高效光譜檢測儀樣品室的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種高效光譜檢測儀樣品室，包括有樣品室本體，其中：樣品室本體為球體，樣品室本體上設置有激發光入口、信號光出口、樣品室連接口。同時，樣品室本體內設置有光學漫反射內表面構造，樣品室本體內設置有樣品室內膽，樣品室內膽上設置有樣品注入口、樣品流出口。由此，能夠滿足氣體、液體的盛放測試需要，實現測試樣品的多元化。并且，可有效提高樣品與激發光的相互作用并放大光譜信號，從而提高光譜信號強度并降低信號噪聲。再者，整體構造簡單，易于裝配制造，便于維護，可以配合各種光譜檢測儀對樣品室內的樣品進行光譜檢測和分析。
【專利說明】
高效光譜檢測儀樣品室
技術領域
[0001] 本發明設及一種樣品室，尤其設及一種高效光譜檢測儀樣品室。
【背景技術】
[0002] 光譜檢測作為一種快速、準確、無損的檢測手段被廣泛應用于各種科研和生產工 作當中。在檢測過程中，通常是用特定的激發光照射樣品，樣品與激發光作用，再通過光譜 儀檢測其透射光、反射光、散射光。檢測結果的準確性除了受到設備的靈敏度、可靠性和數 據分析的準確性影響W外還極大的依賴于樣品的制備。通常固體樣品密度大并與激發光的 作用強烈，因此光譜信號強、噪聲低，檢測結果更為準確。大部分氣體、液體密度較低，與激 發光的作用比較弱，因此光譜信號也比較弱，影響了檢測結果的準確性。
[0003] 在現有的實施方式中，為了得到較為準確的氣體、液體光譜檢測結果，通常在實驗 時需要提供大量的樣品，再經過特殊的樣品處理(例如將氣體樣品液化），然后用極強的激 發光照射樣品來得到一定的信號強度。同時，需要再利用極為靈敏的光譜儀進行檢測。
[0004] 由此，運樣的傳統檢測方法不僅浪費了大量的樣品，過強的激發光也很容易將樣 品燒壞，高靈敏度的光譜儀也提高了實驗的成本。
【發明內容】
[0005] 為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種高效光譜檢測儀樣品室。
[0006] 本發明的高效光譜檢測儀樣品室，包括有樣品室本體，其中：所述樣品室本體為球 體，所述樣品室本體上設置有激發光入口、信號光出口、樣品室連接口，所述樣品室本體內 設置有光學漫反射內表面構造，所述樣品室本體內設置有樣品室內膽，所述樣品室內膽上 設置有樣品注入口、樣品流出口。
[0007] 進一步地，上述的高效光譜檢測儀樣品室，其中，所述光學漫反射內表面構造 (5) 為光學漫反射涂層，所述光學漫反射涂層為水性丙締酸涂料，或是硫酸領涂料，或是聚四氣 乙締涂料固化構成的涂膜。。
[000引更進一步地，上述的高效光譜檢測儀樣品室，其中，所述光學漫反射內表面構造包 括有基層，所述基層上分布有若干多面體結構。
[0009] 更進一步地，上述的高效光譜檢測儀樣品室，其中，所述多面體結構為立方體、棱 錐、棱柱中的一種或是多種結合。
[0010] 更進一步地，上述的高效光譜檢測儀樣品室，其中，所述激發光入口、信號光出口、 樣品室連接口、樣品注入口、樣品流出口，為敞開式開口；
[0011] 或是，所述激發光入口、信號光出口、樣品室連接口、樣品注入口、樣品流出口，均 設有獨立的蓋體，所述蓋體能透過激發光和/或是信號光。
[0012] 更進一步地，上述的高效光譜檢測儀樣品室，其中，所述蓋體為普通玻璃蓋體，或 是為有機玻璃蓋體，或是為石英玻璃蓋體，或是為電烙石英玻璃蓋體，或是為錯玻璃蓋體。
[0013] 再進一步地，上述的高效光譜檢測儀樣品室，其中，所述樣品室內膽能透過激發光 和信號光，所述樣品室內膽為普通玻璃內膽，或是為有機玻璃內膽，或是為石英玻璃內膽， 或是為電烙石英玻璃內膽，或是為錯玻璃內膽。
[0014]借由上述方案，本發明至少具有W下優點：
[001引1、能夠滿足氣體、液體的盛放現聯需要，實現現聯樣品的多元化。
[0016] 2、能夠有效提高樣品與激發光的相互作用并放大光譜信號，從而提高光譜信號強 度并降低信號噪聲。
[0017] 3、整體構造簡單，易于裝配制造，便于維護，可W配合各種光譜檢測儀對樣品室內 的樣品進行光譜檢測和分析。
[0018] 上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段， 并可依照說明書的內容予W實施，W下W本發明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。
【附圖說明】
[0019] 圖1是高效光譜檢測儀樣品室的結構示意圖。
[0020] 圖2是光學漫反射內表面構造的結構示意圖。
[0021 ]圖3是將樣品室本體簡單描述為封閉空球的結構示意圖。
[0022] 圖4是樣品室的光路工作示意圖。
[0023] 圖中各附圖標記的含義如下。
[0024] 1樣品室本體 2激發光入口
[00巧]3信號光出口 4樣品室連接口
[00%] 5光學漫反射內表面構造6樣品室內膽
[0027] 7樣品注入口 8樣品流出口
[002引 9基層 10立方體
[0029] 11棱錐 12棱柱
[0030] 13 蓋體
【具體實施方式】
[0031] 下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。W下實施 例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。
[0032] 如圖1至4的高效光譜檢測儀樣品室，包括有樣品室本體1，其與眾不同之處在于： 樣品室本體1為球體，樣品室本體1上設置有激發光入口 2、信號光出口 3、樣品室連接口 4。同 時，為了能夠有效提升光福射效果，在樣品室本體1內設置有光學漫反射內表面構造5。并 且，考慮到后續送樣檢測的便利，在樣品室本體1內設置有樣品室內膽6,樣品室內膽6上設 置有樣品注入口 7、樣品流出口 8。
[0033] 結合本發明一較佳的實施方式來看，可采用光學漫反射涂層構成光學漫反射內表 面構造5。具體來說，為了便于制造，光學漫反射涂層為水性丙締酸涂料固化構成的涂膜。并 且，在實際實施時，還可采用其他光學漫反射特性的材料來構成該涂膜，可包括硫酸領涂 料，或是聚四氣乙締涂料。
[0034] 同時，亦可W采用非涂層式的結構件實現有效的漫反射。具體來說，該類光學漫反 射內表面構造5包括有基層9,基層9上分布有若干多面體結構。為了能夠提升漫反射效果， 實現均勻福照，本發明所設及的多面體結構為立方體10、棱錐11、棱柱12中的一種或是多種 務主厶 臺口口 〇
[0035] 進一步來看，為了實現快速送樣、取樣的檢測需要，激發光入口 2、信號光出口 3、樣 品室連接口4、樣品注入口7、樣品流出口8,為敞開式開口。換句話說，運類敞開式開口類似 空桐構造，實際的造型、口徑可根據后續的使用需求來進行配置。當然，考慮到某些特殊檢 測需要，期望能提供有效的密閉空間，在激發光入口 2、信號光出口3、樣品室連接口4、樣品 注入口 7、樣品流出口 8,均設有獨立的蓋體13。并且，本發明采用的蓋體13能透過激發光和/ 或是信號光。具體來說，一般蓋體13的制造材料可W使用普通玻璃或有機玻璃。若有更高要 求，在紫外到近紅外波段可W用石英玻璃，在紅外波段可W用電烙石英玻璃或錯玻璃。
[0036] 再進一步來看，考慮到樣品室內膽6內放置的待檢測物能夠被激發光和信號光正 常福照，不影響檢測效果，樣品室內膽6能透過激發光和信號光。具體來說，構成樣品室內膽 6的材質可W是普通玻璃，或是為有機玻璃，或是為石英玻璃，或是為電烙石英玻璃，或是為 錯玻璃。
[0037] 本發明的工作原理如下：
[0038] 可將樣品室本體簡單描述為封閉空球，其橫截面示意圖如圖3所示。其中，dAi和dA2 為內表面的兩個無限小面元，兩個面元的距離為S，球的半徑為R，并且球的半徑方向即為面 元的法向，半徑R與距離引司的夾角為a。
[0039] 運里，假設面元具有理想漫反射Lambedian的特性。換句話說，面元在任意方向單 位立體角內的光福射正比于cos(a)。其中，a為面元法向與出射光方向的加角，總發光量正 比于31。而且，實際應用當中一般粗糖平面的情況與此非常相近。由此，面元dAi發射的光被 面元dA泌收的比例為COS a X cL42 X COS a +
[0040]
[0041] 由此可見，圓球內任何一面元從任何另一面元所接收到的光福射相同，其與角度 無關，與發射面元無關。如果將無限小面元dA2換成有限大小的面積A2,則上面的結果變為面 積A2接收光的比例為
癢中As為球的面積。由此不難看出，如果W漫反射(實際應 用中為粗糖面)面構成球的內表面，其內部任何面元上接收到的光福射是相同的，即均勻 的。
[0042] 結合圖4所示的樣品室示意圖來看。其中Ai為激發光入射口，Ae為信號光出射口，A 為激發光直射面積，As為球內表面面積，P為反射率，Fi為激發光通量。同樣假設面元具有理 想漫反射Lambertian的特性，則被照面積A的亮度公式為
癢中η是歸一常數。
[0043] 假設Ai和Ae的面積與As相比較小，并且設球內表面為理想漫反射，根據先前圖3的 具體描述，球內表面各處接收到的光福射相同，則經過一次漫反射后球內表面接收到的總 光通量戈
其中f為Ai和Ae的面積和與球表面面積As的比 例。
[0044] 同理，第η次反射后產生的球內表面接收到的總光通量為Fipn(i-f)n。將η次反射產 生的球內表面接收到的總光通量相加得到
運里假設f<l(通常小于10%)。
[0045] 因此，球內表面的亮度巧
其牛
由此可見經過多次漫反射后內表面的亮度從剛開始的;^提升到 -^XM，啡提升了 Μ倍。 πΑ'、
[0046] 舉例來說，當f為5% (激發光入射口和為信號光出射口的面積占球總面積比例）， 反射系數為98%時，Μ為14,即信號強度提升了 14倍，運歸結與光在球內表面的多次反射。
[0047] 結合實際使用來看，應用W上原理到本發明所提供的球形樣品室上，一束低功率 的激發光(或探測光），在球內表面經過多次反射，亮度提高14倍，可W激發更多的樣品光譜 信號。同理，一定的樣品光譜信號經過多次反射也放大了 14倍，兩者相乘所得到的信號將是 原來的196倍。因此，運種樣品室可W有效提高便攜測量設備的信號收集效率和測量精度。 [004引通過上述的文字表述并結合附圖可W看出，本發明擁有如下優點：
[0049] 1、能夠滿足氣體、液體的盛放測試需要，實現測試樣品的多元化。
[0050] 2、能夠有效提高樣品與激發光的相互作用并放大光譜信號，從而提高光譜信號強 度并降低信號噪聲。
[0051] 3、整體構造簡單，易于裝配制造，便于維護，可W配合各種光譜檢測儀對樣品室內 的樣品進行光譜檢測和分析。
[0052] W上所述僅是本發明的優選實施方式，并不用于限制本發明，應當指出，對于本技 術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可W做出若干改進和 變型，運些改進和變型也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 高效光譜檢測儀樣品室，包括有樣品室本體(1)，其特征在于:所述樣品室本體（1)為 球體，所述樣品室本體（1)上設置有激發光入口（2)、信號光出口（3)、樣品室連接口（ 4 )，所 述樣品室本體（1)內設置有光學漫反射內表面構造(5)，所述樣品室本體（1)內設置有樣品 室內膽(6)，所述樣品室內膽(6)上設置有樣品注入口（7)、樣品流出口（8)。2. 根據權利要求1所述的高效光譜檢測儀樣品室，其特征在于:所述光學漫反射內表面 構造(5)為光學漫反射涂層，所述光學漫反射涂層為水性丙烯酸涂料，或是硫酸鋇涂料，或 是聚四氟乙烯涂料固化構成的涂膜。3. 根據權利要求1所述的高效光譜檢測儀樣品室，其特征在于:所述光學漫反射內表面 構造(5)包括有基層(9 )，所述基層(9)上分布有若干多面體結構。4. 根據權利要求3所述的高效光譜檢測儀樣品室，其特征在于:所述多面體結構為立方 體(10)、棱錐(11)、棱柱(12)中的一種或是多種結合。5. 根據權利要求1所述的高效光譜檢測儀樣品室，其特征在于:所述激發光入口（2)、信 號光出口（3)、樣品室連接口（4)、樣品注入口（7)、樣品流出口（8)，為敞開式開口； 或是，所述激發光入口（2)、信號光出口（3)、樣品室連接口（4)、樣品注入口（7)、樣品流 出口（8)，均設有獨立的蓋體(13)，所述蓋體(13)能透過激發光和/或是信號光。6. 根據權利要求1所述的高效光譜檢測儀樣品室，其特征在于:所述蓋體(13)為普通玻 璃蓋體，或是為有機玻璃蓋體，或是為石英玻璃蓋體，或是為電熔石英玻璃蓋體，或是為鍺 玻璃蓋體。7. 根據權利要求1所述的高效光譜檢測儀樣品室，其特征在于:所述樣品室內膽(6)能 透過激發光和信號光，所述樣品室內膽(6)為普通玻璃內膽，或是為有機玻璃內膽，或是為 石英玻璃內膽，或是為電熔石英玻璃內膽，或是為鍺玻璃內膽。
【文檔編號】G01N21/03GK105823731SQ201610237651
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月18日
【發明人】吳松楠, 陳迎曦
【申請人】蘇州鐳旭光電科技有限公司