高效光谱检测仪样品室的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种高效光谱检测仪样品室，包括有样品室本体，其中：样品室本体为球体，样品室本体上设置有激发光入口、信号光出口、样品室连接口。同时，样品室本体内设置有光学漫反射内表面构造，样品室本体内设置有样品室内胆，样品室内胆上设置有样品注入口、样品流出口。由此，能够满足气体、液体的盛放测试需要，实现测试样品的多元化。并且，可有效提高样品与激发光的相互作用并放大光谱信号，从而提高光谱信号强度并降低信号噪声。再者，整体构造简单，易于装配制造，便于维护，可以配合各种光谱检测仪对样品室内的样品进行光谱检测和分析。
【专利说明】
高效光谱检测仪样品室
技术领域
[0001] 本发明设及一种样品室，尤其设及一种高效光谱检测仪样品室。
【背景技术】
[0002] 光谱检测作为一种快速、准确、无损的检测手段被广泛应用于各种科研和生产工 作当中。在检测过程中，通常是用特定的激发光照射样品，样品与激发光作用，再通过光谱 仪检测其透射光、反射光、散射光。检测结果的准确性除了受到设备的灵敏度、可靠性和数 据分析的准确性影响W外还极大的依赖于样品的制备。通常固体样品密度大并与激发光的 作用强烈，因此光谱信号强、噪声低，检测结果更为准确。大部分气体、液体密度较低，与激 发光的作用比较弱，因此光谱信号也比较弱，影响了检测结果的准确性。
[0003] 在现有的实施方式中，为了得到较为准确的气体、液体光谱检测结果，通常在实验 时需要提供大量的样品，再经过特殊的样品处理(例如将气体样品液化），然后用极强的激 发光照射样品来得到一定的信号强度。同时，需要再利用极为灵敏的光谱仪进行检测。
[0004] 由此，运样的传统检测方法不仅浪费了大量的样品，过强的激发光也很容易将样 品烧坏，高灵敏度的光谱仪也提高了实验的成本。
【发明内容】
[0005] 为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种高效光谱检测仪样品室。
[0006] 本发明的高效光谱检测仪样品室，包括有样品室本体，其中：所述样品室本体为球 体，所述样品室本体上设置有激发光入口、信号光出口、样品室连接口，所述样品室本体内 设置有光学漫反射内表面构造，所述样品室本体内设置有样品室内胆，所述样品室内胆上 设置有样品注入口、样品流出口。
[0007] 进一步地，上述的高效光谱检测仪样品室，其中，所述光学漫反射内表面构造 (5) 为光学漫反射涂层，所述光学漫反射涂层为水性丙締酸涂料，或是硫酸领涂料，或是聚四氣 乙締涂料固化构成的涂膜。。
[000引更进一步地，上述的高效光谱检测仪样品室，其中，所述光学漫反射内表面构造包 括有基层，所述基层上分布有若干多面体结构。
[0009] 更进一步地，上述的高效光谱检测仪样品室，其中，所述多面体结构为立方体、棱 锥、棱柱中的一种或是多种结合。
[0010] 更进一步地，上述的高效光谱检测仪样品室，其中，所述激发光入口、信号光出口、 样品室连接口、样品注入口、样品流出口，为敞开式开口；
[0011] 或是，所述激发光入口、信号光出口、样品室连接口、样品注入口、样品流出口，均 设有独立的盖体，所述盖体能透过激发光和/或是信号光。
[0012] 更进一步地，上述的高效光谱检测仪样品室，其中，所述盖体为普通玻璃盖体，或 是为有机玻璃盖体，或是为石英玻璃盖体，或是为电烙石英玻璃盖体，或是为错玻璃盖体。
[0013] 再进一步地，上述的高效光谱检测仪样品室，其中，所述样品室内胆能透过激发光 和信号光，所述样品室内胆为普通玻璃内胆，或是为有机玻璃内胆，或是为石英玻璃内胆， 或是为电烙石英玻璃内胆，或是为错玻璃内胆。
[0014]借由上述方案，本发明至少具有W下优点：
[001引1、能够满足气体、液体的盛放现聯需要，实现现聯样品的多元化。
[0016] 2、能够有效提高样品与激发光的相互作用并放大光谱信号，从而提高光谱信号强 度并降低信号噪声。
[0017] 3、整体构造简单，易于装配制造，便于维护，可W配合各种光谱检测仪对样品室内 的样品进行光谱检测和分析。
[0018] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 并可依照说明书的内容予W实施，W下W本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
【附图说明】
[0019] 图1是高效光谱检测仪样品室的结构示意图。
[0020] 图2是光学漫反射内表面构造的结构示意图。
[0021 ]图3是将样品室本体简单描述为封闭空球的结构示意图。
[0022] 图4是样品室的光路工作示意图。
[0023] 图中各附图标记的含义如下。
[0024] 1样品室本体 2激发光入口
[00巧]3信号光出口 4样品室连接口
[00%] 5光学漫反射内表面构造6样品室内胆
[0027] 7样品注入口 8样品流出口
[002引 9基层 10立方体
[0029] 11棱锥 12棱柱
[0030] 13 盖体
【具体实施方式】
[0031] 下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。W下实施 例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0032] 如图1至4的高效光谱检测仪样品室，包括有样品室本体1，其与众不同之处在于： 样品室本体1为球体，样品室本体1上设置有激发光入口 2、信号光出口 3、样品室连接口 4。同 时，为了能够有效提升光福射效果，在样品室本体1内设置有光学漫反射内表面构造5。并 且，考虑到后续送样检测的便利，在样品室本体1内设置有样品室内胆6,样品室内胆6上设 置有样品注入口 7、样品流出口 8。
[0033] 结合本发明一较佳的实施方式来看，可采用光学漫反射涂层构成光学漫反射内表 面构造5。具体来说，为了便于制造，光学漫反射涂层为水性丙締酸涂料固化构成的涂膜。并 且，在实际实施时，还可采用其他光学漫反射特性的材料来构成该涂膜，可包括硫酸领涂 料，或是聚四氣乙締涂料。
[0034] 同时，亦可W采用非涂层式的结构件实现有效的漫反射。具体来说，该类光学漫反 射内表面构造5包括有基层9,基层9上分布有若干多面体结构。为了能够提升漫反射效果， 实现均匀福照，本发明所设及的多面体结构为立方体10、棱锥11、棱柱12中的一种或是多种 务主厶 台口口 〇
[0035] 进一步来看，为了实现快速送样、取样的检测需要，激发光入口 2、信号光出口 3、样 品室连接口4、样品注入口7、样品流出口8,为敞开式开口。换句话说，运类敞开式开口类似 空桐构造，实际的造型、口径可根据后续的使用需求来进行配置。当然，考虑到某些特殊检 测需要，期望能提供有效的密闭空间，在激发光入口 2、信号光出口3、样品室连接口4、样品 注入口 7、样品流出口 8,均设有独立的盖体13。并且，本发明采用的盖体13能透过激发光和/ 或是信号光。具体来说，一般盖体13的制造材料可W使用普通玻璃或有机玻璃。若有更高要 求，在紫外到近红外波段可W用石英玻璃，在红外波段可W用电烙石英玻璃或错玻璃。
[0036] 再进一步来看，考虑到样品室内胆6内放置的待检测物能够被激发光和信号光正 常福照，不影响检测效果，样品室内胆6能透过激发光和信号光。具体来说，构成样品室内胆 6的材质可W是普通玻璃，或是为有机玻璃，或是为石英玻璃，或是为电烙石英玻璃，或是为 错玻璃。
[0037] 本发明的工作原理如下：
[0038] 可将样品室本体简单描述为封闭空球，其横截面示意图如图3所示。其中，dAi和dA2 为内表面的两个无限小面元，两个面元的距离为S，球的半径为R，并且球的半径方向即为面 元的法向，半径R与距离引司的夹角为a。
[0039] 运里，假设面元具有理想漫反射Lambedian的特性。换句话说，面元在任意方向单 位立体角内的光福射正比于cos(a)。其中，a为面元法向与出射光方向的加角，总发光量正 比于31。而且，实际应用当中一般粗糖平面的情况与此非常相近。由此，面元dAi发射的光被 面元dA泌收的比例为COS a X cL42 X COS a +
[0040]
[0041] 由此可见，圆球内任何一面元从任何另一面元所接收到的光福射相同，其与角度 无关，与发射面元无关。如果将无限小面元dA2换成有限大小的面积A2,则上面的结果变为面 积A2接收光的比例为
痒中As为球的面积。由此不难看出，如果W漫反射(实际应 用中为粗糖面)面构成球的内表面，其内部任何面元上接收到的光福射是相同的，即均匀 的。
[0042] 结合图4所示的样品室示意图来看。其中Ai为激发光入射口，Ae为信号光出射口，A 为激发光直射面积，As为球内表面面积，P为反射率，Fi为激发光通量。同样假设面元具有理 想漫反射Lambertian的特性，则被照面积A的亮度公式为
痒中η是归一常数。
[0043] 假设Ai和Ae的面积与As相比较小，并且设球内表面为理想漫反射，根据先前图3的 具体描述，球内表面各处接收到的光福射相同，则经过一次漫反射后球内表面接收到的总 光通量戈
其中f为Ai和Ae的面积和与球表面面积As的比 例。
[0044] 同理，第η次反射后产生的球内表面接收到的总光通量为Fipn(i-f)n。将η次反射产 生的球内表面接收到的总光通量相加得到
运里假设f<l(通常小于10%)。
[0045] 因此，球内表面的亮度巧
其牛
由此可见经过多次漫反射后内表面的亮度从刚开始的;^提升到 -^XM，啡提升了 Μ倍。 πΑ'、
[0046] 举例来说，当f为5% (激发光入射口和为信号光出射口的面积占球总面积比例）， 反射系数为98%时，Μ为14,即信号强度提升了 14倍，运归结与光在球内表面的多次反射。
[0047] 结合实际使用来看，应用W上原理到本发明所提供的球形样品室上，一束低功率 的激发光(或探测光），在球内表面经过多次反射，亮度提高14倍，可W激发更多的样品光谱 信号。同理，一定的样品光谱信号经过多次反射也放大了 14倍，两者相乘所得到的信号将是 原来的196倍。因此，运种样品室可W有效提高便携测量设备的信号收集效率和测量精度。 [004引通过上述的文字表述并结合附图可W看出，本发明拥有如下优点：
[0049] 1、能够满足气体、液体的盛放测试需要，实现测试样品的多元化。
[0050] 2、能够有效提高样品与激发光的相互作用并放大光谱信号，从而提高光谱信号强 度并降低信号噪声。
[0051] 3、整体构造简单，易于装配制造，便于维护，可W配合各种光谱检测仪对样品室内 的样品进行光谱检测和分析。
[0052] W上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技 术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可W做出若干改进和 变型，运些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 高效光谱检测仪样品室，包括有样品室本体(1)，其特征在于:所述样品室本体（1)为 球体，所述样品室本体（1)上设置有激发光入口（2)、信号光出口（3)、样品室连接口（ 4 )，所 述样品室本体（1)内设置有光学漫反射内表面构造(5)，所述样品室本体（1)内设置有样品 室内胆(6)，所述样品室内胆(6)上设置有样品注入口（7)、样品流出口（8)。2. 根据权利要求1所述的高效光谱检测仪样品室，其特征在于:所述光学漫反射内表面 构造(5)为光学漫反射涂层，所述光学漫反射涂层为水性丙烯酸涂料，或是硫酸钡涂料，或 是聚四氟乙烯涂料固化构成的涂膜。3. 根据权利要求1所述的高效光谱检测仪样品室，其特征在于:所述光学漫反射内表面 构造(5)包括有基层(9 )，所述基层(9)上分布有若干多面体结构。4. 根据权利要求3所述的高效光谱检测仪样品室，其特征在于:所述多面体结构为立方 体(10)、棱锥(11)、棱柱(12)中的一种或是多种结合。5. 根据权利要求1所述的高效光谱检测仪样品室，其特征在于:所述激发光入口（2)、信 号光出口（3)、样品室连接口（4)、样品注入口（7)、样品流出口（8)，为敞开式开口； 或是，所述激发光入口（2)、信号光出口（3)、样品室连接口（4)、样品注入口（7)、样品流 出口（8)，均设有独立的盖体(13)，所述盖体(13)能透过激发光和/或是信号光。6. 根据权利要求1所述的高效光谱检测仪样品室，其特征在于:所述盖体(13)为普通玻 璃盖体，或是为有机玻璃盖体，或是为石英玻璃盖体，或是为电熔石英玻璃盖体，或是为锗 玻璃盖体。7. 根据权利要求1所述的高效光谱检测仪样品室，其特征在于:所述样品室内胆(6)能 透过激发光和信号光，所述样品室内胆(6)为普通玻璃内胆，或是为有机玻璃内胆，或是为 石英玻璃内胆，或是为电熔石英玻璃内胆，或是为锗玻璃内胆。
【文档编号】G01N21/03GK105823731SQ201610237651
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】吴松楠, 陈迎曦
【申请人】苏州镭旭光电科技有限公司