专利名称：波长可调元素分析仪的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种元素分析仪，具体为一种波长可调元素分析仪。
背景技术：
目前，国内大部分企业在分析金属材料中的硅、锰、磷、镊、铬、镁等元素含量时， 大多采用光电比色元素分析仪，该类仪器具有价格较低、容易操作和维修方便的优点， 但普遍存在以下缺陷l.测量波长为预设固定，不能连续可调，虽说有些机型可以更换 波长(通过更换滤光片或发光二极管来实现)，但对于用户来说仍嫌繁琐，遇到测量超 出仪器通道数的元素种类或要检测不同合金材料时，尤其不方便。2.测量光源大多为直 流灯泡加滤光片或冷光源发光二极管，其波长准确度较差。直流灯泡加滤光片方式的波 长精度取决于滤光片，干涉滤光片由于价格昂贵很少应用于元素分析仪，而元素分析仪 大多应用的截止型等滤光片，效果最好的也只能达到土15nm;冷光源发光二极管的波长 准确度取决于使用的二极管，大多误差范围在20 30nm，但不是400 750nm范围内的 所有波长都可以订做到，使得某些特定元素的测量遇到困难。3.虽说分光光度计可以避 免上述问题，但其分析操作很不方便，且曲线建立修改和结果直读显示均没有元素分析 仪方便，不适合企业现场分析检测。4.采用手动调整波长的元素分析仪已有问世，但 是采用手动调整波长，而波长指示盘的刻度是2nm间隔，因此给精确调整波长带来困难。
发明内容
本实用新型要解决的就是传统的光电比色元素分析仪波长不能连续可调，而且波长 精度不高，而手动调整波长的元素分析仪调整歩进精度不够高的问题。
本实用新型的技术方案是波长可调元素分析仪，包括光源装置，还设有波长可调 分光装置，所述分光装置包括光源弧面反光镜、移动光栏、反光镜、分光弧面反射镜、 衍射光栅、导出凸镜、光栏光栅移动装置及分光单色体，分光单色体上开有进光孔和出 光孔，光源弧面反光镜、移动光栏、进光孔、反光镜设置在同一光轴上，光线由反光镜 反射到分光弧面反光镜，分光弧面反射镜、衍射光栅设置于同一光轴上，分光弧面反射 镜还与导出凸镜及出光孔位于同一个光轴上；光栏光栅移动装置连接一步进电机，在由 歩进电机驱动的光栏光栅移动装置带动下，移动光栏相对所处的光轴垂直移动，衍射光 栅相对所处的光轴转动。本实用新型的光栏光栅移动装置为一设置在分光单色体内并伸出分光单色体的转 轴，所述转轴通过齿轮和齿轮传动带与步进电机连接，转轴同时通过拉线和滑轮与移动 光栏连接，通过光栅移动齿轮连接衍射光栅。
为达到精确控制，本实用新型的步进电机连接一控制电路，所述控制电路包括一单 片机，控制电路与计算机连接。
本实用新型结构简单、使用方便，通过波长可调分光装置，由步进电机驱动光栏光 栅移动装置，移动光栏和衍射光栅，实现光源波长连续可调，并且步进电机与计算机连 接，接受计算机控制，可有效实现通过计算机输入所需波长，再由本实用新型执行，实 现了波长数码连续可调，调整精度可达到0. 5nm。
附说说明
图l为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型光栏光栅移动装置的转轴的结构示意图。 图3为本实用新型步进电机控制电路原理图。
具体实施方式
如图l，本实用新型包括光源l，还设有波长可调分光装置，所述分光装置包括光 源弧面反光镜2、移动光栏3、反光镜5、分光弧面反射镜6、衍射光栅7、导出凸镜8、 光栏光栅移动装置及分光单色体16，分光单色体16上开有进光孔4和出光孔9，光源 弧面反光镜2、移动光栏3、进光孔4、反光镜5设置在同一光轴上，光线由反光镜5 反射到分光弧面反光镜6，分光弧面反射镜6、衍射光栅7设置于同一光轴上，分光弧 面反射镜6还与导出凸镜8及出光孔9位于同一个光轴上；光栏光栅移动装置连接一步 进电机15，在由步进电机15驱动的光栏光栅移动装置带动下，移动光栏3相对所处的 光轴垂直移动，衍射光栅7相对所处的光轴转动。
本实用新型工作时光源l为可以发射全波长可见光的碘鸭灯或发光二极管，光源 l发出的光线由光源弧面反光镜2聚焦反射，通过装有全波段(分区)滤光片的移动光 栏3，由进光孔4进入分光单色体16;光线由反光镜5反射到分光弧面反光镜6，再由 衍射光栅7分光后返回分光弧面反光镜6聚焦反射，从导出凸镜8和出光孔9引出，得 到所需波长的光射向比色装置的比色盒，进行比色分析。
本实用新型光栏光栅移动装置为一设置在分光单色体16内部并伸出分光单色体16 的转轴11，转轴11通过齿轮11. 2和齿轮传动带14与步进电机15连接，转轴11同时 通过拉线10. 1和滑轮10与移动光栏3连接，通过光栅移动齿轮12连接衍射光栅7。转轴11结构如图2所示，轴体ll.l的上端为与步进电机齿轮连接的齿轮1L2，齿轮 11. 2的下方为与移动光栏3连接的拉线10. 1的连接处11. 3，上述部分伸出分光单色体 16;轴体11.1的下方为与光栅移动齿轮12连接的齿轮11.4，此部分设在分光单色体 16内。转轴11通过齿轮11.2和齿轮传动带14与步进电机15轴上的齿轮13啮合，形 成传动关系，同时通过拉线10. 1和滑轮10带动移动光栏3，还通过与光栅移动齿轮12 啮合与其形成传动关系，带动衍射光栅7移动。
分光单色体16为一黑色密封体，以避免外界光线对衍射光栅分光系统的干扰。 当光栏光栅移动装置的转轴11在步进电机15带动下转动时，衍射光栅7的角度相 应变化，而移动光栏3则相对所处的光轴垂直移动，使光线通过光栏滤光片的区域和与 衍射光栅的反射角度相应变化。从而可以将光源的全波长光谱，分成所需要的在光谱范 围内的任意波长的光，从而实现波长连续可调，且精度在2nm以内(衍射光栅选择1200 线/mm)。
本实用新型的步进电机控制电路的原理图如图3。单片机IC AT89C51的输入输出 数据由TTL转换IC MX232转换成计算机可接受的COM 口数据，并通过COM插座与计算 机连接。接受计算机波长调整指令处理后的电机驱动信号，由单片机的PL4、 P1.5、 P1.6、 P1.7 口输出至电机驱动IC 2003，驱动步进电机，执行相应的转动，由于选用的 步进电机的步距角为0.45度，加上齿轮的放大作用，可以很精密的调整光栏光栅，从 而提高了元素分析仪波长调整的精密度。本实用新型的波长调整精密度可达到0. 5nm。
权利要求1、波长可调元素分析仪，包括光源装置，其特征是还设有波长可调分光装置，所述分光装置包括光源弧面反光镜、移动光栏、反光镜、分光弧面反射镜、衍射光栅、导出凸镜、光栏光栅移动装置及分光单色体，分光单色体上开有进光孔和出光孔，光源弧面反光镜、移动光栏、进光孔、反光镜设置在同一光轴上，光线由反光镜反射到分光弧面反光镜，分光弧面反射镜、衍射光栅设置于同一光轴上，分光弧面反射镜还与导出凸镜及出光孔位于同一个光轴上；光栏光栅移动装置连接一步进电机，在由步进电机驱动的光栏光栅移动装置带动下，移动光栏相对所处的光轴垂直移动，衍射光栅相对所处的光轴转动。
2、 根据权利要求1所述的波长可调元素分析仪，其特征是光栏光栅移动装置为一 设置在分光单色体内并伸出分光单色体的转轴，所述转轴通过齿轮和齿轮传动带与步进 电机连接，转轴同时通过拉线和滑轮与移动光栏连接，通过光栅移动齿轮连接衍射光栅。
3、 根据权利要求1所述的波长可调元素分析仪，其特征是步进电机连接一控制电 路，所述控制电路包括一单片机，控制电路与计算机连接。
专利摘要波长可调元素分析仪，包括光源装置，还设有波长可调分光装置，所述分光装置包括光源弧面反光镜、移动光栏、反光镜、分光弧面反射镜、衍射光栅、导出凸镜、光栏光栅移动装置及分光单色体，分光单色体上开有进光孔和出光孔，光栏光栅移动装置连接一步进电机。本实用新型结构简单、使用方便，通过波长可调分光装置，由步进电机驱动光栏光栅移动装置，移动光栏和衍射光栅，实现光源波长连续可调，并且步进电机与计算机连接，接受计算机控制，可有效实现通过计算机输入所需波长，再由本实用新型执行，实现了波长数码连续可调，调整精度可达到0.5nm。
文档编号G01N21/01GK201233361SQ20082004107
公开日2009年5月6日 申请日期2008年7月21日 优先权日2008年7月21日
发明者斌 徐, 锋 曹, 陈天水 申请人:南京麒麟分析仪器有限公司