样本分析仪及其吸光度测量装置的制造方法_2

文档序号:9808696阅读:来源:国知局
制器也可以控制发光二极管LED持续向比色皿21发出光线,样本光电探测器3持续进行多光谱数据采集,以完成被测样本随时间变化的多光谱数据记录,进而进行相应的光谱分析工作。
[0034]在优选的实施例中,各个发光二极管LED和其对应的光入射端光纤束之间还设置有滤光片12,各个发光二极管LED发出的光穿过滤光片12到达光纤束,滤光片12具有设定的波长,用于透过设定波长的光。
[0035]这种具体实施例中,采用多合一光纤束来传播光,一方面,由于光纤的柔性和长度的随意性,使得在设计发光二极管布局时更加自由,方便整体布局的设计。
[0036]在另一种具体实施例中,请参考图2,光源还包括光出射端,例如基板13,各发光二极管LED排布在基板13面向样本放置位的一侧,形成光出射端,基板13的中心即为光出射端的中心,在一具体实施例中,各发光二极管LED可以根据各自光信号的强度按照预设的规则排布。基板13为可承载发光二极管的物体,例如电路板,其横截面形状优选为圆形。
[0037]在形成光出射端11时,各发光二极管LED或者多合一光纤束的排布方式有很多种。以多合一光纤束实现光出射端11的方式为例进行说明。光出射端的一种排布方式如图3a所示,每个圆代表一束光纤,相同填充的圆代表相同波长的光纤束,图3a所示的光出射端光纤束排布方式的特点是:同一波长的光纤束集中在一起。这样带来的问题是:当点亮某一个发光二极管LED时,光出射端11仅有一部分区域有光线射出,这会导致不同发光二极管LED被点亮时比色皿21上的光斑具有差异,从而导致每一波长的光照射在比色皿21上形成的光斑大小和位置不同。请参考图4a,假设被点亮的某一发光二极管LED的光出射区域位于第一会聚透镜4的光轴上方,则该发光二极管LED发出的光线经第一会聚透镜4作用后照射到比色皿21上形成的光斑AO位于第一会聚透镜4的光轴下方,反之则光斑AO位于第一会聚透镜4的光轴上方,当其它发光二极管LED被点亮、光出射区域变化时,光斑AO的位置也会随之而改变。当有光阑限制时则比色皿上形成的光斑如图4a中A0’所示,当其它发光二极管LED被点亮、光出射区域变化时,光斑A0’的位置和形状都会随之而改变,就会影响到测量结果的准确性和一致性。为解决该问题,可以在多合一光纤束的光出射端加装光纤耦合器,但光纤耦合器成本较高,一般需要数千元。为保证不同波长的光斑在比色皿21上的一致性并保持较低的成本,本实施例公开的一种优选方式为:在光出射端和样本放置位2之间(例如第一会聚透镜4和比色皿21之间)放置有光阑,光阑用于通过光线遮挡,从而限定照射在比色皿上的光斑大小,多合一光纤束的光出射端的光纤束按照以下方式排布,请参考图3b:
[0038]第一,同一波长发光二极管对应的光出射光纤束围绕光出射端11的中心呈中心对称分布。当光出射端11的中心位于光轴上时,同一波长的光以光轴为中心对称,对称的光经第一会聚透镜4会聚在比色皿上形成的光斑同样以光轴为中心对称,因此,光纤束的这种分布,可使不同波长的光在比色皿上形成的光斑位置一致。当在第一会聚透镜4和比色皿21之间放置有光阑时,当点亮某一波段的发光二极管LED时,光出射端11的中心各个方位均有光束射出,光轴的上下左右等方位均有该波长的光线照射到第一会聚透镜4上。请参考图4b,例如同一波长的光经第一会聚透镜4会聚后形成光斑A1、A2、A3和A4等交叠形成的区域。这些光线经过光阑通光孔20后照射到比色皿21上形成光斑A,光斑A的大小、形状受光阑通光孔20的大小、形状的影响,从而可以使不同波长的光在比色皿上形成的光斑大小一致。可见,通过出射光纤束的这种特殊排布和光阑,即可以保证不同波长的光经过第一会聚透镜4后照射在被测样本上的光斑的位置和大小尽可能一致,从而提高了测量的准确性和一致性。
[0039]第二,不同波长发光二极管对应的光出射光纤束按照样本光电探测器直接测得的响应值由弱至强从光出射端11的中心向边缘排布。由于发光二极管的中心波长不同,不同波长的发光二极管光LED自身福射强度也存在差异,样本光电探测器3对于不同福射强度的发光二极管响应也不相同,所以在进行光强检测时可能存在某一波长光信号强度过大甚至超出了探测器的检测范围,而另一波长因强度过小导致信噪比较差的情况。为使得样本光电探测器对不同辐射强度的发光二极管的响应相同,可以通过调节发光二极管的辐射强度、光信号能量利用率和光电探测器的波长响应特性三个参数中的任意一个来实现。本实施例中,将光纤束按照样本光电探测器直接测得的响应值进行排布,样本光电探测器直接测得的响应值越弱的光纤束越靠近光出射端11的中心,样本光电探测器直接测得的响应值越强的光纤束越远离光出射端11的中心。样本光电探测器直接测得的响应值与发光二极管的辐射强度以及光电探测器的波长响应特性有关,可采用以下方法测得:通常情况下,同一波长的发光二极管具有相同的辐射强度,发光二极管发出的光不经过样本直接到达样本光电探测器,样本光电探测器感应光输出的值即为该样本光电探测器直接测得的响应值。将不同波长的发光二极管在相同测试条件下(例如采用同一光电探测器、测试位置相同、温度相同、驱动电流相同、经同样的光路等)经样本光电探测器探测,从而可得出各波长发光二极管的样本光电探测器直接测得的响应值。如果某波长的发光二极管的样本光电探测器直接测得的响应值比较小,则将该波长的发光二极管排布在内圈,如果某波长的发光二极管的样本光电探测器直接测得的响应值比较大,则将该波长的发光二极管排布在外圈,如图3b所示。当光出射端11的中心位于光轴上时,光线越偏离光轴,利用率越小,光线越靠近光轴,利用率越大,图6为光信号不同出射位置的相对能量利用率,距离光出射端中心越远,利用率越小。由此,也可以通过调整光出射端的位置来均衡化光电探测器的响应值,如果光电探测器直接测得的响应值比较小,则将光出射端和光轴的距离调近,如果光电探测器直接测得的响应值比较大,则将光出射端和光轴的距离调远。图5所示为不同波长发光二极管在额定驱动条件下样本光电探测器测得的排布前后响应值对比图,可见不同波长的发光二极管在按照本实施例方式排布后,样本光电探测器的响应更趋于一致。当然,也可以通过挑选光电探测器的波长响应特性来均衡化光电探测器的响应值。通常情况下,确定了发光二极管和光电探测器,发光二极管的辐射强度和探测器的响应特性就确定了,要想均衡化样本光电探测器直接测得的响应值,需要调整光信号的能量利用率。
[0040]当然,在其它实施例中,也可以将多合一光纤束的各光出射端顺序完全打乱,随机排布,也可以实现比色皿上光斑的一致性,但该方式在光纤芯丝数量较少的情况下效果较差,且无法实现不同波长光辐射强度的调节。
[0041]在具体实施例中,还将光出射端11设置在第一会聚透镜4的焦点位置,例如将光出射端11垂直于光轴10设置,并使其中心位于第一会聚透镜4的焦点位置。这种设置再配合以图3b所示的光出射端的排布方式,进一步改进了不同波长的光照射到比色皿上光斑的一致性。
[0042]根据本申请公开的内容,本领域技术人员还可以只采用上述排布方式的其中一个方面,并达到相应的效果,例如只使得同一波长的光出射点围绕光出射端的中心呈中心对称分布,或只使得不同波长的光出射点按照样本光电探测器直接测得的响应值由弱至强从光出射端的中心向边缘排布。当不需要保证比色皿上光斑大小一致时,也可以不需要光阑。
[0043]需要说明的是,对于以基板实现光出射端的实施例中,也可以采用上述发光二极管光纤束的排布方式在基板上排布发光二极管。同理,也可以参照上述光出射端11的位置设置基板的位置,即使基板的中心位于光轴上,优选位于第一会聚透镜4的焦点位置。
[0044]在其它的具体实施例中,还可以采用其他器件作为光传输器件,使得各发光二极管发出的光通过与其对应的光出射点集中发出。
[0045]为了使得经比色皿21透射后的光能够有效聚集
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