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專利名稱：一種光學(xué)參數(shù)絕對值測量儀及其測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于分析儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及樣品臺和檢測器均可繞樣品臺圓心旋轉(zhuǎn)的光學(xué)參數(shù)絕對值測量儀及其測量方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)物體受到光源的照射時，會產(chǎn)生三種情況穿透、吸收和反射。普通的分光光度計只能測量物體的透射，也稱為透過率。由于物質(zhì)的反射光線不能直接垂直入射到固定的檢測器上，故測試時需搭配專用的測量反射附件。通常的測量反射附件采用的是鏡面反射原理按照反射的不同角度將多塊反射鏡按照光路原理要求組合到一起，將進(jìn)入樣品室的反射光再經(jīng)多次反射后垂直入射到固定檢測器上，測量樣品的反射。這種經(jīng)過多次反射的傳統(tǒng)測量方式，使到達(dá)檢測器的光線能量大為衰減，影響儀器的多項技術(shù)指標(biāo)。而且為了滿足垂直入射的要求，要求反射附件中多塊反射鏡的安裝角度精確，使儀表的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及安裝調(diào)試變得復(fù)雜。另外，傳統(tǒng)的反射測試在改變反射角度時需更換不同入射角的架構(gòu)設(shè)計以及安裝調(diào)試變得復(fù)雜。另外，傳統(tǒng)的反射測試在改變反射角度時需更換不同入射角的反射附件，測量特定樣品的反射率須特定的反射附件，靈活性差，而且測得的是相對于某參比介質(zhì)的相對反射率。
國內(nèi)外，至今尚無一款可高速、高精度自動測量樣品不同入射角和不同波長的反射率和折射率的光學(xué)參數(shù)絕對值測量儀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是盡可能減少檢測光線的能量損失，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、信噪比高、檢測精度高、可快速掃描和操作簡單的檢測透射和反射的分光光度計——光學(xué)參數(shù)絕對值測量儀。
為達(dá)到上述目的，采用的技術(shù)方案是1、采用旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)檢測器位置和樣品臺均可繞樣品臺的圓心旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的角度由微處理器根據(jù)外接計算機的指令，控制步進(jìn)電機執(zhí)行。
(1)旋轉(zhuǎn)檢測器位置。入射光線經(jīng)樣品后垂直入射到檢測器上，測量樣品的透射比值。按照已知的反射角，由計算機向微處理器發(fā)送指令，微處理器接受到指令后，按照指令要求控制檢測器旋轉(zhuǎn)到反射光線的位置，使反射光線垂直入射到檢測器上，測量樣品的反射比值。通過計算機實時采樣處理數(shù)據(jù)，分析出物質(zhì)透射、反射、吸收的關(guān)系，以滿足各種測量的要求。
(2)旋轉(zhuǎn)樣品臺。通過樣品臺旋轉(zhuǎn)改變樣品的入射光線的入射角，最終實現(xiàn)樣品入射角的自動調(diào)整或樣品位置的改變。控制方式如下用戶將樣品放入樣品臺，并通過軟件輸入需要的反射角度，由計算機向微處理器送指令，微處理器接收到指令后，按照指令要求旋轉(zhuǎn)樣品臺，并自動調(diào)整樣品測量的最佳角度，最終測出樣品的反射率、折射率以滿足用戶測量的要求。
2、以空氣作參比，測量樣品的光學(xué)參數(shù)絕對值(1)將檢測器置于光路位置，記錄光的能量EO；(2)檢測器旋轉(zhuǎn)到反射光線位置，同時旋轉(zhuǎn)樣品臺，自動調(diào)整樣品的反射角，記錄反射光線的能量ES；(3)計算樣品絕對反射率RF.RF＝ES/EO。
本發(fā)明的積極效果是在測試反射率時，由于無傳統(tǒng)方法中多塊反射鏡的多次反射，使反射光線進(jìn)入檢測器時的光能量強，提高儀器測量的光度準(zhǔn)確度、光度重復(fù)性等多項指標(biāo)；儀器操作簡便、高速，可高精度自動測量樣品不同入射角和不同波長下的反射率和折射率，彌補了其他同類產(chǎn)品在光學(xué)參數(shù)測量上的不足。


下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明光學(xué)參數(shù)測量儀作進(jìn)一步說明。
圖1控制原理方塊圖；圖2整機結(jié)構(gòu)示意圖；圖3樣品檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖4圖3的A向視圖；圖5光路工作原理圖。
圖中，1-燈室；2-入狹縫；3-單色器；4-出狹縫；5-鏡筒；6-樣品室；7-樣品檢測裝置；8-檢測裝置固定板；9-樣品臺；10-盤頭螺釘；11-待測樣品；12-檢測器；13-聯(lián)軸器；14-定位光耦；15-步進(jìn)電機’；16-角度調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)；17-沉頭螺釘；18-軸套；19-平頭螺釘；20-步進(jìn)電機。
具體實施例方式
從圖1可見，本發(fā)明的微處理器CPU接受外接計算機的指令，操作樣品臺和檢測裝置的旋轉(zhuǎn)角度，以求得樣品測量的最佳位置。檢測裝置的測量結(jié)果，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換和V/F轉(zhuǎn)換，再通過微處理器CPU返回計算機進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
圖2是本發(fā)明整機結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，燈室1內(nèi)光源的復(fù)合光通過入狹縫2進(jìn)入單色器3，分成單色光由出狹縫4通過鏡筒5進(jìn)入樣品室6內(nèi)，再經(jīng)置于樣品臺9上的待測樣品11進(jìn)入檢測器12進(jìn)行信號處理。
圖3和圖4是檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖，圖中檢測器12由盤頭螺釘10固定在角度調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)16上，角度調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)16通過聯(lián)軸器13與步進(jìn)電機15的軸相聯(lián)。步進(jìn)電機15受儀器中微處理器的控制，當(dāng)微處理器發(fā)出指令時步進(jìn)電機15將以光耦14為起始點，帶動檢測器12繞樣品臺9的圓心O點進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
樣品臺9通過沉頭螺釘17固定在軸套18上，軸套18通過平頭螺絲19與步進(jìn)電機20的軸相連。步進(jìn)電機20受儀器中微處理器的控制，當(dāng)微處理器發(fā)出指令時步進(jìn)電機20將以光耦14為起始點帶動樣品臺9旋轉(zhuǎn)從而改變樣品的入射角。
圖5是光路工作原理圖，圖中燈室1中，光源W用于測可見光，光源D2用于測紫外光，當(dāng)用戶把樣品11按如圖所示垂直入射光的位置放在樣品臺9上時，光線通過樣品11進(jìn)入檢測器12，通過計算機的實時處理測量樣品的透過率；若繼續(xù)測量樣品11的反射率，用戶只需輸入—入射角α，計算器將向儀器發(fā)出指令，儀器中的微處理器接到指令，控制步進(jìn)電機20帶動樣品臺9和待測樣品11旋轉(zhuǎn)α角度，微處理器再控制步進(jìn)電機15帶動檢測器12旋轉(zhuǎn)到180-2α角度處(即圖5中檢測器12’位置)，通過計算機的實時處理測量樣品的反射率。用戶還可以改變樣品的入射角α，測量不同入射角時樣品的反射率。
旋轉(zhuǎn)檢測器12至測量位置，同時旋轉(zhuǎn)樣品臺9自動調(diào)整至需要的測量角度，記錄樣品的反射光線能量ES，并與以空氣作參比時檢測器12記錄的光線能量EO相比，計算求得樣品絕對反射率RF＝ES/EO。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)參數(shù)測量儀，包括燈室(1)、單色器(3)、樣品室(6)、樣品檢測裝置(7)，其特征在于檢測器(12)的位置和樣品臺(9)均可繞樣品臺(9)的圓心O點旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的角度由微處理器CPU根據(jù)外接計算機的指令，控制步進(jìn)電機(15)和(20)執(zhí)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述光學(xué)參數(shù)測量儀，其特征在于所述檢測器(12)由盤頭螺釘(10)固定在角度調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(16)上，所述角度調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(16)通過聯(lián)軸器(13)與步進(jìn)電機(15)的軸相聯(lián)，所述步進(jìn)電機(15)接受儀器中微處理器CPU指令，控制所述檢測器(12)繞樣品臺(9)的圓心O點旋轉(zhuǎn)動作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述光學(xué)參數(shù)測量儀，其特征在于所述樣品臺(9)通過沉頭螺釘(17)固定在軸套(18)上，軸套(18)通過平頭螺釘(19)與步進(jìn)電機(20)的軸相連，步進(jìn)電機(20)接受儀器中微處理器CPU指令，控制所述樣品臺(9)繞圓心O點旋轉(zhuǎn)動作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述光學(xué)參數(shù)測量儀的測量方法，其特征在于所述探測器(12)旋轉(zhuǎn)至所需測量位置，同時所述樣品臺(9)自動調(diào)整旋轉(zhuǎn)至需要的角度，記錄樣品的反射光能量，并與以空氣作參比時，所述檢測器(12)記錄的光線能量EO相比，計算樣品的絕對反射率RF＝ES/EO。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光學(xué)參數(shù)絕對值測量儀及其測量方法，其特征在于檢測器的位置和樣品臺均可繞樣品臺的圓心O點旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的角度由微處理器CPU根據(jù)外接計算機的指令控制步進(jìn)電機執(zhí)行。測量時以空氣作參比，記錄、計算樣品的反射率的絕對值。與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于無多塊反射鏡的多次反射，使進(jìn)入檢測器的光能量強，儀器操作簡便、高速，測量準(zhǔn)確度高，重復(fù)性好。
文檔編號G01N21/55GK1746657SQ20051007253
公開日2006年3月15日 申請日期2005年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月22日
發(fā)明者陳建鋼, 劉志高, 黃蕾, 邊麗 申請人:上海光譜儀器有限公司