双光束分光光度计的分束装置以及转盘的制作方法

本实用新型涉及分光光度计领域，具体的说是一种双光束分光光度计的分束装置以及转盘。

背景技术：

分光光度计是用于对吸收光谱进行测量的装置。在分光光度计中，存在用于对近红外部至可视部、紫外部的光谱进行测量的可视紫外分光光度计、用于对红外部的光谱进行测量的红外分光光度计等。

检索发现，申请公开号为CN105973829A，名称为一种带有双红外光检测器的双光束红外分光光度计。如图1所示，从光源单元发出的红外光先被过滤处理，再经过带有斩波反射镜的双光束系统将处理后的红外光交替地分割成参考光和样品光；再通过两个接收单元分别接收参考光和样品光；再通过电信号处理和采集系统，控制和数据处理系统进行分析处理，以获得参考光和样品光的光强并求出样品的透射率。

其中，带有斩波反射镜的双光束系统包括平面反射镜和带反射镜的光学斩波器，经过过滤处理的单色光经过周期性转动的光学斩波器后被交替地分成两束，其中直接穿过光学斩波器的光束为直接光束，被光学斩波器上反射镜反射的光束为反射光束。

为方便对参考光和样品光检测，如图2所示，双光束分光光度计的检测步骤是：第一步光路校准调零，检测暗电流；第二步开启光源，光路定位；第三步开始检测参考光束，信号放大和AD转换之后发送给FPGA；第四步样品池移位，开始检测样品光束，信号放大和AD转换之后发送给FPGA；第五步FPGA开始对采集到的所有信号进行分析运算。在第一步中当没有光照射到光电转换器件20的时候，光电转换器件20会存在一个微弱的反向电流，被称为暗电流，尽管其很微弱，但在数据分析的时候是不容忽视的。在传统的检测方法中，暗电流检测、参考信号检测、样品信号检测在时间上是不同步的，时间上的差异会对最后的检测结果存在一定的偏差。

现有双光束分光光度计采用两个光电转换装置分别把参考光束和样品光束转换为电信号。由于光电转换器件是一个对温度比较敏感的器件，因此在此采用两个光电转换器件在温度上会存在一定的差异，则测量结果就会存在误差。

目前的双光束分光光度计不能够避免因暗电流检测、参考信号检测和样品信号检测在时间上的不同步以及温度对光电转换器件的影响而导致的测量误差。

针对上述技术缺陷，再次检索发现，中国专利授权公告号为CN104007074，其公开了双光束分光光度计采集分析处理方法，其过程为：同时平行射入参考光束和样品光束至正交信号发生部的一侧；将参考光束和样品光束分别遮断成相正交的参考预定序列光信号和样品预定序列光信号；将参考预定序列光信号和样品预定序列光信号和暗电流信号所合并形成的复合光信号转换为复合电信号；通过放大转换部将复合电信号进行信号放大并转换为数字复合电信号；再将复合电信号传输到PGA分析部，与第一预定序列、第二预定序列、第三预定序列和预定旋转周期分别相比对，在通过参考预定序列光信号还原公式、样品预定序列光信号还原公式和暗电流信号还原公式相应地分离还原出第i圈参考预定序列光信号、样品预定序列光信号和暗电流信号，最后将参考预定序列光信号的值、样品预定序列光信号的值和暗电流信号的值代入公式，计算出样品光束吸光度。

中国专利授权公告号为CN104007074，其还公开了一种双光束分光光度计，双光束分光光度计100包括：正交信号发生部1、光电转换部2、两个反光部3、周期反馈部4、电机5、信号放大部6、模数转换部和FPGA分析部8。正交信号发生部1用于将参考光束和样品光束遮断为参考预定序列光信号和样品预定序列光信号。如图3所示正交信号发生部1，以旋转轴心为圆心，半径不同的用于分别将参考光束和样品光束遮断形成参考预定序列光信号和样品预定序列光信号的第一预定序列光信号形成孔圈和第二预定序列光信号形成孔圈，以及位于边缘的旋转周期测定通孔；

光电转换部，设置在正交信号发生部的一侧，用于接收参考预定序列光信号和样品预定序列光信号并基于第三预定序列产生暗电流信号，以及将参考预定序列光信号、样品预定序列光信号和暗电流信号所合并而成的复合光信号转换为复合电信号；

两个反光部，分别设以一定角度将参考预定序列光信号和样品预定序列光信号反射至光电转换部；

周期反馈部，设有与正交信号发生部的边缘相嵌装的凹槽，及对应于旋转周期测定通孔两侧分别对向安装在凹槽两个凸起部上的感光接收部和光源发射部，用于反馈正交信号发生部的旋转周期；

电机，与旋转轴连接，用于带动正交信号发生部以预定旋转周期转动；

放大转换部，与光电转换部相连接，用于将复合电信号放大为放大复合电信号并将放大复合电信号转换为数字复合电信号；

以及FPGA分析部，与放大转换部相连接，用于接收数字复合电信号并通过相应的还原公式分离还原出参考预定序列光信号、样品预定序列光信号和暗电流信号，再根据吸光度公式计算出样品的吸光度。

其中，第一预定序列光信号形成孔圈以第一预定序列排列的透光通孔来开通圆盘本体，第二预定序列光信号形成孔圈将与第一预定序列相正交形成第二预定序列，以该第二预定序列排列的透光通孔来开通圆盘本体，第三预定序列由参考光束或样品光束中任意一个通过透光通孔的第一数值和参考光束或样品光束均未通过透光通孔的第二数值相组合排列形成，FPGA分析部，包含：存储部，用于存储第一预定序列、第二预定序列、第三预定序列和预定旋转周期；计算部，通过将数字复合电信号与第一预定序列、第二预定序列和第三预定序列分别相比对，根据由相应的还原公式分别计算还原出参考预定序列光信号、样品预定序列光信号和暗电流信号，再基于吸光度公式计算出样品的吸光度；以及控制部，与存储部和计算部分别相连接，根据以光源发射部和感光接收部之间的接通周期，即旋转周期和预定周期控制电机带动正交信号发生部匀速旋转。

其中，透光通孔的形状为弧形圆环，第一预定序列光信号形成孔圈有复数个弧形圆环以第一序列围合形成。

其中，第二预定序列光信号形成孔圈有复数个弧形圆环以第二序列围合形成。

中国专利授权公告号为CN104007074技术缺点如下：1、为实现第一预定序列光信号、第二预定序列光信号和第三预定序列和预定旋转周期，圆盘本体上需要开设足够多的通孔，同时所开设通孔的相互位置要求精度高，生产成本高，不便于推广使用；2、由于样品需要先经过参考光和样品光照射再到达正交信号发生部进行处理，所以正交信号发生部需要配合具有分光功能的装置，例如带有斩波反射镜的双光束系统将处理后的光源发出的光交替地分割成参考光和样品光，这样增大了整个设备体积，不便于携带，也不便于降低生产成本。

技术实现要素：

本实用新型针对现有的技术缺陷，提供了一种结构简单，使用方便的双光束分光光度计的分束装置，其具有带斩波反射镜的双光束功能，并能将入射光束按预定序列依次通过透过、反射和遮断以形成具有预定序列的参考光束信号、样品光束信号和暗电流信号。

本实用新型的另一目的在于提供一种专用于双光束分光光度计的分束装置的转盘。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

双光束分光光度计的分束装置，包括旋转轴、电机和反光部，

其特征在于：还包括有以所述旋转轴心为圆心转动的转盘，转盘设有三种结构，第一种结构为供光束直接穿过的透光部，第二种结构为反射光束的反射部，第三种结构为阻断光束并吸收光束的暗部，所述透光部、反射部和暗部按设定顺序圆周分布于转盘上；

还包括有以旋转轴心为圆心转动的转片，转片上设有旋转周期测定通孔或凹口，所述旋转周期测定通孔或凹口有多个，多个旋转周期测定通孔或凹口圆周均布在转片边缘上；

还包括有光电开关，所述光电开关设有与所述转片边缘相嵌装的凹槽，及对应安装于转片两侧的感光接收部和光源发射部；所述感光接收部和光源发射部分别对向安装在凹槽两侧槽壁上，用于反馈所述旋转周期测定通孔或凹口的旋转周期；

所述转盘、转片与旋转轴固定连接，所述电机与旋转轴连接，电机通过旋转轴带动所述转片、转盘以设定转速同步转动；

所述反光部包括第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜，第一反射镜和第二反射镜分别位于所述转盘前后两侧，第一反射镜和第三反射镜位于转盘同侧，第一反射镜用于将光束反射向转盘，第一反射镜反射的光束经透光部、第二反射镜形成具有预定序列的参考光束；第一反射镜反射的光束经反射部、第三反射镜形成具有预定序列的样品光束，第一反射镜反射的光束经暗部吸收形成具有预定序列的遮断光束。

如上所述双光束分光光度计的分束装置，其特征在于：所述转盘上的透光部、反射部和暗部均成对设置，且成对设置的透光部、反射部和暗部对称排列分布。

如上所述双光束分光光度计的分束装置，其特征在于：一个所述透光部与一个所述反射部之间设置有一个所述暗部。

如上所述双光束分光光度计的分束装置，其特征在于：一个所述透光部与一个所述暗部之间设置有一个所述反射部。

如上所述双光束分光光度计的分束装置，其特征在于：所述透光部为转盘边缘开设的扇形缺口，所述反射部为转盘前侧盘面上开设的扇形凹槽，在扇形凹槽内粘连固定有第四反射镜，第四反射镜具有与扇形凹槽相匹配的外形；所述暗部为转盘前侧盘面设置的黑色扇形表层，一个透光部与一个反射部之间设置有一个暗部。

如上所述双光束分光光度计的分束装置，其特征在于：所述透光部、反射部和暗部面积相等或相近。

如上所述双光束分光光度计的分束装置，其特征在于：所述第一反射镜、第四反射镜为平面反射镜；第二反射镜、第三反射镜为球面反射镜。

如上所述双光束分光光度计的分束装置，其特征在于：所述转片有两个，所述光电开关有两组，一组光电开关与一个转片配合，其中一个转片边缘均布有多个所述旋转周期测定通孔或凹口，该转片上的旋转周期测定通孔或凹口个数与所述转盘上的各个透光部、反射部和暗部一一对应；另一个转片上设有一个旋转周期测定通孔或凹口，该转片上的单个旋转周期测定通孔或凹口用于定位转盘初始位置。

如上所述双光束分光光度计的分束装置，其特征在于：还包括有

两个反光组，一个反光组以一定角度将预定序列的参考光束反射至光电转换部，另一个反光组以一定角度将预定序列的样品光束反射至光电转换部；

光电转换部，用于接收参考预定序列的参考光束光信号和样品光束光信号并基于所述暗部旋转周期生成的第三预定序列产生暗电流信号，光电转换部将参考光束光信号、样品光束光信号和暗电流信号所合并而成的复合光信号转换为复合电信号；

放大转换部，与光电转换部相连接，放大复合电信号并将放大复合电信号转换为数字复合电信号；

以及FPGA分析部，与放大转换部相连接，用于接收数字复合电信号并运行程序计算出样品的吸光度。

一种专用于双光束分光光度计的分束装置的转盘，其特征在于：所述转盘设有三种结构，第一种结构为供光束直接穿过的透光部，第二种结构为反射光束的反射部，第三种结构为阻断光束并吸收光束的暗部，所述透光部、反射部和暗部按设定顺序圆周分布于转盘上，转盘上的透光部、反射部和暗部均成对设置，且成对设置的透光部、反射部和暗部对称排列分布。

本实用新型的优点如下：

1、本实用新型具有带斩波反射镜的双光束功能，并能将单色分束按预定序列依次通过透过、反射和遮断以形成具有预定序列的参考光束信号、样品光束信号和暗电流信号，以便于光度计在后续处理中，将预定序列参考光束信号、预定序列样品光束信号和预定序列暗电流信号所合并形成的复合光信号转换为复合电信号再传输到PGA分析部分析处理。

2、转盘上的透光部、反射部和暗部均成对设置，且成对设置的透光部、反射部和暗部对称排列分布，避免高速旋转过程中抖动现象，转动平稳，有利于提高检测精度。

3、转盘与转片分体设置，有利于降低加工工艺，有利益提高转盘加工精度，有利于提高本实用新型检测精度。

附图说明

图1为现有红外双光束分光光度计的结构框图。

图2为现有双光束分光光度计的结构示意图。

图3为现有双光束分光光度计的正交信号发生部结构示意图。

图4为本实用新型中电机、光电开关、转盘组装结构示意图之一。

图5为本实用新型中电机、光电开关、转盘组装结构示意图之二。

图6为本实用新型中转盘结构示意图。

图7为本实用新型中两个转片结构示意图。

图8为本实用新型应用在光度计上的结构示意图之一。

图9为本实用新型应用在光度计上的结构示意图之二。

其中，101转轴、102电机、103反光部、1031第一反射镜、1032第二反射镜、1033第三反射镜、104转片、1041旋转周期测定凹口、105转盘、106光电开关、1061凹槽、107透光部、108反射部、109暗部。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来进一步说明本实用新型。

如图4、图5、图6、图7、图8和图9所示：双光束分光光度计的分束装置，包括旋转轴101、电机102、反光部103、转片104、转盘105和光电开关106。

转盘105以旋转轴101心为圆心转动，转盘105设有三种结构，第一种结构为供光束直接穿过的透光部107，第二种结构为反射光束的反射部108，第三种结构为阻断光束并吸收光束的暗部109，透光部107、反射部108和暗部109按设定顺序圆周分布于转盘101上。本申请中，转盘101上的透光部107、反射部108和暗部109均成对设置，且成对设置的透光部107、反射部108和暗部109均对称排列分布。具体实施例子中(如图6)，转盘101上有两个透光部107、两个反射部108和四个暗部109，一个透光部107与一个反射部108之间设置有一个暗部109。

如图7所示，转片104以旋转轴101心为圆心转动，转片上设有旋转周期测定凹口1041，旋转周期测定凹口1041有多个，多个旋转周期测定凹口1041圆周均布在转片104边缘上。

如图4、图5所示，光电开关106设有与转片边缘相嵌装的凹槽1061，及对应安装于转片两侧的感光接收部和光源发射部；感光接收部和光源发射部分别对向安装在凹槽1061两侧槽壁上，用于反馈旋转周期测定凹口的旋转周期。转盘105、转片与旋转轴101固定连接，电机102与旋转轴101连接，电机102通过旋转轴101带动转片、转盘105以设定转速同步转动。本申请中，电机102通过旋转轴101带动转片、转盘105以设定转速同步匀速转动。

反光部103包括第一反射镜1031、第二反射镜1032和第三反射镜1033，第一反射镜1031和第二反射镜1032分别位于转盘105前、后两侧，第一反射镜1031和第三反射1033镜位于转盘105同侧，第一反射镜1031用于将光束反射向转盘105，第一反射镜1031反射的光束经透光部107、第二反射镜1032形成具有预定序列的参考光束；第一反射镜1031反射的光束经反射部108、第三反射镜1033形成具有预定序列的样品光束，第一反射镜1031反射的光束经暗部109吸收形成具有预定序列的遮断光束。

本申请中，透光部107为转盘105边缘开设的扇形缺口，反射部108为转盘105前侧盘面上开设的扇形凹槽，在扇形凹槽内粘连固定有第四反射镜，第四反射镜具有与扇形凹槽相匹配的外形。暗部109为转盘105前侧盘面设置的黑色扇形表层。

本申请中，透光部107、反射部108和暗部109面积相等或相近

本申请中，第一反射镜1031、第四反射镜为平面反射镜；第二反射镜1032、第三反射镜1033为球面反射镜；或者第一反射镜1031、第四反射镜、第二反射镜1032、第三反射镜1033均为球面反射镜也可。

本申请中，转片104有两个，光电开关106有两组，一组光电开关106与一个转片104配合，其中一个转片104边缘均布有八个旋转周期测定凹口1041，该转片104上的旋转周期测定凹口1041个数与转盘105上的两个透光部107、两个反射部108和四个暗部109一一对应，用于对各个透光部107、反射部108和暗部109旋转周期进行检测；另一个转片104上设有一个旋转周期测定凹口1041，该转片104上的单个旋转周期测定凹口1041用于定位转盘105初始位置。

本实用新型实用时，参考光束透过光度计上的参考液，样品光束透过光度计上的样品液，光度计上还设有

两个反光组，一个反光组以一定角度将预定序列的参考光束反射至光电转换部，另一个反光组以一定角度将预定序列的样品光束反射至光电转换部；

光电转换部，用于接收参考预定序列的参考光束光信号和样品光束光信号并基于所述暗部旋转周期生成的第三预定序列产生暗电流信号，光电转换部将参考光束光信号、样品光束光信号和暗电流信号所合并而成的复合光信号转换为复合电信号；

放大转换部，与光电转换部相连接，放大复合电信号并将放大复合电信号转换为数字复合电信号；

以及FPGA分析部，与放大转换部相连接，用于接收数字复合电信号并运行程序计算出样品的吸光度。

以上仅是本实用新型的几种较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例作出的形状或者结构上的修改的得到与本实用新型相同或相近的技术方案，均属于本实用新型保护的范围。