專利名稱：準彈性激光光散射測量儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于生物微粒動態性能檢測儀器。
生物微粒動態性能檢測在生物學中是很重要的，這種檢測包括生物微粒的運動特性，尺度結構形狀特性等。目前國內外所用的檢測手段其光路多用參考光束型光路，如
圖1所示。激光發生器(1)發出的激光束經反射鏡(2)反射后到半透半反鏡(3)，該光束一部分(Ⅰ)透過半透半反鏡(3)到達反射鏡(4)經其反射后經過樣品盒(6)產生散射，經過散射后的光一部分射到反射鏡(7)被反射到光電管(8)并被其接收而輸出電信號到直流電表(9)，散射的另一部分光(Ⅲ)射向半透半反鏡(10)。此外，被半透半反鏡(3)反射的一部分光束(Ⅱ)射向柱形反射鏡(11)經其反射后射向半透半反鏡(10)并被反射，該光束與從樣品盒(6)出來的散射光(Ⅲ)會合后產生頻差一起射向光電倍增管(12)被其接收后以電信號輸出到直流電表(9)，頻積分表(13)，波形分折儀(14)進行處理。這種光路的缺點是所用光學元件數量較多，各元件的布置較松散，準直性差，抗干擾能力差，信噪比低，測量精度差且易失調。
本實用新型的目的是研制一種靈敏度高，信噪比高，抗干擾能力強，適應能力強，準直容易的光散射測量儀。
本實用新型的構成是采用偏振差動式雙光束型光路，在信號處理中采用差動放大及高、低頻帶通濾波技術。
偏振差動式雙光束型光路如圖2所示。
激光發生器(15)發出激光束射向反射鏡(16)，經其反射后經過準直透鏡(17)射到反射鏡(18)，經其反射后射向渥氏棱鏡(19)被分成偏振方向互相垂直的兩束光，然后經過發射透鏡(20)經聚焦后射向樣品盒(21)，光束經過樣品盒后產生散射，散射光經過接收透鏡(22)聚焦后到渥氏棱鏡(23)，將測量點的象分成為兩個(－45°，＋45°)再射向光電接收器(24)上，光電接收器接收光信號，經光電轉換后以電信號輸出進行處理。
電信號處理系統采取前置放大及高、低頻帶通濾波，其線路圖見圖3，4，5。經過處理的信號由微機處理以求得被測微粒的移動速度，以及其他動態參數，微機處理的程序框圖見圖6，整個儀器的電路圖見圖7。
本儀器工作原理框圖見圖8。由激光器(25)發出的激光束經過由全反射鏡，準直透鏡、渥氏棱鏡、發射透鏡等光學元件組成的光學發射端(26)后照射到樣品盒(27)上，光束透過樣品盒后照射到由接收透鏡、渥氏棱鏡等元件組成的光學接收端(28)，然后射到光電接收器(29)，光電接收器接收光信號后即轉換成電信號輸出到信號預處理器(30)，對信號進行放大，處理后的信號即進入計算機(31)進行處理，處理結果可在示波器(32)上顯示或由打印機(33)打印輸出。
結合實施例說明本儀器的具體結構如下(圖9)底板(34)支承在四個減震器(35)上，在底板(34)上安置立柱(36)，立柱(36)為一板形結構，在立柱(36)的上方安置頂板(37)構成儀器的主體結構。在立柱(36)的一側于底板(34)上安置調壓器(38)。在立柱(36)上設有支架(39)，并在其上安置激光發生器(40)。在頂板(37)上的兩端安置全反射鏡(41，43)，在兩個全反射鏡(41，43)之間，安置準直透鏡(42)。在立柱(36)另一側的上方設置支架(44)，并在其上安置渥氏棱鏡(45)及分束角調節器(46)，支架(44)的下方在立柱(36)上設置支架(47)，并在其上安置發射透鏡(48)，支架(47)的下方在立柱(36)上設置樣品臺(49)并在其上安置恒溫器(50)，樣品盒(51)及位移器(52)。樣品臺(49)的下方在立柱(36)上設置支架(53)，在其上安置接收透鏡(54)支架(53)的下方，在立柱(36)上設置支架(55)，在其上安置渥氏棱鏡(56)。在支架(55)下方，底板(34)上安置信號接收器及前置放大器(57)。所有光學元件及樣品盒，信號接收器等都需安置在光路上。
本儀器的工作過程如下(結合圖9)由激光器(40)發出的激光束經全反射鏡(41)反射后轉向90°射到準直透鏡(42)，經聚焦后射至全反射鏡(43)，經其反射后轉向90°射至渥氏棱鏡(45)，經過渥氏棱鏡(45)的光束即被分成偏振方向相互垂直的兩束光，經發射透鏡(48)后射至樣品盒(51)。為適應所測樣品因運動速度不同而引起的不同頻率，可用分束角調節器(46)來調節渥氏棱鏡(45)入射角的大小。(分束角調節器的結構見圖10)樣品盒中可放置被測微粒試樣如精液等。透過被測試樣后的光束即發生散射，散射光束經過接收透鏡(54)，經聚焦后射至渥氏棱鏡(56)將被測點的象分成為兩個(－45°，＋45°)射向兩個光電接收器(57)上，光電接收器接收到光信號后即轉換成電信號輸出，輸出的電信號由前置放大器放大及帶通濾波器預處理(其線路圖見圖3，4，5)，經預處理后的電信號由計算機進行采樣處理，其結果可在示波器上顯示，并可打印輸出。
本實用新型由于在樣品臺(49)上設置了位移器(52)，因此可以將樣品盒作小距離的位移，并可精確記錄其位移數，所以可測出樣品的相對活率和密度。位移器的結構見圖11。
為保持試樣的溫度，在樣品臺(49)上設有恒溫器(50)，恒溫器為一電容器，由調壓器(38)供電，由自動溫控器精確控制溫度高低。
為便于樣品注入及保證測量精度采用雙開口狹窄溝道式樣品盒，該盒的結構如圖12。可由有機玻璃板制成，中間板(60)上制成一聚液透槽(61)，然后用前、后蓋板(58，59)封合(可用粘接劑粘接)。
說明附圖如下圖1 參考光束型光路圖。
圖2 偏振差動式雙光束型光路圖。
圖3 前置放大器電路圖。
圖4 低通濾波電路圖。
圖5 高通濾波電路圖。
圖6 數據處理程序框圖。
圖7 準彈性激光光散射測量儀電路圖。
圖8 準彈性激光光散射測量儀工作原理框圖。
圖9 準彈性激光光散射測量儀結構圖。
圖10 分束角調節器結構示意圖。
65——可動支架66——渥氏棱鏡67——螺釘支架68——調節螺釘圖11 位移器結構示意圖。
62——小手輪63——螺旋測微器64——樣品盒及支架圖12 樣品盒結構圖。
58，59——前、后蓋板60——中間板61——聚液透槽其他數字符號的含義均見說明書中敘述。
本實用新型由于采用偏振差動式雙光束型光路和高低頻帶通濾波等技術，所以靈敏度高，信噪比高，抗干擾能力強，適應范圍廣。
權利要求1.一種準彈性激光光散射測量儀，由激光光源，全反射鏡，渥氏棱鏡，光電接收器，信號預處理系統，微機處理系統組成，其特征在于采用偏振差動式雙光束型光路，在信號處理中采用差動放大及高、低頻帶通濾波技術，其具體結構為底板(34)上安置立柱(36)，立柱(36)的上方安置頂板(37)，在立柱(36)的一側于底板(34)上安置調壓器(38)，在立柱(36)上設有支架(39)，并在其上安置激光發生器(40)，在頂板(37)上的兩端安置全反射鏡(41，43)，在兩個全反射鏡(41，43)之間安置準直透鏡(42)，在立柱(36)另一側的上方設置支架(44)，并在其上安置渥氏棱鏡(45)及分束角調接器(46)，支架(44)的下方在立柱(36)上設置支架(47)并在其上安置發射透鏡(48)，支架(47)的下方在立柱(36)上設置樣品臺(49)，并在其上安置恒溫器(50)，樣品盒(51)及位移器(52)，樣品臺(49)的下方，在立柱(36)上設置支架(53)，在其上安置接收透鏡(54)，支架(53)的下方，在立柱(36)上設置支架(55)在其上安置渥氏棱鏡(56)，在支架(55)下方底板(34)上安置信號接收器及前置放大器(57)。
2.一種準彈性激光光散射測量用的樣品盒，其特征是由前后蓋板及中間板組成，中間板中開有聚液透槽，并用前、后蓋板封合。
專利摘要一種準彈性激光光散射測量儀，可用于檢測生物微粒的運動特性，尺度結構、形狀特性等。本測量儀采用偏振差動式雙光束型光路，及差動放大，帶通濾波技術，所以靈敏度高，信噪比高，抗干擾能力強，適應能力強，準直容易。本儀器除可測量試樣的運動特性外，還可測量其相對活率及密度。
文檔編號G01N33/483GK2064057SQ9020234
公開日1990年10月17日 申請日期1990年3月8日 優先權日1990年3月8日
發明者宋傳琳, 沈子威 申請人:清華大學
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