专利名称：微型生化光谱分析仪器的制作方法
技术领域：
本发明属于分析仪器技术领域，特别是涉及一种微型生化光谱分析仪器。
背景技术：
现有技术中，生化分析仪的基本结构包括光源、光栅或滤色片、样品室、探测器阵列、控制电路、显示装置等部分组成，采用光栅的生化分析仪，是通过光栅的机械转动实现波长的扫描，速度慢，无法实现实时检测，容易受外界震动的影响。而采用滤色片的生化分析仪，只有几个特定波长，无法对整个光谱段进行检测。而且，现有的这两种生化分析仪均采用前分光的工作方式，这容易在仪器中引入杂散光，因而其样品室必须有严格的遮光性。

发明内容
本发明的目的是针对现有生化光谱分析仪存在的缺点，提供一种微型生化光谱分析仪器，体积微小，全光谱扫描、数据采集速度快，具有较强的抗震性能。
本发明通过以下技术方案来加以实现微型生化光谱分析仪器包括带光源的样品室、光纤、分光成像系统、数据采集卡、微机接口连线和外接光谱信号采集/处理部分，其特点是分光成像系统在光纤的输入光之后，为后分光形式，它由凹面光栅、光电探测阵列、驱动电路构成，探测器阵列的探测面与凹面光栅反射面相对，使光栅光谱像面与探测器阵列光敏面重合，驱动电路位于探测器阵列后方。
工作原理样品室发出的被检测光通过光纤输入分光成像系统，经过分光成像后在光电探测器阵列上得到被检测光光谱，由驱动电路控制探测器阵列输出光谱信号，再通过数据采集卡将光谱信号转换为数字信号，最后由微机接口连线送入计算机由光谱信号采集/处理/分析软件进行处理和分析，从而得到被检测物质成份的定性定量结果。
本发明由于分光成像系统结构简单紧凑，采用单个全息平场凹面光栅，无其它光学元件，从而大大减小了生化光谱分析仪器的体积。由于采用的是探测器阵列，并且光栅光谱像面与探测器阵列光敏面重合，故可以实现全光谱在空间的展开，而无需活动部件进行全光谱的扫描。所有元件均相对固定，无活动部件，因此外界震动对仪器测量无影响。体积的减小和抗震动都使该仪器便于携带。该微型生化光谱分析仪，采用光电探测器阵列可同时获取全光谱范围内的光谱信息获取。采用专用的高速数据采集卡实现全光谱范围内的实时检测。
本发明可以替代传统的生化分析仪器，广泛用于生物化学、临床医学、食品、进出口商检、环境科学和国防等众多领域。


图1是本发明的基本结构框图；图2是本发明的结构示意图；图3是本发明的USB数据采集卡电路框中1、样品室 11光源、12准直透镜 13样品池 14耦合镜组2、光纤3、分光成像系统 31凹面光栅 32光电探测器阵列 33驱动电路4、数据采集卡5、微机接口连线6、光谱信号采集/处理/分析部分具体实施方案参见图1、图2和图3，本发明包括带光源的样品室1、光纤2、分光成像系统3、数据采集卡4、微机接口连线5和光谱信号采集/处理/分析部分6。样品室1内依次设有光源11、准直透镜12、样品池13和耦合镜组14，经它们发出的被检测光通过的光纤2输入分光成像系统3，经凹面光栅31分光成像后，在光电探测器阵列32上得到被检测光谱，由驱动电路33控制探测器阵列输出光谱信号，再通过数据采集卡4将光谱信号转换为数字信号，最后由微机接口连线5送入计算机由光谱信号采集/处理/分析部分6进行处理和分析，从而得到被检测物质成份的定性定量结果。数据采集卡4可采用现有的光谱分析仪的USB数据采集卡，电路框图参见图3，光谱信号经阻抗匹配、衰减放大，再经A/D转换后进入大规模可编程逻辑电路FPGA处理，经USB接口电路，输入到PC机。光谱信号采集/处理/分析软件采用了光谱信号处理中常用的滤波、拟合、峰值搜寻等算法，可完成光谱信号的实时采集、处理与显示。
权利要求
1.一种微型生化光谱分析仪器，包括带光源的样品室(1)、光纤(2)、分光成像系统(3)、数据采集卡(4)、微机接口连线(5)和外接光谱信号采集/处理部分(6)，其特征在于分光成像系统(3)在样品室(1)之后，为后分光形式，它由凹面光栅(31)、光电探测阵列(32)、驱动电路(33)构成，光电探测阵列(32)的探测面与凹面光栅(31)反射面相对，使光栅光谱像面与探测阵列光敏面重合，驱动电路(33)位于光电探测阵列(32)后方。
2.根据权利要求1所述的微型生化光谱分析仪器，其特征在于，本仪器的所有元件相对固定。
3.根据权利要求1或2所述的微型生化光谱分析仪器，其特征在于，样品室(1)发出的被检测光通过光纤(2)输入分光成像系统(3)，经过分光成像后在光电探测器阵列上得到被检测光光谱，由驱动电路控制探测器阵列输出光谱信号，再通过数据采集卡(4)将光谱信号转换为数字信号，最后由微机接口连线(5)送入计算机由光谱信号采集/处理/分析部分(6)进行处理和分析，从而得到被检测物质成份的定性定量结果。
全文摘要
本发明涉及一种微型生化光谱分析仪器，包括带光源的样品室、光纤、分光成像系统、数据采集卡、微机接口连线和外接光谱信号采集/处理部分，其特点是分光成像系统在光纤的输入光之后，为后分光形式，它由凹面光栅、光电探测阵列、驱动电路构成，探测器阵列的探测面与凹面光栅反射面相对，使光栅光谱像面与探测器阵列光敏面重合，驱动电路位于探测器阵列后方。本发明体积微小，全光谱扫描、数据采集速度快，具有较强的抗震性能，可以替代传统的生化分析仪器，广泛用于生物化学、临床医学、食品、进出口商检、环境科学和国防等众多领域。
文档编号G01N21/25GK1546987SQ20031011118
公开日2004年11月17日 申请日期2003年12月9日 优先权日2003年12月9日
发明者温志渝, 陈刚 申请人:重庆大学