(或光栅)。但是，对于迈克尔逊干涉仪，其结构复杂、易受外部干扰；对于光栅，其光谱分辨率较低，而且需要复杂的角度转动装置。此外，分光光度计通常采用比色皿作为样品池，其检测灵敏度受到比色皿的宽度限制(探测光在待测样品中的传输距离受限于比色皿宽度)。

线性渐变滤光片(linear variable filter，简称LVF)是一种可调滤光片——透射波长随空间位置的移动而改变(即滤光片的不同位置透过不同的波长)。因此，通过平移滤光片，即可滤出不同波长的光线，从而实现光谱检测。通常，线性滤光片是由腔长渐变的Fabry-Perot光学谐振腔构成。

与迈克尔逊干涉仪相比，LVF的结构简单紧凑，并且具有优异的抗干扰能力。因此，利用LVF代替迈克尔逊干涉仪，可以大幅降低分光光度计的体积与成本。但是，LVF需要高精度的平移装置，这增加了分光光度计的成本和体积。

综上所述，如何实现小型、高灵敏度的分光光度计，是本发明的创研动机。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种小型、高灵敏度的分光光度计。

本发明的技术方案为：

一种小型、高灵敏度的分光光度计主要由光源、毛细管、线性渐变滤光片(LVF)以及光电探测器组成；利用LVF对光源发出的探测光束进行光谱检测；在LVF表面设置遮光条作为定位标志，以降低对机械装置的平移精度要求；此外，采用毛细管作为样品池，不仅易于检测流动样品，而且能提高检测灵敏度。

其中，光源发出的探测光束，进入并沿着毛细管内部传输，最后被光电探测器所接收。其中，毛细管内填充着静止(或流动状态)的待测样品。

所述LVF，其不同位置的透射波长不同。因此通过平移滤光片，即可滤出不同波长的光线，从而实现光谱检测。

所述LVF，放置于光源(或光电探测器)与毛细管之间，以实现对探测光束的光谱检测。

所述LVF，在其表面的特定区域设置有遮光条(即遮光条固定在LVF表面的特定区域)，用以改变该区域的光线传播。当平移LVF，使得遮光条与探测光束相遇时，光电探测器接收到的光功率就会产生额外损耗(由于遮光条遮挡了探测光束)，因此在特定波长处(即遮光条所处位置所对应的LVF透过波长)产生一个光功率凹坑。

所述光功率凹坑，对应光谱的特定波长位置，因此可以作为光谱的定位标记，从而降低对机械平移装置的移动精度要求。

所述遮光条，其形状为圆形、椭圆形、或多边形，优选长方形的细长条(即遮光条)。遮光条的宽度介于0.01mm至5mm之间，优选宽度为1～2mm。

所述毛细管，其材质包括石英、特富龙、以及金属，优选金属毛细管。