专利名称：一种具有光栅调节结构的分光光度计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光栅调节技术领域，特别涉及一种具有光栅调节结构的分光光度 计。
背景技术：
分光光度计是利用物质的分子或离子对某一波长范围的光的吸收作用，对物质进 行定性分析、定量分析及结构分析的仪器。分光光度计按所吸收光的波长区域不同，分为紫外分光光度计、可见分光光度计、 紫外-可见分光光度计、红外分光光度计；按吸收光的物质性质分，可以分为分子吸收分光 光度计和原子吸收分光光度计。大多数的分光光度计中都设有具有分光作用的单色器，而大多数的单色器中的色 散元件都采用光栅，因此光栅也是分光光度计中的核心元件。但是在实际加工过程中，很难 达到光栅固定的高精度要求，所以就需要设置光栅的固定与调节机构。在中国专利“一种具有光栅固定架的液相色谱仪”(专利号200920246579.4)中， 提出了一种具有光栅固定架的液相色谱仪，包括由光栅模块1和光栅调整转座2组成的光 栅固定架。如图1所示，光栅模块1由光栅11和光栅座12粘接固定连接而成，所述光栅座12 上设有粘接光栅用的凹槽13。如图2所示，光栅调整转座2为由铅锤支臂21和水平支臂22组成的倒T字形支 座，该倒T字形支座的铅锤支臂21上设有光栅座调整孔23，该光栅座调整孔23的轴向与水 平支臂22的臂长方向一致，且该光栅座调整孔23沿径向开有水平开口 24，如图3所示，在 铅锤支臂21上垂直所述水平开口 M安装螺钉25的螺纹孔沈；如图4所示，可对光栅沿光 栅刻线方向的旋转和轴向两个自由度进行调整。如图3所示，所述水平支臂22的一端开有水平开口 27，在具有水平开口 27的水平 支臂端上沿水平支臂的臂长方向设有两个垂直水平开口的安装螺钉的螺纹孔四，所述水平 开口 27的上开口边的端面沿水平支臂的臂长方向粘结一磁铁4。如图5所示，两个垂直水 平开口的安装螺钉观可对光栅的俯仰角度进行调整。现有技术中的光栅固定架只能实现一块光栅的固定与调节，却不能实现两块光栅 的固定和同时调节。发明内容本实用新型的主要目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种可以实现同时 调节两块光栅的具有光栅调节结构的分光光度计。本实用新型的分光光度计，包括一个第一光栅、一个第二光栅和一个光栅转座，所 述的第一光栅和所述的第二光栅与所述的光栅转座固定连接，所述的光栅转座为倒T字结 构，所述的第一光栅和所述的第二光栅背靠背平行安装在所述的光栅转座的上部，所述的光栅转座包括呈左L型的第一调节结构和呈右L型的第二调节结构，所述的第一调节结构 与所述的第一光栅连接，所述的第二调节结构与所述的第二光栅连接，所述的第一调节结 构和所述的第二调节结构在上部通过一个纵向开槽连接，所述的第一调节结构的下部通过 一个第一横向开槽与所述的光栅转座的下部连接，所述的第二调节结构的下部通过一个第 二横向开槽与所述的光栅转座的下部连接，所述的第一横向开槽上设有安装螺钉的第一螺 纹孔和安装顶丝的第一顶丝孔，所述的第二横向开槽上设有安装螺钉的第二螺纹孔和安装 顶丝的第二顶丝孔。在本实用新型所述的分光光度计，所述的第一调节结构的上部可以具有第一安装 孔和与之配合的第一固定螺钉，所述的第二调节结构的上部可以具有第二安装孔和与之配 合的第二固定螺钉，所述的第一固定螺钉将所述的第一光栅固定在所述的第一安装孔中， 所述的第二固定螺钉将所述的第二光栅固定在所述的第二安装孔中。本实用新型所述的分光光度计，除了能够实现两个光栅的固定与同时调节外，还 具有固定牢固、结构简单和方便调节等特点。
图1是现有技术中光栅与光栅座连接的结构示意图；图2是现有技术中光栅调节转座的结构示意图；图3是现有技术中光栅模块与光栅调节转座的结构示意图；图4是现有技术中沿光栅刻线方向的旋转和轴向两个自由度的调整的示意图图5是现有技术中光栅的仰俯角度调节的示意图；图6是本实用新型中紫外分光光度计3的结构示意图。图7是紫外分光光度计3的详细结构示意图。图8是光栅模块406和转动模块407的结构示意图1。图9是第一光栅501和第二光栅502在前单色器中的结构示意图。图10是和计算距离h有关的各种变量关系的示意图。图11是光栅模块406和转动模块407的结构示意图2。图12是光栅模块406和转动模块407的结构示意图3。
具体实施方式
下面具体介绍本实用新型的最佳实施方式。如图3所示，紫外分光光度计3包括光源301，前单色器302，主单色器303，分光系 统304，样品池305，参比池306，光电检测器307和数据处理系统308。如图4所示，光源301由氘灯401、钨灯402及聚光镜403组成。氘灯401提供 190nm-400nm波段的复合光，钨灯402提供400歷-2500歷波段的复合光。在本实施例中，使 用波段为190nm-900nm的复合光，因此采用氘钨灯结合的方式。聚光镜403主要作用是把 氘灯401或钨灯402发出的发散光会聚到前单色器302的入口。聚光镜403由一个电机带 动可以转动，通过转动聚光镜403的角度可以实现氘灯401和钨灯402的切换。前单色器302主要由入射狭缝404、准直镜405、光栅模块406、转动模块407、聚光 镜408和出射狭缝409组成。入射狭缝404主要用于限制光源301入射到前单色器302的光束口径；准直镜405主要把入射的发散光准直成平行光，然后出射到光栅模块406。由于 光栅模块406的分光作用，光栅模块406出射的单色光是不同波长按不同角度出射的平行 光，单色光经过聚光镜会聚到出射狭缝409。光栅模块406由转动模块407带动可以转动， 通过转动光栅模块406的角度可以使不同波长的光会聚到出射狭缝409，光栅转角和波长 对应关系遵循光栅转动方程ΠΙ λ 二？如…丨^/^^！！^^，其中！！！为级次，入为波长，d为刻线 密度，Y为入射光和出射光的夹角，ω是光栅的转动角度。主单色器303主要由入射狭缝410、准直镜411、第三光栅412、聚光镜413和出射 狭缝414组成。入射狭缝410用于接收前单色器302的出射光，准直镜411主要把入射的 发散光准直成平行光，然后出射到第三光栅412，由于第三光栅412的再次分光作用，第三 光栅412出射的单色光是不同波长按不同角度出射的平行光，这些单色光经过聚光镜413 会聚到出射狭缝414。第三光栅412由丝杆带动可以转动，通过转动第三光栅412可以选择 出射光的波长，光栅转角和波长对应关系同样遵循光栅转动方程。分光系统304主要由聚光镜415、平面镜416、平面镜417、平面镜427、聚光镜418、 聚光镜420和分束镜419组成，由主单色器303出射的单色光经过聚光镜415和平面镜416 的聚光和反射到达分束镜419。分束镜419是一个一半透光、一半反光的镜片，并由电机带 动高速运转，因此分束镜419把一束光分时地分成透射和反射的两束光，这两束光再经过 平面镜417、427和聚光镜418、420的作用分别会聚到参比池306和样品池305中心。样品池305和参比池306是两个光程和容量一样的比色皿。测试时，参比池306作 为参考，主要用于存放测试样品的溶剂，样品池305主要用于放测试样品。由分光系统304 出射的光进入样品池305和参比池306后，光能发生变化，由光电检测器307接收。光电检测器307主要由聚光镜423、聚光镜425、平面镜似4和光电倍增管似6组 成，聚光镜423、425和平面镜似4把样品池305和参比池306出射的光会聚到光电倍增管 426的接收面。由于前端分束镜419分时进行分束，因此光电倍增管似6也分时采集到样品 池305和参比池306出射的光信号。光信号通过光电倍增管似6后变成电信号并被放大， 数据处理系统308将放大后的电信号进行数据处理和显示。如图4和5所示，在本实施例中，由光源301发出的光经过入射狭缝404、准直镜 405入射到光栅模块406上，光栅模块406由转动模块407带动进行转动，通过转动光栅角 度使不同波长的光会聚到前单色器302的出射狭缝409。光栅模块406由第一光栅501和 第二光栅502组成，转动模块407由光栅转座503和步进电机504组成。第一光栅501和 第二光栅502分别固定在光栅转座503上，步进电机504与光栅转座503固定连接，带动 光栅转座504转动。在本实例中，采用复合光的波段为190nm-900nm，所以选择第一光栅 501的闪耀波长为250nm，第二光栅502的闪耀波长为800nm，并且设置光栅的切换波长为 380nm,即第一光栅501用于接收波长在190-380nm之间的光，第二光栅502用于接收波长 在380-900nm之间的光。同时，在光栅转座503的下部还设置有一个磁铁509，在光栅转座 503的旁边设置有一个霍尔元件，磁铁509和霍尔元件的设置是为了实现光栅旋转的准确 定位。紫外分光光度计3在开机之后，首先需要进行自检，自检时，光栅先转动，当霍尔元件 感应到磁铁509时，系统的控制软件默认该位置为光栅转座503的初始位置，然后光栅转动 一定角度，进行小范围的扫描，扫描出能量最高时波长对应的步进电机504的位置，并被控 制软件记录下来，有了这两个波长对应的步进电机504的位置，其它波长对应的步进电机504的位置就可以推算出来。自检完成后，控制软件记录下两块光栅不同波长相对应的电 机位置。在仪器工作时，系统会根据用户选择的波长选择光栅，并将该光栅旋转到相应的位 置，用于接收光源出射的复合光。如图5所示，在本实施例中，光栅转座503为倒T字结构，倒T字结构的上部具有 立背结构505，第一光栅501和第二光栅502背靠背粘接在立背结构505的上部。光栅转座 503倒T字结构的下部具有一个用于连接步进电机转轴506的连接结构507，包括一个转轴 固定孔和一个顶丝固定结构508，顶丝固定结构508包括四个顶丝锁紧结构，分别在连接结 构507的四面将转轴506与光栅转座503锁紧，使它们固定连接。如图6所示，并且，在本实施例中，第一光栅501和第二光栅502的的中心轴和电 机转轴506错开一个水平距离h，h的计算步骤如下经推算h' = LXtanco-(L/cosco-L) Xsin(V/2)/cos(V/2_co)，如图 7 所示，L 是 电机轴与光栅面的垂直距离，ω是光栅面的转角，即光栅面的垂直线与水平面的夹角，V/2 是光栅夹角的一半。在本实施例中，系统规定的波长范围为190nm-900nm，光栅采用1级光 谱，光栅的刻线密度为1200线/_，根据光栅方程m λ = 2dCOS(Y/2)Sincojpm= 1，d =1200线/mm，γ = V, λ = 380 900nm，带入公式计算得到ω在3. 5° 21之间。。 由此可以得到第一光栅501或第二光栅502的最小转角ω = ω2 = 3.5°时的h2'，最 大转角ω = ω = 21°时的hi'，最终推算得到h= (hl' +h2' )/2。当ω <30°时， h' LXtanco，所以h LX (tancol+tano^)/2。并且可以得出光栅面的最小宽度为 DO+hl' -h2'。当第一光栅501和第二光栅502不错开而相互平行放置的时候，如果光栅面的面 积不够大，那么在光栅转动到一定角度时，光栅一边上的光就会溢出，而光栅的另一边却没 有利用到，因此光能量会降低，并且露出的光会变成杂散光，影响系统指标；如果采用增大 光栅面积的方法，又会增加成本。所以在本实用新型中，将两块光栅错开放置，并通过光栅 转动的角度以及其他系统设计的要求，推导出两块光栅中心相对于电机转轴错开的距离， 在错开这个距离的时候，既不会产生漏光，也能够充分利用光栅面，并且不用增加光栅面的 面积，节约了成本。如图8所示，光栅转座503上设置有左L型的第一调节结构803和右L型的第二 调节结构804，第一调节结构803与第一光栅501连接，第二调节结构804与第二光栅502 连接，第一调节结构803和第二调节结构804之间开有纵向开槽805，第一调节结构803的 下部和光栅转座503之间开有第一横向开槽806，第二调节结构804的下部和光栅转座503 之间开有第二横向开槽807，第一横向开槽806上设置有安装螺钉的第一螺纹孔808和安装 顶丝的第一顶丝孔809，第二横向开槽807上设置有安装螺钉的第二螺纹孔810和安装顶 丝的第二顶丝孔811，通过螺钉和顶丝的调节使第一横向开槽806、第二横向开槽807及纵 向开槽805产生机械变形，改变开槽间隙的大小，实现光栅仰俯角度的调节。例如，当拧紧 螺钉的时候，可以减小横向开槽的间隙，加大纵向开槽的间隙，这样就可以使光栅的俯角加 大，同样，当旋转顶丝的时候，可以加大横向开槽的间隙，减小纵向开槽的间隙，这样就可以 使光栅的仰角加大。并且纵向开槽805的存在实现了两个光栅的同时调节。纵向开槽805、 第一横向开槽806和第二横向开槽807的长度和宽度与光栅需要调节的仰俯角度有关。如图8和图9所示，第一调节结构803上设置有第一安装孔801和第一固定螺钉901，第二调节结构804上设置有第二安装孔802和第二固定螺钉902，第一光栅501上设 置有用于安装的光栅固定轴，将第一光栅501的光栅固定轴粘接到第一安装孔801中，并用 第一固定螺钉901紧固第一安装孔801的开槽间隙，使第一光栅801和光栅转座503锁紧； 同理，第二光栅502上也设置有用于安装的光栅固定轴，将第二光栅502的光栅固定轴粘连 到第二安装孔802中，并用第二固定螺钉902紧固第二安装孔802的开槽间隙，使第二光栅 802和光栅转座503锁紧。并且为了进一步紧固光栅，在第一调节结构803的侧面设有第一 紧固螺孔813，在第二调节结构804的侧面设有第二紧固螺孔812，第一紧固螺孔813和第 二紧固螺孔812通过螺钉在侧面将光栅进一步紧固。作为进一步的说明，在本实施例中，也可以将光栅的中心轴与电机转轴平行放置， 此时需要采用光栅面更大的光栅。作为进一步的说明，在本实施例中，在满足加工精度的情况下，也可以直接将光栅 粘连到光栅转座上，或者本领域其他常用的可以将光栅固定在光栅转座上的方法。作为进一步的说明，在本实施例中，在满足加工精度的情况下，如果能够保证两个 光栅的光轴平行，刻线垂直，也可以不采用L型的调节结构，直接将光栅固定在光栅座上， 不需要进行调节。作为进一步的说明，在本实施例中，也可以在L型调节结构上设置有多个螺钉和 顶丝结构，用于调节光栅的仰俯角。作为进一步的说明，在本实施例中，在分辨率要求不高的情况下，也可以只采用一 个单色器进行分光。作为进一步的说明，在本实施例中，在系统要求不高的情况下，也可以采用单光束 光路，即只采用一个样品池来接收信号，省略参比池。以上具体实施方式
仅用于说明本实用新型，而非用于限定本实用新型，本领域一 般技术人员根据上述设计思想所作的任何不具有创造性的创造，均应视为在本专利的保护 范围之内。
权利要求1.一种具有光栅调节结构的分光光度计，包括一个第一光栅、一个第二光栅和一个光 栅转座，所述的第一光栅和所述的第二光栅与所述的光栅转座固定连接，其特征在于，所述的光栅转座为倒T字结构，所述的第一光栅和所述的第二光栅背靠背平行安装在 所述的光栅转座的上部，所述的光栅转座包括呈左L型的第一调节结构和呈右L型的第二 调节结构，所述的第一调节结构与所述的第一光栅连接，所述的第二调节结构与所述的第 二光栅连接，所述的第一调节结构和所述的第二调节结构在上部通过一个纵向开槽连接， 所述的第一调节结构的下部通过一个第一横向开槽与所述的光栅转座的下部连接，所述的 第二调节结构的下部通过一个第二横向开槽与所述的光栅转座的下部连接，所述的第一横 向开槽上设有安装螺钉的第一螺纹孔和安装顶丝的第一顶丝孔，所述的第二横向开槽上设 有安装螺钉的第二螺纹孔和安装顶丝的第二顶丝孔。
2.根据权利要求1所述的分光光度计，其特征在于，所述的第一调节结构的上部具有 第一安装孔和与之配合的第一固定螺钉，所述的第二调节结构的上部具有第二安装孔和与 之配合的第二固定螺钉，所述的第一固定螺钉将所述的第一光栅固定在所述的第一安装孔 中，所述的第二固定螺钉将所述的第二光栅固定在所述的第二安装孔中。
专利摘要本实用新型提供了一种具有光栅调节结构的分光光度计，包括一个第一光栅、一个第二光栅和一个光栅转座，光栅转座包括呈左L型的第一调节结构和呈右L型的第二调节结构，第一调节结构和第二调节结构在上部通过一个纵向开槽连接，第一调节结构的下部通过一个第一横向开槽与光栅转座的下部连接，第二调节结构的下部通过一个第二横向开槽与光栅转座的下部连接，第一横向开槽上设有安装螺钉的第一螺纹孔和安装顶丝的第一顶丝孔，第二横向开槽上设有安装螺钉的第二螺纹孔和安装顶丝的第二顶丝孔。本实用新型中的分光光度计，不但能够实现两个光栅的固定与同时调节，还具有固定牢固、结构简单和方便调节等特点。
文档编号G01J3/18GK201837457SQ20102051269
公开日2011年5月18日 申请日期2010年9月1日 优先权日2010年9月1日
发明者李维森, 王悦, 王铁军 申请人:北京普源精电科技有限公司