阅读说明：本技术 一种毛细管光度仪 (Capillary photometer ) 是由 黄辉 渠波 李雪晶 蔡伟成 于 2020-06-01 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种毛细管光度仪。该毛细管光度仪包括光源、毛细管和光电探测器,光源和光电探测器设置于毛细管的两端；光源与毛细管之间设置有第一反射镜,毛细管与光电探测器之间设置有第二反射镜；光源与第一反射镜之间设置有第一透镜,第一反射镜与毛细管之间设置有第二透镜；第一反射镜上设置有第一透光孔,第二反射镜上设置有第二透光孔。本发明通过在第一反射镜的两侧分别设置第一透镜和第二透镜,该两个透镜与透光孔的组合,解决了平行光通过小孔的难题——既能高效通过小孔聚焦,又能保持光束的平行度,该平行光束在毛细管内来回反射传输,可以最有效的增加光程,还能降低管壁反射导致的损耗等问题。(The invention relates to a capillary photometer. The capillary photometer comprises a light source, a capillary and a photoelectric detector, wherein the light source and the photoelectric detector are arranged at two ends of the capillary; a first reflector is arranged between the light source and the capillary tube, and a second reflector is arranged between the capillary tube and the photoelectric detector; a first lens is arranged between the light source and the first reflector, and a second lens is arranged between the first reflector and the capillary tube; the first reflector is provided with a first light hole, and the second reflector is provided with a second light hole. The invention solves the problem that parallel light can pass through the small hole, not only can be efficiently focused through the small hole, but also can keep the parallelism of the light beam, the parallel light beam is reflected and transmitted back and forth in the capillary tube, the optical path can be increased most effectively, and the problems of loss and the like caused by tube wall reflection can be reduced.)

一种毛细管光度仪

技术领域

本发明涉及一种毛细管光度仪，通过增长光程以提高检测灵敏度。

背景技术

毛细管光度仪被广泛用于检测液体或气体样品的成份(即微量物质含量)，其工作原理是：把待测样品置于比色皿或毛细管中，探测光束通过待测样品，通过检测待测样品对探测光束的吸收光谱或待测样品的辐射荧光，从而获知待测样品的微量物质含量。与比色皿相比，毛细管可以获得更长的光程，从而提高检测灵敏度。

现有毛细管存在以下缺点：光束在毛细管内的传输距离(即光程)与毛细管的物理长度相近。为了更高的检测灵敏度，需要进一步提高光程。因此，在毛细管两端放置光学反射镜，可以使光束在两个反射镜之间来回反射传输，从而有效提高光程。这种反射方式，光束主要在反射镜之间反射传输，而不是在管壁之间反射传输。因此，无需提高管壁的反射率或抛光程度,降低了对毛细管的要求。

但是，为了将光束耦合进入毛细管，需要在反射镜上开孔。孔的大小选择存在矛盾：为了让更多的光线进入毛细管以提高耦合效率，需要加大孔径；为了让光束在管内经历更多次反射(即更长的光程)，需要减小孔径以减小光束的泄露。如图1所示，虽然光束聚焦可以增加小孔的耦合效率，但是聚焦使得光束的发散角变大，从而使得光束倾向于在毛细管管壁之间反射传输,而不是在反射镜之间传输，降低了光程的提高效果。

综上所述，为了解决上述问题，探索新的毛细管结构，是本发明的创研动机。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种毛细管光度仪。

本发明的一种毛细管光度仪，其技术方案为：

所述毛细管光度仪包括光源、毛细管和光电探测器，所述光源和光电探测器设置于所述毛细管的两侧；

所述光源与毛细管之间设置有第一反射镜，所述毛细管与所述光电探测器之间设置有第二反射镜；

所述光源与所述第一反射镜之间设置有第一透镜，所述第一反射镜与所述毛细管之间设置有第二透镜；

所述第一反射镜上设置有第一透光孔，所述第二反射镜上设置有第二透光孔。

本发明提供的一种毛细管光度仪，还包括如下附属技术方案：

其中，所述第二反射镜的镜面与所述毛细管的轴线之间的夹角为α，α＜90°。

其中，80°≤α＜90°。

其中，所述第一透镜和第二透镜的光轴与所述毛细管的轴线之间的夹角均小于20°。

其中，所述毛细管的内径为10μm-10cm。

其中，所述第一透光孔和第二透光孔均设置为圆形孔，所述圆形孔的内径为10μm-1cm。

其中，所述第一透光孔和第二透光孔均设置为环形孔，所述环形孔的内径为10μm-1cm，所述环形孔的外径为20μm-2cm。

其中，所述毛细管为特富龙管、玻璃管、或金属管。

其中，所述毛细管的侧壁镀有膜层。

其中，所述第一透光孔设置于所述第一反射镜的中心，所述第二透光孔设置于所述第二反射镜靠近两端的位置。

本发明通过在毛细管两端分别设置第一反射镜和第二反射镜来提高光程，探测光束在毛细管两端的反射镜之间来回反射，不仅能最有效的增加光程——反射一次对光程的增加量＝毛细管长度，而且易于选择高反射率材料作为反射镜，如选银反射镜或介质膜反射镜，从而大幅降低反射损耗。与此相比，如果利用毛细管内壁反射光束，这种方式对光程的增加效果有限——内壁反射一次对光程的增加量远远小于毛细管长度，而且毛细管内壁的抛光工艺和镀膜工艺复杂——粗糙表面会导致散射损耗。

本发明通过在第一反射镜的两侧分别设置第一透镜和第二透镜，该两个透镜与透光孔的组合，解决了平行光通过小孔的难题——既能高效通过小孔聚焦，又能保持光束的平行度。

本发明中的平行光束在毛细管内来回反射传输，可以最有效的增加光程，还能降低管壁反射导致的损耗等问题。

附图说明

图1为现有技术中的毛细管光度仪的结构示意图。

图2为本发明中的毛细管光度仪的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实例对本发明进行详细的说明。

本发明提供一种毛细管光度仪，如图2所示，该毛细管光度仪包括光源1、毛细管6和光电探测器9，所述光源1和光电探测器9设置于所述毛细管6的两侧；其中，所述毛细管6的内径为10μm-10cm。

所述光源1与毛细管6之间设置有第一反射镜5，所述毛细管6与所述光电探测器9之间设置有第二反射镜7；

所述光源1与所述第一反射镜5之间设置有第一透镜3，所述第一反射镜5与所述毛细管6之间设置有第二透镜10；所述第一透镜3用于将光源发出的探测光束聚焦到透光孔上，从而耦合进入毛细管；所述第二透镜10用于将透过透光孔的聚焦光束扩束转变成平行光束。扩束后的平行光，可以在毛细管内平行传输，降低了在毛细管侧壁反射的几率和损耗，从而增加了光束在两个反射镜之间来回反射传输的几率和次数。

所述第一反射镜5上设置有第一透光孔4，所述第二反射镜7上设置有第二透光孔8。

本发明通过在毛细管两端分别设置第一反射镜和第二反射镜来提高光程，探测光束在毛细管两端的反射镜之间来回反射，反射一次对光程的增加量等于毛细管长度，不仅能最有效的增加光程，而且易于选择高反射率材料作为反射镜，如选银反射镜或介质膜反射镜，从而大幅降低反射损耗。与此相比，如果利用毛细管内壁反射光束，这种方式对光程的增加效果有限，这是因为内壁反射一次对光程的增加量远远小于毛细管长度，而且毛细管内壁的抛光工艺和镀膜工艺复杂，粗糙的表面会导致散射损耗。

本发明通过在第一反射镜的两侧分别设置第一透镜和第二透镜，该两个透镜与透光孔的组合，解决了平行光通过小孔的难题，使得本申请既能高效通过小孔实现聚焦，又能通过扩束保持光束的平行度。

本发明中的平行光束在毛细管内来回反射传输，可以最有效的增加光程，还能降低管壁反射导致的损耗等问题。

优选地，所述第二反射镜7的镜面与所述毛细管6的轴线之间的夹角为α，α＜90°，更优选地，80°≤α＜90°。本实施例中，将第二反射镜的镜面与毛细管轴线的夹角设置成小于90°，以将沿毛细管轴线传输的光束，近似原路反射回去。

可选地，所述第一透镜3和第二透镜10的光轴与所述毛细管6的轴线之间的夹角均小于20°。

本实施例中，将第一透镜和第二透镜的光轴与毛细管轴线之间的夹角均设置成小于20度，以确保光束沿着毛细管轴线传输。

在一个实施例中，所述第一透光孔和第二透光孔均设置为圆形孔，所述圆形孔的内径为10μm-1cm。

在一个实施例中，所述第一透光孔和第二透光孔均设置为环形孔，所述环形孔的内径为10μm-1cm，所述环形孔的外径为20μm-2cm。

优选地，所述毛细管为特富龙管、玻璃管、或金属管，其中毛细管可以是直的或弯曲的。

更优选地，所述毛细管的侧壁镀有膜层，该膜层可以为金属膜，也可以为介质膜。

在一个实施例中，所述第一透光孔设置于所述第一反射镜的中心，所述第二透光孔设置于所述第二反射镜靠近两端的位置。

下面将以具体的实施例对本发明中的毛细管光度仪进行详细地说明。

如图2所示，选择内壁抛光的不锈钢毛细管作为毛细管6，内径介于0.05～10mm。

光源1发出的探测光束2，经过第一透镜3聚焦后，汇聚到第一反射镜5的透光孔4中，并透过透光孔4进入到毛细管6。其中，透光孔4位于反射镜5的中部。其中，将反射镜5的局部区域的反射膜去除，该局部区域就形成了透光孔4。

在反射镜5与毛细管6之间，设置第二透镜10。该透镜可以将透过透光孔4的聚焦光束，转变为平行光束，然后入射到毛细管6内部。该平行光束沿着毛细管轴线传输，因此可以有效避免入射到毛细管侧壁，并只在第一反射镜5和第二反射镜7之间来回反射，从而最有效的增加光程。平行光束经过多次反射之后，从第二反射镜7的透光孔8透出毛细管，并被光电探测器9所接收。

当待测样品通入毛细管6，待测样品对毛细管内的平行光束有吸收效应，因此被光电探测器接收到的光束强度会降低。根据光束强度的变化量，可以获知待测样品中微量物质的含量。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。