一种多维一体化光谱检测池装置的制作方法

本发明涉及一种多方法、多参数检测装置，具体涉及一种用于对样品进行现场快速定量检测的光谱检测池装置。

背景技术：

随着科技的进步和发展，光谱类检测仪器的水平也在逐步提高。在水质安全、空气质量、蔬菜农药残留和食品安全问题方面，多种检测仪器正在为人们的健康保驾护航。不同种类的仪器也都能进行多种参数检测，由于检测方法不同，每类仪器只能在同一方法下进行样品检测，如果采用其它方法必须换成相关的仪器来完成。对于现场快速定量检测样品来说，还比较繁杂。因此，现场快速定量检测领域迫切需要一种既可以同时采用多种检测方法又可以同时进行多参数检测的仪器。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种既可以对样品同时采用多种检测方法、又可以同时进行多参数检测的检测池装置。

本发明提出的一种多维一体化光谱检测池装置包括：

反射光谱单元、吸收光谱单元、荧光光谱单元、180°后向共振光散射单元和微处理器系统。

所述光谱检测池内壁设置有反射镜层,可以对光源进行反射。所述反射镜层具有反光特性,可以是反光玻璃或者由检测池内壁直接镀膜获得。反射镜层遵循反射定律。光谱检测池主体采用黑色塑料材质或发黑处理后的铝合金材质，以去除杂散光。光谱检测池设置为圆柱体或方体结构,与之对应的样品器采用圆瓶或方形玻璃皿。在此不做特别限制。

所述吸收光谱单元包括光源、样品器、光电传感器和微处理器系统。可采用吸收光谱法对样品进行检测。遵循朗伯比尔定律。是基于样品中被测物质经提取净化后与显色剂反应生成有色化合物，根据该化合物对相关可见光有选择性地吸收的原理而建立的一种比色分析方法。光的吸收程度与吸光物质的浓度及吸收光光程成正比。一般方式为:单色光源射入样品器中的样品后到达光电传感器,光信号转换成电信号送入微处理器系统处理,检测结果在液晶显示模块上显示出来。

在本发明中光源与光电传感器位于光谱检测池下部两侧同一轴线上。

采用一个单色光源,可以对样品单一参数进行检测,也就是单参数检测,采用多个不同波长单色光源组合,可以对样品多个参数进行顺序检测，也就是多参数检测。在采用多个不同波长单色光源组合时,每个单色光光源安装时呈一定角度最后聚焦于光电传感器窗口上。

所述反射光谱单元包括光源、样品器、反射镜层、光电传感器和微处理器系统。反射光谱法也遵循朗伯比尔定律。

一般方式为:单色光源射入样品器中的样品后到达反射镜层,在反射镜层多次反射后到达光电传感器,光信号转换成电信号送入微处理器系统处理,检测结果在液晶显示模块上显示出来。在本发明中光电传感器与吸收光谱法共用,光源位于光电传感器同侧的光谱检测池上部。由于光源采用反射方式,增加了光源光程,因此可以对样品进行微量检测,同时也提高了样品检测的灵敏度。

对于吸收光谱法无法检出的微量物质,可采用反射光谱法对样品进行检测。扩大了现场快速检测仪器的应用范围。

采用一个单色光源,可以对样品单一参数进行检测,也就是单参数检测,采用多个不同波长单色光源组合,可以对样品多个参数进行顺序检测，也就是多参数检测。在采用多个不同波长单色光源组合时,每个单色光光源安装时呈一定角度最后聚焦于光电传感器窗口上。

所述荧光光谱单元包括光源、样品器、光电传感器和微处理器系统。荧光光谱法遵循荧光原理。某一波长单色光源照射到样品后产生另一波长单色光并传入光电传感器,光信号转换成电信号送入微处理器系统处理,检测结果在液晶显示模块上显示出来。在本发明中光电传感器位于光谱检测池上部反射光谱法的对侧,单色光源位于荧光光电传感器同侧底部,光源射入的角度与荧光光电传感器接收的角度为90°。采用一个单色光源,可以对样品单一参数进行检测,也就是单参数检测,采用多个不同波长单色光源组合,可以对样品多个参数进行顺序检测，也就是多参数检测。在采用多个不同波长单色光源组合时,每个单色光光源安装时呈一定角度最后聚焦于光电传感器窗口上。

所述180°后向共振光散射单元包括光源、样品器、反射镜层、光电传感器和微处理器系统。某一波长单色光源按照一定角度射出通过样品到达反射镜层再回到样品再到达反射镜层再回到样品液面,多次循环,最后返回光源出发处附近的光电传感器,在一般情况下,出发光源和返回光源的角度在90°和180°之间。这种方式可以检测某些特殊物质,检测原理遵循瑞利散射定律。在本发明中单色光源和光电传感器呈一定角度安装在光谱检测池底部。单色光源照射到样品后经过复杂运动,最终返回光电传感器,光信号转换成电信号送入微处理器系统处理,检测结果在液晶显示模块上显示出来。

本发明采用上述技术方案，其有益效果是：

1、检测池内设置有反射光谱单元、吸收光谱单元、荧光光谱单元、和180°后向共振光散射单元,可以实现多方法检测。遵循光谱分析化学原理。

2、每个检测方法可以采用多个单色光源组合,可以对多种样品进行检测,实现多参数检测。

3、检测方法之间可以组合测量,可以实现复杂样品检测。

4、采用微处理器控制，使操作简单,自动化程度高。

5、检测池内壁设置有反射镜层具有反光特性,遵循反射定律。

附图说明

图1：为本发明一种多维一体化光谱检测池结构示意图。

图2：为本发明一种多维一体化光谱检测池结构示意图。

图3：为本发明一种多维一体化光谱检测池a/a1剖面结构示意图。

图4：为本发明一种多维一体化光谱检测池b/b1剖面结构示意图。

图5：为本发明为本发明一种多维一体化光谱检测池原理示意图。

具体实施方式

以下就本发明一种多维一体化光谱检测池装置的结构组成及所能产生的功效，配合附图以较佳实施例详细说明如下：

如图1、2所示，在本发明一种多维一体化光谱检测池中,光谱检测池可以设置为圆柱体或方体结构,与之对应的样品器采用圆瓶或方形玻璃皿。在本发明中不做特别限制。图1中1为圆柱体光谱检测池结构,可放置圆瓶样品器,图2中的a1为方体光谱检测池结构,可放置方形玻璃皿样品器。2、a21、a22、a23、a24为反射镜层。a/a1、b/b1为光谱检测池外部对应面。c为光谱检测池底面。以此结构形式做剖面,可以使说明更直观。光谱检测池主体采用黑色塑料材质或发黑处理后的铝合金材质，以去除杂散光。

如图3所示，在本发明一种多维一体化光谱检测池中,假设以a/a1各上边的中点连线作竖直平面，作为剖面,详述吸收光谱单元。其中,吸收光谱单元包括位于a1剖面侧光源b4、位于a剖面侧光电传感器b2,样品器3插入光谱检测池1或(a1)中,光源b4与光电传感器b2位于光谱检测池下部同一轴线上。在做样品检测时,在微处理器系统作用下开启光源b4，光源b4出射的光透过样品后到达光电传感器b2,光电传感器b2将光信号转换成电信号后传入微处理器系统处理,检测结果在液晶显示模块上显示出来。如果对多种样品进行检测时,可以采用多个不同波长单色光源组合，可以对样品多个参数进行顺序检测，也就是多参数检测。在采用多个不同波长单色光源组合时,每个单色光光源安装时呈一定角度最后聚焦于光电传感器b2窗口上。

假设以a/a1(a为第一剖面，a1为第二剖面)各上边的中点连线作竖直平面，作为剖面,详述反射光谱单元。其中,反射光谱单元包括位于a剖面侧光源b1、光电传感器b2,反射镜层2(或a(a21)、a(a23))。样品器3插入光谱检测池1或(a1)中,光源b1透过样品在反射镜层2(或a(a21)、a(a23))多次反射后到达光电传感器b2。光电传感器b2将光信号转换成电信号后传入微处理器系统处理,检测结果在液晶显示模块上显示出来。采用一个单色光源,可以对样品单一参数进行检测,也就是单参数检测,采用多个不同波长单色光源组合,可以对样品多个参数进行顺序检测，也就是多参数检测。在采用多个不同波长单色光源组合时,每个单色光光源安装时呈一定角度最后聚焦于光电传感器b2窗口上。

光源b1位于光电传感器b2同侧的光谱检测池上部。由于光源采用反射方式,增加了光源光程,因此可以对样品进行微量检测,同时也提高了样品检测的灵敏度。

假设以a/a1各上边的中点连线作竖直平面，作为剖面，详述荧光光谱单元。参见图3，其中,荧光光谱单元包括样品器3、位于c剖面底部荧光光源b3、a1剖面侧光电传感器b6和附在光电传感器b6前面的滤光片b5。荧光光源b3射入的角度与荧光光电传感器b6接收的角度为90°。样品器3插入光谱检测池1或(a1)中,光源b3透过样品激发产生另一波长新光源b33,通过滤光片b5后进入光电传感器b6,滤光片b5只允许波长是新光源b33的光通过。光电传感器b6将光信号转换成电信号后传入微处理器系统处理,检测结果在液晶显示模块上显示出来。

如图4所示，在本发明一种多维一体化光谱检测池中,假设以b/b1各上边的中点连线作竖直平面，作为剖面,详述180°后向共振光散射单元。其中,所述180°后向共振光散射单元包括光源c1、样品器3、反射镜层2(或a(a22)、a(a24))、光电传感器c2和微处理器系统。所述光源c1位于b侧边的底部，且c1光源的出射方向为倾斜向上方。光电传感器c2的接受面的方向与c1光源出射方向平行，且角度相差180度。

样品器3插入光谱检测池1或(a1)中,某一波长单色光源c1按照一定角度射出通过样品器3到达反射镜层2(或a(a22)、a(a24)),多次循环反射后到达样品液面4再反射到反射镜层2(或a(a22)、a(a24)),最后到达光电传感器c2,光电传感器c2将光信号转换成电信号后传入微处理器系统处理,检测结果在液晶显示模块上显示出来。

在一般情况下,出发光源和返回光源的角度在90°和180°之间。

在本实施例中，采用了国产的先力光电公司生产的超高亮发光二极管，亮度参数在1000mcd以上，光源采用连续或脉冲方式供电。该电路为常规电路，在此不在详述。检测器在本实施例中，采用了日本滨松公司生产集成光电传感器，型号为s1133。当然，本发明也可以采用其它具有同等功效的集成光电传感器。检测器将检测到的数据传输到微处理器21。微处理器21为国产宏晶公司生产的stc系列，其主要参数为8位单片机，内部存储器64k。参见图2，微处理器21用来控制光源b1、b3、b4、c1和光电传感器b2、b6和c2,并接收光电传感器b2、b6和c2的输出信号并进行数据处理，处理后的信息由液晶显示屏22显示出来。

本发明的检测池装置含有电源单元、按键单元、微处理器单元、液晶显示单元、吸收,反射单元、荧光单元、后向散射单元。其中，微处理器单元中的微处理器为stc89c60，为8位单片机，内部存储器64k，具有数据处理功能。电源单元将8.4v锂电池提供的电源转换成整体电路需要的5v电源电压，满足电路需求。通过微处理器单元控制，实现按键设置功能。液晶显示单元在微处理器的作用下，实现显示功能。

吸收,反射单元为吸收测量法和反射测量法单元,公用一个光电传感器。吸收测量法和反射测量法各提供5个发光二极管光源，可以单独发光或者组合发光；为检测提供不同光源，都受控于微处理器。

荧光单元包括一个光电传感器。为荧光测量法提供5个发光二极管光源，可以单独发光或者组合发光。为检测提供不同光源。都受控于微处理器。

后向散射单元包括一个光电传感器，为180°后向共振光散射提供5个发光二极管光源，可以单独发光或者组合发光。为检测提供不同光源。都受控于微处理器。光电传感器可以接收光电信号并传输到微处理器。

以下结合具体操作来介绍本发明一种多维一体化光谱检测池的使用方法。

实施例1：

一、吸收光谱法测量:养殖水中孔雀石绿的测定

首先，单色光源b4采用波长为630nm高亮led发光二极管，光电传感器b2采用s1133，光谱检测池1采用圆柱体结构,样品器3采用圆玻璃瓶。在做样品检测时,光源通过样品溶液后被部分吸收,其余到达光电传感器,然后到达微处理器进行数据处理，处理后的信息由液晶模块显示出来。

样品处理

制备检测试剂—孔雀石绿显色试剂；制备空白试剂,

然后制备待检测的样品—孔雀石绿溶液0.1ml/l,备用。

用注射器取0.1ml孔雀石绿溶液注入样品器圆玻璃瓶中,然后加入一滴孔雀石绿显色试剂,反应3分钟。

测量操作

将空白试剂放入一样品瓶中后再放入光谱检测池中。开机,进行空白测量,然后将完成反应的样品瓶放入光谱检测池中,进行样品测量。检测结果在液晶模块上显示出来。

实施例2：

二、反射光谱法测量:蔬菜中乐果农药的测定

首先，单色光源b1采用波长为520nm高亮led发光二极管，光电传感器b2采用s1133，光谱检测池1采用圆柱体结构,样品器3采用圆玻璃瓶。在做样品检测时,光源通过样品溶液后反射镜层2后多次循环反射后被部分吸收,其余到达光电传感器,然后到达微处理器进行数据处理，处理后的信息由液晶模块显示出来。

样品处理

制备检测试剂—蔬菜中乐果农药显色试剂；制备空白试剂,然后制备待检测的样品—蔬菜中乐果农药溶液0.01ml/l,备用。

用移液器取0.01ml蔬菜中乐果农药溶液注入样品器圆玻璃瓶中,然后加入一滴蔬菜中乐果农药显色试剂,反应3分钟。

测量操作

将空白试剂放入一样品瓶中后再放入光谱检测池中。开机,进行空白测量,然后将完成反应的样品瓶放入光谱检测池中,进行样品测量。

检测结果在液晶模块上显示出来。

实施例3：

三、荧光光谱法测量:肉制品中磺胺二甲基嘧啶的测定

首先，光谱检测池1采用圆柱体结构,样品器3采用圆玻璃瓶。单色光源b3采用波长为400nm高亮led发光二极管，光电传感器b6采用s1133，b5采用波长为500nm带通滤光片，滤光片只允许波长为500nm的光通过，在做样品检测时,激发波长为400nm高亮led发光二极管b3，射入样品溶液后生成波长为500nm的b33发射光,通过滤光片b5后到达光电传感器b6-s1133，微处理器接收光电传感器b6的输出信号并进行数据处理，处理后的信息由液晶模块显示出来。

样品处理

制备检测试剂—荧光激发试剂；制备待检测的样品—肉制品中磺胺二甲基嘧啶溶液0.01ml/l,备用。

用移液器取0.01ml肉制品中磺胺二甲基嘧啶溶液注入样品器圆玻璃瓶中,然后加入一滴荧光激发试剂,反应3分钟。

测量操作

将完成反应的样品瓶放入光谱检测池中,进行样品测量。

检测结果在液晶模块上显示出来。

实施例4：

三、180°后向共振光散射光谱法测量:猪尿中盐酸克伦特罗的测定

首先，光谱检测池1采用圆柱体结构,样品器3采用圆玻璃瓶。单色光源c1采用波长为525nm高亮led发光二极管，光电传感器c2采用s1133，在做样品检测时,激发波长为525nm高亮led发光二极管c1射入样品溶液后到达反射镜层2,多次循环反射后到达样品液面4再反射到反射镜层2,最后到达光电传感器c2,光电传感器c2将光信号转换成电信号后传入微处理器系统处理,检测结果在液晶显示模块上显示出来。

样品处理

制备检测试剂—共振光散射光试剂；制备待检测的样品—猪尿中盐酸克伦特罗溶液0.01ml/l,备用。

用移液器取0.01ml猪尿中盐酸克伦特罗溶液注入样品器圆玻璃瓶中,然后加入一滴共振光散射光试剂,反应3分钟。

测量操作

将完成反应的样品瓶放入光谱检测池中,进行样品测量。

检测结果在液晶模块上显示出来。

本发明虽由前述实施例来描述，但仍可变化其形态与细节，在不脱离本发明的精神下制作。前述为本发明最合理的使用方法，仅为本发明可以具体实施的方式之一，但并不以此为限。