一种信噪比高结构灵活的荧光测量装置制造方法及图纸

一种信噪比高结构灵活的荧光测量装置，包括集光系统、单色仪和记录仪。集光系统２由集光透镜组和金属保护筒组成；由反应腔作为激光荧光源的屏蔽，用光导纤维作为光能传输元件，可有效地消除光束发散和准直不严而在内侧引起的反射。采用本装置对激光致荧光测量可获得信噪比高、光谱信号清晰的效果，且结构灵活、方便可靠。本装置可广泛用于测定原子能级、光谱研究以及各种强光－物质相互作用的研究。（*该技术在2000年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种信噪比高结构灵活的荧光测量装置，用于激光荧光谱测量及对铀原子束在连续共振激光束作用下的荧光测定。利用激发态原子自发辐射而产生的荧光特征谱线来分析元素是经典的分析方法。随着激光器的出现与发展，激光致原子荧光已被推广应用来测定原子能级、光谱研究以及各种强光－物质相互作用的研究。目前，普遍采用的激光致荧光测量，其方法是从荧光光源(通常为光吸收池)到荧光探测器的荧光传输都采用玻璃透镜系列的刚性传输系统；荧光滤光元件一般都采用滤光片，由此带来下述严重缺陷。其一由于光探测元件对光的入射方向、聚焦位置都较敏感，因此为获得最佳输入而调节刚性传输系统时显得十分不便和困难；其二是采用滤光片时，通过峰宽一般都在数百埃，由于本底噪声光一般都是连续分布的环境光，其量正比于通过峰宽，而信号谱线通常都很窄，例如0.1埃左右，这样就极大地降低了信噪比，使得荧光谱质量变差，或者根本就测不出。同时采用滤光片时，对不同波长范围内的荧光还要准备与之相应的滤光片。本专利技术的目的在于提供一种性能极佳的荧光测量装置，该装置具有结构灵活及信噪比高等特点。该装置的结构如附图说明图1所示，包括反应腔1、集光系统2、光缆3、单色仪4和记录仪5。光缆3由采用普通光学玻璃或其他光学玻璃材料制成的光导纤维构成。图2为反应腔1的结构图，图3为光缆入射端的剖面图，图4为光缆输出端的剖面图。该装置工作原理是，激光束与原子束在反应腔1内相交，激光使原子有效激发并发出荧光，荧光经由集光系统2收集，并经短距离传输到光缆入射端。荧光经光缆3传输较远的距离到达其输出端，然后入射至单色仪4的入口狭缝，经分光后从光电倍增器输出电信号，最后送至记录仪5显示或记录。反应腔1中的激光荧光源被如图2的小盒所屏蔽，小盒内侧予先涂上强吸收材料如黑色油漆等，使偶然入射到表面上的激光束很少产生反射。出射孔b稍大于入射孔a，以清除光束发散或准直不严而在内侧引起的反射。荧光采光孔c应与聚光透镜的焦距即镜－荧光点间的距离相匹配。集光系统2由荧光集光透镜(组)和一个金属保护筒组成，透镜组由两个透镜组成，使第一个透镜的焦距恰好等于该透镜至荧光点的距离，即使荧光点位于第一个透镜的焦点上；同时使第二个透镜的焦距恰好等于该透镜至光缆3入射端的距离，即使光缆3的入射端恰好位于第二个透镜的焦点上，这样就能保证荧光高效传输。而两个透镜之间的距离可根据具体结构确定，无严格要求。在金属保护筒的端面上开一个小孔，使得荧光源与聚光透镜所张的立体锥与小孔所在平面的交线圆稍小于此孔面积，这样就可以有效地抑制来自环境的杂散光，而丝毫也不减弱有用的荧光信号。这一组件可置于真空或其他环境较差的位置。光缆3是一种新型光能传输元件，它的一端与集光系统2相接，可以做成与集光系统相匹配的各种形状，如图3所示的圆形或者其他形状等，以便有效地接收从荧光集光系统得到的光信号。光缆的另一端与单色仪4相接，它可以做成与光探测元件相匹配的各种形状，如图4所示的矩形或者其他形状等，使得输出光可与光探测器的几何、物理特性达到良好的匹配，从而可以充分发挥光探测器元件的各项特性。光缆的长度可视实验需要而定，对于一般实验，一米长的光缆就足够了。光缆的材料可视实验中荧光的光谱成分决定。对一般可见光及附近的荧光，采用普通光学玻璃材料的光导纤维就可达到满意的性能且价格低廉，甚至比相应的光学玻璃透镜组所需费用还低。光缆的材料也可以用其他光学玻璃材料。单色仪4用于分光，可以采用普通国产0.5米或更短光程的光栅，棱镜类单色仪只要其分辨率在几埃左右即能大幅度提高信噪比。利用本装置对铀原子束在连续共振激光束作用下的荧光进行了测定。由于铀原子蒸发困难，相应荧光信号也较弱，在采用现有荧光测量方法时，噪比小，常常被淹没在本底噪声中。采用本专利技术后，获得了极佳的荧光光谱信号。不仅可以测定非共振荧光(荧光谱线波长与激光波长不同)，而且也可以测定共振荧光，此时荧光波长与激光波长相同，只要稍一疏忽，荧光信号就会被强得多的激光本底信息所完全淹没。图5是利用本专利技术测得的元素铀原子荧光超精细结构，图中给出的荧光谱信噪比几乎达到了理想水平。这些超精细结构线不仅证实了目前世界上采用光电离谱测得的最好结果，而且还揭示了以前没有测得的超精细结构弱分量以及铀稀有同位素U－234的谱线。利用本专利技术还测定了铀的其余谱线及另外一些元素的谱线，测定了原子的飞行速度、原子激发态寿命等。本专利技术还可推广应用到各种激光荧光谱的测量，一步或多步激发中激发能级的监测等。权利要求1.一种信噪比高结构灵活的荧光测量装置，包括集光系统2、单色仪4和记录仪5，其特征在于设有能屏蔽激光荧光源的反应腔1，集光系统2由集光透镜组和金属保护筒组成，传输荧光的光缆3的一端与集光系统连接，另一端与单色仪连接，集光透镜组由两个透镜组成，第一个透镜的焦距等于该透镜至荧光点的距离，第二个透镜的焦距等于该透镜至光缆3入射端的距离。2.如权利要求1所述的荧光测量装置，其特征在于反应腔1中的激光荧光源被金属盒所屏蔽，在该金属盒壁上分别开有入射孔a、出射孔b和采光孔C，并在金属盒内侧面涂有强吸收材料。3.如权利要求1所述的荧光测量装置，其特征在于集光系统2采用了一个外套筒，在筒的端面上开一小孔，使得荧光源与聚光透镜所张的立体锥与小孔所在平面的交线圆稍小于该孔的面积。4.如权利要求1所述的荧光测量装置，其特征在于光缆3可以采用普通光学玻璃材料或其他光学玻璃材料所制的光导纤维构成。5.如权利要求4所述的光缆，其特征在于光缆的接收和出射光端面做成圆形、矩形或其他合适的形状，使得能分别与荧光源形状、单色仪入口狭缝形状相匹配。专利摘要一种信噪比高结构灵活的荧光测量装置，包括集光系统、单色仪和记录仪。集光系统2由集光透镜组和金属保护筒组成；由反应腔作为激光荧光源的屏蔽，用光导纤维作为光能传输元件，可有效地消除光束发散和准直不严而在内侧引起的反射。采用本装置对激光致荧光测量可获得信噪比高、光谱信号清晰的效果，且结构灵活、方便可靠。本装置可广泛用于测定原子能级、光谱研究以及各种强光-物质相互作用的研究。文档编号G01N21/64GK2080176SQ9021800公开日1991年7月3日 申请日期1990年8月21日 优先权日1990年8月21日专利技术者徐品芳, 潘文杰 申请人:核工业理化工程研究院本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信噪比高结构灵活的荧光测量装置，包括集光系统２、单色仪４和记录仪５，其特征在于设有能屏蔽激光荧光源的反应腔１，集光系统２由集光透镜组和金属保护筒组成，传输荧光的光缆３的一端与集光系统连接，另一端与单色仪连接，集光透镜组由两个透镜组成，第一个透镜的焦距等于该透镜至荧光点的距离，第二个透镜的焦距等于该透镜至光缆３入射端的距离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐品芳，潘文杰，
申请(专利权)人：核工业理化工程研究院，
类型：实用新型
国别省市：12[中国|天津]