旋转可变多角度激光光散射仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光学分析仪器领域，特别涉及一种多角度激光光散射仪。
【背景技术】
[0002]近年来，随着计算机和高速电路的飞速发展，激光光散射作为一种检测大分子的分析研宄手段，以其卓越的性能，广泛应用于生物技术、医药、化工、环保和食品等领域，其研宄与开发对环境保护、医药和食品安全都有十分重要的意义。现代的激光光散射包括静态(经典)和动态两部分。动态光散射是由于高分子在溶液中的布朗运动，使得光强随时间产生脉动。采用数字相关器技术处理光子脉冲信号，可以得到高分子运动的扩散信息，进而利用Stokes-Einstein方程计算得出绝对分子量大小及其分布。动态光散射法使用自相关方程，自相关方程中包含了溶液中高分子的扩散系数的平均值及其分布等信息。静态光散射对于溶液中高分子，利用瑞利散射形成光强与角度的函数关系，从而得到颗粒粒度大小与形状的信息。它用来表征聚合物的绝对分子量，是目前全世界公认的一种最行之有效的、最接近真实的方法。对于高分子溶液，光强与角度、浓度形成的依赖关系，通过静态光散射的方法可测量高分子材料的Zimm、Berry、Debye曲线、分子量、均方根回旋半径及第二维里系数。在实际应用中，静态和动态光散射有机地结合可用来研宄高分子在溶液中的许多涉及到质量和流体力学体积变化的过程，如聚集与分散、结晶与溶解、吸附与解吸、高分子链的伸展与卷缩以及蛋白质长链的折叠，并得到许多独特的微观分子参数。
[0003]目前，利用激光光散射技术有以下几种方案:小角激光光散射可测量小角度4° -7°及较稀浓度下的散射光强，无需角度和浓度外推，这种方案只能测得Mw。多角激光光散射可测18个等不同角度的散射光强，以角度外推至零时的截距求得Mw，还能以斜率求得高分子旋转半径Rg。
[0004]传统的多角度激光光散射测量是通过各自独立固定的许多个角度光散射成像光路测量分析，它的缺点是:仪器结构复杂，价格昂贵，增大测量成本，给分析测量带来不便。
【发明内容】
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种结构简单、成本降低、调节效率和测量精度有所提高且不需投入新的设备，便于普及推广的旋转多角度激光光散射仪。
[0006]本实用新型解决上述技术问题的技术方案是:包括样品台T、激光激发样品的激发光路、光散射成像光路、测角单元C、步进电机机械传动单元B、光散射检测处理单元和O位校正单元；所述的激光激发样品的激发光路上依次设有激光器、入射光阑H1、准直透镜L1、聚焦透镜LjP样品池S，所述的光散射成像光路上依次设有散射光阑H2、第一散射成像透镜L3、窄带滤光片F1和第二散射成像透镜L4，激发光路固定，光散射成像光路可绕样品台T中心轴旋转+-180度，并可处在0-180度之间任何位置；其中，光阑为小孔光阑，其光散射样品池S为横切面是圆与弦线组成的透明玻璃管:光散射样品池S置于样品台T上，样品池S中心轴与样品台T中心轴共轴，样品池和样品台固定不动，不随光散射成像光路旋转。
[0007]为了实现结构紧凑和功能实现，其进一步的措施还有。
[0008]测角单元C采用旋转编码器测量角度，旋转编码器安装在样品台T中心轴上，旋转编码器固定不动部分与样品台T中心轴固定连接，旋转编码器可转动部分与光散射成像光路主件固定连接；旋转编码器与信号放大处理器连接，信号放大处理器与计算机连接，旋转编码器的信号经放大处理输送到计算机。
[0009]步进电机控制单元B它由步进电机、机械传动机构和步进电机控制模块组成，机械传动机构齿轮Be与光散射成像光路组件Z固定连接，步进电机控制模块控制步进电机转动，步进电机转动通过机械传动机构齿轮Be使光散射成像光路组件Z绕样品台T中心轴旋转，由步进电机控制模块控制光散射成像光路转到不同角度位置。
[0010]一种旋转多角度激光光散射仪的光散射检测处理单元包括光散射光电传感器D1、信号放大器、相关器和计算机；光散射光电传感器D1处在光散射成像光路光轴上，与光散射成像光路一起绕样品台T中心轴旋转，光电传感器D1接收第二散射成像透镜1^4的散射光信号，光散射光电传感器D1与信号放大器的输入端连接，信号放大器的输出端与相关器连接，相关器与计算机连接，转换成的信号由信号放大器放大，输出到相关器进行相关处理，最后送到计算机进行处理。
[0011]它的O度位置校正单元是在光散射成像光路的窄带滤光片F1到第二散射成像透镜之间安装有反射镜M，反射镜M将O度直射激光反射，通过聚焦透镜L5聚焦到O度位置探测光电传感器D2、0度位置探测光电传感器D2给出O度位置校正信号，经信号放大器处理后，此O度位置校正信号输送到计算机，与旋转编码器的信号结合准确得到光散射成像光路的角度位置。反射镜M可移动，当探测O度位置时，反射镜M置于成像光路中；当测量时，反射镜M从成像光路中移开。
[0012]一种旋转可变多角度激光光散射仪它的光散射检测处理和O位校正单元包括光散射光电传感器、信号放大器、相关器和计算机，以及O度位置探测滤光片f2;o度位置探测滤光片&安装在成像光路的窄带滤光片F i到第二散射成像透镜之间。O度位置探测滤光镜匕可移动。当探测O度位置时，O度位置探测滤光镜F 2置于成像光路中；当测量时，O度位置探测滤光镜F2移开。采用O度位置探测滤光镜F 2获得O度位置信号，此时，由光散射光电传感器得到O度位置信号，其O度位置信号经信号放大器处理后直接输送到计算机。
[0013]它的光散射光电传感器处在光散射成像光路光轴上，与光散射成像光路一起绕样品台中心轴旋转，光电传感器接收第二散射成像透镜的散射光信号和O度位置激光信号，光电传感器与信号放大器的输入端连接，信号放大器的输出端分别与相关器和计算机连接，信号放大器与相关器连接的再与计算机连接；信号放大器与计算机连接运行操作进行O度位置校正测量，信号放大器与相关器连接然后再与计算机连接运行操作进行激光光散射测量。
[0014]本实用新型通过控制步进电机扫描，使光散射成像光路转到不同角度位置，实现多角度激光光散射测量分析。克服了传统多角度激光光散射仪使用许多测光单元，简化了仪器的结构，大大降低了仪器的成本。
[0015]由于采用上述技术方案，本实用新型的有益效果是:
[0016](I)相应于传统多角度激光光散射仪，它只需要一套光散射成像光路部分、光散射传感器和放大器，它减去了许多测光单元，而多角度激光光散射仪的光散射传感器部分是仪器最贵重的部分，约占多角度激光光散射仪价格的80%以上，大大简化了仪器结构，减少了仪器成本。只要通过转动光散射成像光路部分，就可多角度进行激光光散射分析，且无需增加太多的其它设备投入，商业前景好。
[0017](2)对于多角度激光光散射光子相关谱测量，它需采用多路相关器，而它只需要单路相关器，同时使光散射信号处理操作简单易行。
[0018](3)相应于传统多角度激光光散射仪，它只要通过转动光散射成像光路部分到特定角度位置，如小角度和90度，就可进行小角度和90度激光光散射测量分析，扩展了激光光散射仪的使用功能。
[0019](4)本实用新型结构简单、紧凑，成本低，为测量分析节约了大量的资金投入，适宜普及推广。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型实施例1的光路与光电检测结构图。
[0021]图2为本实用新型的样品台结构示意图图。
[0022]图3为本实用新型的样品台机械传动结构示意图。
[0023]图4为本实用新型实施例2的光路与光电检测结构图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步的详细说明。
[0025]它是一种用于激光光散射测量的方法和装置。
[0026]由附图1所示，一种旋转可变多角度激光光散射仪，它包括样品台T、激光激发样品的激发光路、光散射成像光路、光散射检测处理单元、O位校正单元、测角单元C和步进电机机械传动单元B。其中激光激发样品的激发光路上依次设有激光器、入射光阑H1、准直透镜L1、聚焦透镜LjP样品池S，所述的光散射成像光路上依次设有散射光阑H2、第一散射成像透镜L3、窄带滤光片F1和第二散射成像透镜L4，激发光路和样品池中心轴固定不动，光散射成像光路可绕样品台T中心轴旋转，+-180度，并可处在0-180度之间任何位置。光阑为小孔光阑。光散射检测处理单元包括光散射光电传感器D1、信号放大器、相关器和计算机；光散射光电传感器D1处在光散射成像光路光轴上，与光散射成像光路一起绕样品台T中心轴旋转，光电传感器Ddi收第二散射成像透镜L 4的散射光信号，光散射光电传感器D i与信号放大器的输入端连接，信号放大器的输出端分别与相关器连接，相关器与计算机连接。
[0027]由附图2所示，样品台上具有圆形套管管架，圆形套管内具有小半圆限位板，小半圆限位板的弦线与激发光路垂直，光散射样品池置于样品台上圆形套管管架中，光散射样品池为横切面是圆与弦线组成的透明玻璃管:样品池中心轴与样品台中心轴共轴，样品池和样品台固定不动，不随光散射成像光路旋转。
[0028]测角单元C包括旋转编码器Cb和信号放大处理器。由附图3所示，旋转编码器安装在样品台的中心轴上，旋转编码器固定不动部分与样品台T中心轴固定连接，旋转编码器可转动部分与光散射成像光路组件Z固定连接。旋转编码器Cb与信号放大处理器连接，信号放大处理器与计算机连接。
[0029]O位校正单元包括在窄带滤光片F1到第二散射成像透镜L 4之间安装有反射镜M,反射镜M将O度直射激光反射，经过聚焦透镜L5聚焦到O度位置探测光电传感器D 2、0度位置探测光电传感器