本发明专利技术提供的是一种基于CCD探测的多光纤二维光谱分析装置。其特征是：它由光源、样品池、光纤束接收端、光纤束输出端和探测器组成，光纤束接收端插入样品池固定件内，将其中心正对透过样品的光束，光纤束输出端插入CCD探测器中。其中，在组成光纤束输出端的每根光纤纤端镀不同参数的滤光膜进而实现分光目的，使其能达到组成光纤束中的每根光纤对指定波长的光进行筛选，将分光后的光经由光纤束传输至CCD探测器。本发明专利技术可以根据光源的光谱特性和探测器不同波长响应度特性，优化光纤束接收端光纤的空间位置分布，实现均衡功能，大大地提高了分光速度，实现了多波长分光，可提高结果的精度与稳定性，降低了产品成本，可广泛应用于生化探测，生化分析仪器等领域。生化分析仪器等领域。生化分析仪器等领域。
【技术实现步骤摘要】
一种基于CCD探测的多光纤二维光谱分析装置
[0001]本专利技术涉及的是一种基于CCD探测的多光纤二维光谱分析装置，可用于生化分析仪的一种基于CCD探测的多光纤二维光谱分析装置，属于生化探测，生化分析仪器等
技术介绍
[0002]生化分析仪是一种医院临床用常规分析仪器，其主要用于测定人体液中的各种生化指标，如血常规、心肌酶谱、血糖血脂、肝功、肾功、免疫球蛋白等常规生化指标。比色或比浊分析离不开光学系统，因此，光学系统是生化分析仪最重要的基础组成部分，主要由光源、分光装置和探测器组成。光学系统的优劣直接关系到分析的质量及稳定性。由光源发出的光，透过比色杯进入仪器的入射狭缝，由光学准直镜准直成平行光，再通过分光装置色散成不同波长的单色光，不同波长离开分光装置的角度不同，由聚焦反射镜成像于出射狭缝，再由探测器接收光信号转换成电信号进行检测。生化分析仪的分光装置可以分为棱镜、干涉滤光片式和光栅式三种分光装置。
[0003]光栅式分光装置中的光栅是衍射光栅的简称，原理是利用光的衍射原理进行分光的。衍射光栅分为透射光栅和反射光栅两种，光栅分光与干涉滤波片相比较有明显优点，比如稳定可靠，但光栅式分光装置造价昂贵，因此我们提出将传统体光栅分光光路光纤化，免去繁杂精细的光路调节，利用光纤束的每一根光纤进行分光，测量不同波段的光以区分待测物质。
[0004]CN201120307849.5专利公开了一种自动生化分析仪分光光度计用光学检测系统，它包括：有光源、准直镜、比色皿、聚焦镜、设有狭缝的入射板、角镜，角镜的反射工作面与轴线成一锐角，角镜后的轴线两侧分别放置平面平场全息光栅、阵列探测器，适用于单波长探测以及多波长的同时探测，检测准确性高。但它没有解决多波长探测问题。
[0005]CN200510130811.4专利提供了一种用于全自动生化分析仪的光学系统，本专利技术的特点是：结构简单，省掉了多余的发射镜，聚光镜，性能稳定。虽然通过增加到达阵列探测器的带宽来解决了信号强度问题，却降低了波长的精度。另外，受阵列探测器面宽度的限制，不能同时检测多路波长。
[0006]在上述专利中均没有解决多波长探测问题，因此本专利技术公开了一种基于CCD探测的多光纤二维光谱分析装置，利用光纤束接收端传输光、在光纤束输出端镀膜滤除部分光来取替传统光栅式与滤光式分光装置。提高了结果的精度、稳定性，降低了杂光干扰和产品成本。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的在于提供一种解决多波长探测、结构简单、操作容易的结构，适用于生化分析仪的一种基于CCD探测的多光纤二维光谱分析装置。
[0008]生化分析仪的原理是对化学反应溶液进行光学比色或比浊，通过计算反应始点和
终点吸光度变化或监测反应全过程的吸光度变化速率对待测物进行定量。在溶液化学反应定量测定中，朗伯-比尔定律则是生化分析仪测定原理的理论基础。光在本质上是一种电磁波，朗伯-比尔定律是光吸收的基本定律，适用于所有的电磁辐射和所有的吸光物质，包括液体、气体等，是比色分析及分光光度法的理论基础。当一束平行光照射到样品池6内的溶液时，一部分被溶液吸收，一部分透过溶液，还有一部分被盛有溶液的容器反射。当入射光的强度为I0，吸光度为I
a
，透光度为I
t
，反射光强度为I
r
时，则有：I0＝I
a
+I
t
+I
r
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)在仪器中盛装反应溶液的容器称为比色杯，均为同种材料、同一规格，反射强度I
r
为一个恒定值，不会引起测量误差，则上式可简化为：I0＝I
a
+I
t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)用透光度T来表示透过光强度占入射光强度的百分比，即，朗伯-比尔定律又称为光的吸收定律，当入射光强度一定时，溶液的吸光度A与溶液的浓度c、液层的厚度L成正比，即：A＝K
·
c
·
L
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)其中，K是吸光系数，表示有色溶液在单位浓度和单位厚度时的吸光度。
[0009]生化分析仪中对光源的基本要求是：
①
在仪器的工作波段范围内提供连续辐射，即光源可以发射连续光谱，以便记录一个完全的吸收光谱；
②
光源发射的辐射能量具有足够的强度，其能量随波长变化尽可能小；
③
具有较好的稳定性；
④
有较长的寿命。实际上，这种理想光源是不存在的。临床项目测定中，光源强度保持不变是获得准确测定结果的重要因素，因此，在生化分析仪光学系统附有使电源电压稳定的装置，它的作用是稳定光源发光强度，使之不受外界电压变化的影响。
[0010]光电检测器是利用光电效应把光能转化为电能的器件，在测量中须把光信号的变换转换成电信号的变化才能定量测量。在现代光学分析仪器中，作为检测器必须在个较波长范围内对辐射信号都有响应，尤其在低功率辐射时对辐射能的吸收要比较敏感射的响应要快，转换的电信号容易放大，产生的噪声要小。光学仪器上常用的检测器分两大类即一类是对光子有响应的检测器，另一类是对辐射热有响应的检测器。CCD探测器是对光子有响应的器件之一，CCD探测器可以在较大面积上非常有效、均匀地收集和转移所产生的电荷并低噪声地测量，所以选用CCD探测器作为光子探测和图像捕获的主要器件。CCD探测器的工作原理分为四个步骤：
①
信号电荷的产生，CCD探测器可以将入射光信号转换为电荷输出，依据的是半导体的内光电效应，也就是光生伏特效应；
②
信号电荷的存储，将入射光子激励出的电荷收集起来成为信号电荷包的过程；
③
信号电荷的传输，将所收集起来的电荷包从一个像元转移到下一个像元，直到全部电荷包输出完成的过程；
④
信号电荷的检测，将转移到输出级的电荷转化为电流或者电压的过程。
[0011]二维CCD阵列探测器与其他光电器件的最大区别在于它是把接收到的光信号转变为电信号实现光电转换，然后将电荷包作为传递信号，进行电荷的存储、转移和输出，最后
通过外部采样放大设备输出图像信息，而其他的光电器件基本上都是以电压或者电流作为信号，实现图像信息的输入输出。
[0012]光谱响应范围是指CCD探测器对于不同光线的敏感程度，器件对各种单色光的光谱响应会根据生产工艺、电极材料和光敏单元结构的不同而会产生不一样的效果。一般情况下把峰值响应时的百分之五十响应度所对应的波长范围看作是CCD探测器的光谱响应范围，而峰值响应波长则等于响应度最大时的波长。
[0013]分光方式可分为前分光和后分光。传统分光普遍采用前分光技术，现在自动生化分析仪普遍采用后分光技术。前分光指的是根据不同波长需要，先将光源灯用滤光片、棱镜或光栅分光，取得单色光之后再照射到本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于CCD探测的多光纤二维光谱分析装置。其特征是：它由光源、样品池、光纤束接收端、光纤束输出端和探测器组成，光纤束接收端插入样品池固定件内，将其中心正对透过样品的光束，光纤束输出端插入CCD探测器中，其中，在光纤束输出端镀不同参数的滤光膜进而实现分光目的，使其能达到组成光纤束中的每根光纤对指定波长的光进行筛选，将分光后的光经由光纤束传输至CCD探测器中进行探测。2.根据权利要求1所述的一种基于CCD探测的多光纤二维光谱分析装置。其特征是：所述的光纤束接收端采用阵列组装，其中组成光纤束的光纤采用大芯径尺寸的光纤。3.根据权利要求1所述的一种基于CCD探测的多光纤二维光谱分析装置。其特征是：所述光纤束的接收端封装采用低折射率阵列分布的多孔石英套管，将大芯径尺寸的光纤插入各个孔内，其中，石英套管孔的分布与光纤束接收端分布相同。4.根据权利要求1所述的一种基于CCD探测的多光纤二维光谱分析装置。其特征是：所述的光纤束输出...
【专利技术属性】
技术研发人员：苑立波，常钰琪，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。