紧凑型光谱光学仪器制造技术

一种用于光谱学应用的光学仪器，包括具有三维折叠光路的紧凑型布置。被构造为光学参考面的板被固定至壳体并且被构造为将光学部件固定在该板的上方或下方。模块化光源模块可不借助于紧固件而固定在壳体内。单色仪和分光仪被固定在板的下方。设置在板的上方的反射镜被构造为引导通过板中的第一开口的来自单色仪的光穿过设置在板的上方的样本，并且引导来自样本的光穿过板中的第二开口到达分光仪。控制器被构造为与单色仪和分光仪通信。控制器可对用于分光仪的入口狭缝致动器进行控制并且对分光仪上游的孔眼进行定位，以调节分辨率和通过量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】紧凑型光谱光学仪器相关申请的交叉引用本申请要求2017年12月15日提交的美国申请第15/844,228号的优先权，该申请整体通过引用并入本文。
本公开总体上涉及一种具有三维光路的紧凑型分光仪，其可用于包括样本的荧光性和吸光率测量的多种应用。
技术介绍
包括吸收光谱和荧光光谱的光谱分析可用于多种领域的研究和行业中的应用，例如包括化学、食品科学、药理学、材料/纳米技术、多种环境学、地质学、水文学、海洋学/湖沼学以及土壤学应用中的水质分析。通用的市售光谱学仪器可能具有多种设计妥协，以在满足与波长操作范围、分辨率以及通过量等等相关的仪器性能要求的同时适应吸光率和荧光性测量。这些仪器通常不仅基于仪器性能而且还基于成本、可维修性、维护要求(用户和/或技师)、针对多种应用的灵活性或适应性以及可能仅偶尔使用的精密仪器所需的物理工作台空间而在市场中竞争。
技术实现思路
在一个或多个实施方式中，一种光学仪器包括壳体以及板，该板被固定至壳体并且被构造为将光学部件固定至板的顶表面或底表面。仪器还包括光源、固定至板的底表面的单色仪、固定至板的底表面的分光仪、固定至板的顶表面并且被构造为引导通过板中的第一开口的来自单色仪的光穿过样本且引导来自样本的光穿过板中的第二开口到达分光仪的多个反射镜、以及被构造为与单色仪和分光仪通信的控制器。在多个实施方式中，光学仪器可包括样本支架，其被构造为保持样本并且不借助于紧固件被可移除地固定至板的顶表面。仪器可包括固定至板的底表面并且被构造为将来自光源的光导向单色仪的输入部的第一反射镜，以及固定至板的底表面并且被构造为引导来自单色仪的输出部的光穿过板中的开口到达固定至顶表面的多个反射镜中的一个的第二反射镜。透镜可在光源与第一反射镜之间的光路中被固定至板的底表面。壳体可包括入口板，其中光源包括模块，该模块具有固定至模块并且连接至模块的电连接器的照灯，该模块被构造为在将模块插入到壳体中时与壳体中的互补的电连接器接合，该模块被构造为可通过入口板从光学仪器中移除并且通过相关锁销被固定在壳体中，使得其可不借助于工具而被固定和移除。在一个或多个实施方式中，光学仪器可包括与控制器通信并且被固定至板的顶表面的吸光率探测器，该吸光率探测器被定位在来自单色仪的穿过样本的光的光路中。仪器可包括与控制器通信并且被固定至板的顶表面的参考探测器，该参考探测器被定位为接收来自单色仪的一部分光并且向控制器提供相应信号。光学仪器还可包括设置在板的顶表面上方且与控制器通信的孔眼定位机构，该孔眼定位机构被构造为响应于来自控制器的定位信号而选择性地将孔眼定位为进入或离开样本与分光仪之间的光路。光学仪器还可包括与控制器通信的狭缝板定位机构，该狭缝板定位机构具有狭缝板，狭缝板包括具有不同的宽度和共同的高度的多个入口狭缝，狭缝板被构造为被定位在样本与分光仪之间的光路中，狭缝板定位机构被构造为响应于来自控制器的信号而将多个入口狭缝中的一个定位在光路中。在多个实施方式中，光学仪器可包括被定位为接收穿过样本之后的入射光束且使入射光束以基于波长的角度发生衍射的固定式凹面衍射光栅，以及被定位为接收经固定式凹面衍射光栅衍射的光且被构造为响应于从固定式凹面衍射光栅接收到的光而向控制器提供信号的探测器。光学仪器还可包括壳体，其具有铰接式样本入口门，其可选择性地打开，以进入具有由板的顶表面限定的底部的样本室。样本托盘模块可被构造为用于插入到样本室中并且将样本定位在单色仪与分光仪之间的光路中。样本托盘模块可包括微控制器，其被构造为识别样本托盘模块并且连接至相关电连接器，该相关电连接器被构造为在样本托盘模块插入到样本室中时与连接至控制器并且设置在样本室内的互补的电连接器接合。在一个或多个实施方式中，一种光学仪器包括具有板的壳体，该板被构造作为用于光学仪器的一个或多个光学部件的光学参考面并且被构造为将光学部件固定在板的上方或下方。光源在板的下方被设置在壳体中。单色仪设置在板的下方并且固定至板。具有固定式凹面光栅以及小于100mm的焦距的分光仪设置在板的下方并且固定至板。多个反射镜设置在板的上方、固定至板并且被构造为引导来自单色仪的光通过板中的第一开口穿过设置在板的上方的样本，并且引导来自样本的光穿过板中的第二开口到达分光仪。控制器被构造为与单色仪和分光仪通信。多个实施方式可包括一种具有孔眼的光学仪器，该孔眼被构造为通过与控制器通信的致动器被选择性地定位为进入或离开样本与分光仪之间的光路。孔眼可设置在板的上方。光学仪器还可包括样本托盘模块，其被构造为用于插入到位于板的上方的壳体的样本室中，以将样本定位在单色仪与分光仪之间的光路中。样本托盘模块可包括微控制器，其被构造为识别样本托盘模块并且连接至电连接器，该电连接器被构造为在样本室内与壳体中的互补的电连接器接合并且连接至控制器。光学仪器还可包括具有模块的光源，该模块具有固定至模块并且连接至模块的电连接器的照灯。模块可被构造为在将模块插入到壳体中时与壳体中的互补的电连接器接合。模块被可构造为可通过壳体的入口板从光学仪器中移除并且通过相关的锁销不借助于紧固件被固定在壳体中。在一个或多个实施方式中，光学仪器包括吸光率探测器，其设置在板的上方并且固定至板。吸光率探测器被构造为与控制器通信并且设置在来自单色仪的光在穿过样本之后的光路中。仪器还可包括参考探测器，其设置在板的上方并且固定至板。参考探测器可被构造为与控制器通信并且被构造为接收来自单色仪的一部分光。仪器还可包括与狭缝板关联的致动器，该狭缝板具有各自具有不同的宽度和预定的高度的多个入口狭缝。致动器可设置在板的下方并且被构造为与控制器通信，以将多个入口狭缝中的一个定位在通向分光仪的入射光束的光路中。多个实施方式可包括一种具有板的光学仪器，该板限定了光学参考面并且具有上表面和下表面。第一光学部件固定至板的上表面并且第二光学部件固定至板的下表面。第二光学部件是光源、探测器、单色仪和分光仪中的至少一个。光学仪器还可包括固定至板的下表面的至少一个反射镜，其被构造为引导来自第二光学部件的光穿过板中的第一开口，以及固定至板的上表面的至少一个反射镜，其被构造为引导来自板中的第一开口的光到达第一光学部件并且引导来自第一光学部件的光穿过板中的第二开口。根据本公开的一个或多个实施方式可提供相关优点。例如，根据本公开的用于光谱光学仪器的三维折叠光学设计提供了一种用于荧光性和吸光率测量的紧凑型精密仪器，其在具有竞争力的成本下有效地利用了台面空间。使用根据一个或多个实施方式的模块化光源模块提供了一种预安装和预对准的光源，其可不借助于工具通过用户安装在仪器内，消除了用于更换和对准的技师服务请求。根据一个或多个实施方式的模块化样本托盘提供了一种集成的微控制器，以用于马达控制的样本支架或装置的自识别、电力以及来自集成的计量仪(例如，温度计和pH计)的数字或模拟信号的信号传输。一个或多个实施方式的壳体和中间板结合了一种具有模塑光学控制点的高度集成的模塑设计，以方便在生产和质量控制期间通过最小化的调节进行光学对准。另外，在一个或多个实施方式中使用具有与铝制基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学仪器，其包括：/n壳体；/n板，其设置在所述壳体内并且被构造为将光学部件固定至所述板的顶表面或底表面；/n光源；/n探测器；/n至少一个反射镜，其固定至所述板并且被构造为引导来自所述光源的光穿过所述板中的至少一个开口到达样本，并且引导来自所述样本的光穿过所述板中的所述至少一个开口到达所述探测器；以及/n控制器，其被构造为与所述光源和所述探测器通信。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171215 US 15/844,2281.一种光学仪器，其包括：
壳体；
板，其设置在所述壳体内并且被构造为将光学部件固定至所述板的顶表面或底表面；
光源；
探测器；
至少一个反射镜，其固定至所述板并且被构造为引导来自所述光源的光穿过所述板中的至少一个开口到达样本，并且引导来自所述样本的光穿过所述板中的所述至少一个开口到达所述探测器；以及
控制器，其被构造为与所述光源和所述探测器通信。


2.根据权利要求1所述的光学仪器，其还包括单色仪，其中所述至少一个反射镜包括：
第一反射镜，其固定至所述板的所述底表面并且被构造为引导来自所述光源的光到达所述单色仪的输入部；以及
第二反射镜，其固定至所述板的所述底表面并且被构造为引导来自所述单色仪的输出部的光穿过所述板中的所述至少一个开口到达所述至少一个反射镜中的一个，所述至少一个反射镜固定至所述板的所述顶表面。


3.根据权利要求2所述的光学仪器，其还包括透镜，其在所述光源与所述第一反射镜之间的光路中固定至所述板的所述底表面。


4.根据权利要求1所述的光学仪器，其中，所述光源设置在所述板的下方。


5.根据权利要求1所述的光学仪器，其还包括样本支架，其被构造为保持所述样本并且可移除地固定至所述板的所述顶表面。


6.根据权利要求1所述的光学仪器，其中，所述壳体包括入口板，并且其中所述光源包括模块，所述模块具有固定至所述模块并且连接至所述模块的电连接器的照灯，所述模块被构造为在将所述模块插入到所述壳体中时与所述壳体中的互补的电连接器接合，所述模块被构造为可通过所述入口板从所述光学仪器中移除并且通过相关的锁销被固定在所述壳体中。


7.根据权利要求1所述的光学仪器，其还包括吸光率探测器，其与所述控制器通信并且被固定至所述板的所述顶表面，所述吸光率控制器被定位在来自所述光源的穿过所述样本的光的光路中。


8.根据权利要求1所述的光学仪器，其还包括参考探测器，其与所述控制器通信并且被固定至所述板的所述顶表面，所述参考探测器被定位为接收来自所述光源的一部分光并且向所述控制器提供相应的信号。


9.根据权利要求1所述的光学仪器，其还包括孔眼定位机构，其设置在所述板的所述顶表面上方并且与所述控制器通信，所述孔眼定位机构被构造为响应于来自所述控制器的定位信号而选择性地将孔眼定位为进入或离开所述样本与所述探测器之间的光路，其中所述探测器包括分光仪。


10.根据权利要求9所述的光学仪器，其还包括与所述控制器通信的狭缝板定位机构，所述狭缝板定位机构具有狭缝板，所述狭缝板包括具有不同的宽度和共同的高度的多个入口狭缝，所述狭缝板被定位在所述样本与所述分光仪之间的所述光路中，所述狭缝板定位机构被构造为响应于来自所述控制器的信号而将所述多个入口狭缝中的一个定位在所述光路中。


11.根据权利要求1所述的光学仪器，其中，所述光源包括分光仪，其包括：
固定式凹面衍射光栅，其被定位为接收穿过所述样本之后的入射光束，并且使所述入射光束以基于波长的角度发生衍射；以及
探测器，其被定位为接收经所述固定式凹面衍射光栅衍射的光并且被构造为响应于从所述固定式凹面衍射光栅接收到的光而向所述控制器提供信号。


12.根据权利要求1所述的光学仪器，其中，所述壳体包括铰接式样本入口门，其可选择性地打开，以进入具有由所述板的所述顶表面限定的底部的样本室，所述光学仪器还包括：
样本托盘模块，其被构造为用于插入到所述样本室中并且将所述样本定位在所述光源与所述探测器之间的光路中，所述样本托盘模块具有微控制器，微...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗纳德·约瑟夫·科瓦奇，萨尔瓦托雷·豪普特曼·阿采尼，
申请(专利权)人：堀场仪器株式会社，
类型：发明
国别省市：美国;US