专利名称：近场激光热透镜光谱分析仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光谱分析仪，特别涉及一种近场激光热透镜光谱分析仪。
背景技术：
激光热透镜光谱分析是基于热透镜效应建立和发展起来的一种高灵敏度激光光热光谱分析技术。其基本原理是当一高斯强度分布的激光辐射通过待测样品溶液时，样品溶液分子吸收特征波长的激光辐射跃迁至激发态，并以无辐射弛豫方式将其所吸收的能量部分或全部转化为热，产生热透镜效应，从而引起待测样品溶液的折射指数变化，使的光束发散。在远场测量中心光强变化可得到待测样品溶液浓度。该分析方法可应用于化学、物理、生命科学以及环境科学等众多领域痕量物质的高灵敏度分析测定和光谱研究。
目前现有的激光热透镜光谱分析仪(Laser Near Field Thermal LensSpectrometry，缩写为LTLS)，均是在远场光程检测，即在距离样品池约2米以远，检测中心光强变化以确定待测样品浓度。由于这种仪器装置检测光程长，且每次检测需要调节光路系统等，只能是在实验室中自行组装的激光热透镜分析仪器装置进行测定，迄今未有商品化仪器。Faubel等(德国专利Deutschpat.4231214)以光纤传输光束，实验研制出了在近场进行测定的近场激光热透镜光谱分析仪。虽然这种分析仪采用光纤传输光束，缩短了样品池与检测装置间的距离，但实际光程并未缩短，而且还存在着光纤传输的损耗等不足之处。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种近场激光热透镜光谱分析仪，使得激光热透镜光谱信号实现近场光程进行检测，以克服现有技术的不足。
本实用新型的目的是这样实现的一种近场激光热透镜光谱分析仪，由激光器(1)、光束调制器(2)、聚焦透镜(3)、样品池(4)、光阑(6)、光电接收器件(7)和放大电路与读出系统(8)组成，其特征在于在样品池(4)与光电接收器件(7)之间设置扩束透镜(5)，将通过样品池(4)产生的激光束完成近场扩束，实现近场激光热透镜光谱信号检测。
本实用新型扩束透镜(5)的焦距为1-4cm。
本实用新型各部分布置参数为激光器(1)和光束调制器(2)紧密布置，其与聚焦透镜(3)的距离介于3-6厘米；聚焦透镜(3)与样品池(4)的距离介于2.5-5厘米；样品池(4)与扩束透镜(5)的距离介于8-10厘米；扩束透镜(5)与光阑(6)的距离介于6.5-8厘米；光电接收器件(7)置于光阑(6)后0.5-1.5厘米处。
本实用新型的激光器(1)可以采用连续波激光器或脉冲激光器。
由于本实用新型采用了扩束透镜对通过样品池溶液的激光束进行了近场扩束，使得检测光程距离缩短为16-28cm，实现了激光热透镜光谱信号在近场光程检测；并且该仪器光电接收器件与光阑组装为一体，使仪器装置结构紧凑合理，为一整体化，测定中无需调节光路系统，操作方便。本实用新型近场激光热透镜光谱分析仪可用于化学、物理、生命科学以及环境科学等领域高灵敏度分析测定、光谱研究，并可与高效液相色谱、高压毛细管电泳、流动注射分析等分析仪器联用。
附图1为本实用新型的结构示意图。
附图2为耐尔蓝的测定曲线，B、C分别为在近场、远场LTLS测定结果。
附图3为测定的耐尔蓝溶液产生的热透镜信号波形。
具体实施方式
下面对照附图对本实用新型予以详细描述。
本实用新型的近场激光热透镜光谱分析仪是由激光器(1)、光束调制器(2)、聚焦透镜(3)、样品池(4)、扩束透镜(5)、光阑(6)以及光电接收器件(7)、放大电路与读出系统(8)组成。激光器(1)输出的激光束，经光束调制器(2)调制为一定的频率(依具体测试样品而定)的光束，聚焦透镜(3)(f＝3-6cm)聚焦后入射于样品池(4)中样品溶液。样品溶液吸收入射激光辐射，产生热透镜效应。通过样品溶液的激光束再经扩束透镜(5)(f＝1-4cm)扩束后，入射于光阑(6)，由光电接收器件(7)完成测定信号光电转换，放大器和读出显示系统(8)放大显示读出激光热透镜光谱信号强度。
实例1.热透镜信号波形及测定灵敏度近场激光热透镜光谱仪以He-Ne激光器为光源，波长632.8nm。He-Ne激光器和光束调制器紧密安放，距聚焦透镜是3厘米；聚焦透镜距样品池是3厘米；样品池距扩束透镜是8厘米；扩束透镜距光阑是6.5厘米；光电接收器件置于光阑后1厘米。
准确配制1.0×10-5mol/L耐尔蓝溶液，在该近场激光热透镜光谱仪上进行测定，并以数字存贮示波器记录测定溶液产生的热透镜信号波形，与通常在远场进行测定的激光热透镜光谱仪器装置测定结果进行对照。两者热透镜信号波形及灵敏度完全一致(图2、图3)。
实例2.多巴胺近场激光热透镜光谱分析测定近场激光热透镜光谱仪以Ar+激光器为光源，波长488nm。Ar+激光器和光束调制器紧密安放，距聚焦透镜是5厘米；聚焦透镜距样品池是4厘米；样品池距扩束透镜是10厘米；扩束透镜距光阑是8厘米；光电接收器件置于光阑后0.5厘米。
分别准确配制20μg/mL盐酸多巴胺和3X 10-4mol/L四氯苯醌乙醇溶液，基于多巴胺与四氯苯醌的荷移反应生成相应的配合物，以该近场激光热透镜光谱分析仪进行测定。多巴胺浓度在0-20μg/10mL范围与激光热透镜信号强度线性关系，应用于盐酸多巴胺针剂多巴胺含量测定，与药典方法测定结果和通常激光热透镜光谱分析仪器装置测定结果对照，结果一致。
实例3.催化动力学方法测定近场激光热透镜光谱仪以He-Ne激光器为光源，波长632.8nm。He-Ne激光器和光束调制器紧密安放，距聚焦透镜是6厘米；聚焦透镜距样品池是5厘米；样品池距扩束透镜是9厘米；扩束透镜距光阑是7厘米；光电接收器件置于光阑后0.5厘米。
在表面活性剂Triton X-100存在下，银(I)催化过硫酸钠氧化溴甲酚绿褪色动力学反应，在该近场激光热透镜光谱分析仪测定超痕量银。在银(I)浓度0-1.6μg/mL范围内呈线性关系，检出限为2×10-7ng/mL。应用于粗铅标样中银的测定，取得了与粗铅标样中银(I)含量标准值一致的结果。
实例4.环己烷吸收系数测定近场激光热透镜光谱仪以NdYAG泵浦染料激光器为光源，激光染料为DCM，频率10Hz，波长646nm。激光器和光束调制器紧密安放，距聚焦透镜是5厘米；聚焦透镜距样品池是4厘米；样品池距扩束透镜是8厘米；扩束透镜距光阑是7厘米；光电接收器件置于光阑后0.5厘米。测定环己烷泛音(v＝6)吸收系数为1×10-3cm-1，与M.S.Burberry等报道结果完全一致(M.S.Burberryet al.J.Chem.Phys.1979，70，5522.)
权利要求1.一种近场激光热透镜光谱分析仪，由激光器(1)、光束调制器(2)、聚焦透镜(3)、样品池(4)、光阑(6)、光电接收器件(7)和放大电路与读出系统(8)组成，其特征在于在样品池(4)与光电接收器件(7)之间设置扩束透镜(5)，将通过样品池(4)产生热透镜效应的激光束完成近场扩束，实现近场激光热透镜光谱信号检测。
2.根据权利要求1所述近场激光热透镜光谱分析仪，其特征在于扩束透镜(5)的焦距为1-4cm。
3.根据权利要求1所述近场激光热透镜光谱分析仪，其特征在于激光器(1)和光束调制器(2)紧密布置，其与聚焦透镜(3)的距离介于3-6厘米；聚焦透镜(3)与样品池(4)的距离介于2.5-5厘米；样品池(4)与扩束透镜(5)的距离介于8-10厘米；扩束透镜(5)与光阑(6)的距离介于6.5-8厘米；光电接收器件(7)置于光阑(6)后0.5-1.5厘米处。
4.根据权利要求1所述近场激光热透镜光谱分析仪，其特征在于激光器(1)可以采用连续波激光器或脉冲激光器。
专利摘要本实用新型为一种近场激光热透镜光谱分析仪，由激光器、光束调制器、聚焦透镜、样品池、光阑、光电接收器件和放大电路与读出系统组成，技术核心在于在样品池与光电接收器件之间设置扩束透镜，将通过样品池产生的激光束完成近场扩束，实现近场激光热透镜光谱信号检测。由于本实用新型采用了扩束透镜对通过样品池溶液的激光束进行了近场扩束，使得检测光程距离缩短为16－28cm，实现了激光热透镜光谱信号在近场光程检测，该仪器光电接收器件与光阑组装为一体，使仪器装置结构紧凑合理，测定中无需调节光路系统，操作方便。
文档编号G01N21/41GK2784920SQ20052007870
公开日2006年5月31日 申请日期2005年4月29日 优先权日2005年4月29日
发明者闫宏涛, 韩权 申请人:西北大学