一种可消除杂散光干扰的微量液体分析用检测头

摘要

本发明公开了一种可消除杂散光干扰的微量液体分析用检测头，通过将承载盘设置一定的倾斜角度，使在承载盘圆形透明区域上的待检测微量液体不滑落的前提下，将承载盘反射产生的杂散光偏转出所述接收光纤的光线接收区域，使接收光纤所接收的光线全部为经过待检测微量液体后的由反射片所反射的光线，避免承载盘反射产生的杂散光通过接收光纤进入光学分析系统，从而消除杂散光对微量液体介质进行光学分析造成的干扰，大幅度提高了相关光学分析系统对微量液体介质分析的精确度。

说明书

技术领域

本发明涉及对微量液体的光学分析领域，尤其涉及一种可消除杂散光干扰 的微量液体分析用检测头。

背景技术

目前，已开发出借助于光对少量液体介质，例如一滴液体介质进行光学分 析或吸收法测定的设备，此类设备的工作原理是，待检测液体介质放置于检 测头的承载盘之上，通过检测头光被引导通过介质，并由反射器进行反射后 由接收光纤传导出检测头，检测头与一定的光学分析仪器连接对待检测液体 介质进行光度、分光光度、荧光或光谱荧光的检测或分析。

然而，由于当入射光成一角度通过透镜承载盘时，受承载盘厚度及表面反 射影响，会产生一定的杂散光投射到接收光纤的接受区域，并通过接收光纤 进入分析仪器中，干扰对待检测液体介质的数据分析，从而影响分析精度。

发明内容

本发明的目的在于针对一般对微量液体进行光学分析的设备的不足，提供 一种可消除杂散光干扰的微量液体分析用检测头，通过将承载盘设置一定的 倾斜角度，使在承载盘上的待检测微量液体不滑落的前提下，将承载盘反射 产生的杂散光偏转出所述接收光纤的光线接收区域，避免承载盘产生的杂散 光通过接收光纤进入光学分析系统，从而消除杂散光对微量液体介质进行分 析造成的干扰，提高对微量液体介质分析的精确度。

本发明的技术方案为：

一种可消除杂散光干扰的微量液体分析用检测头，包括：

壳体，其为竖直设置的中空的筒状结构；

承载盘，其覆盖于所述壳体的顶端开口并沿所述壳体的横截面方向设置有 一定的倾斜角度，形成一个将壳体顶端封闭的倾斜的台面，所述承载盘上设 置有用于放置待检测微量液体的透明区域；

聚光装置，其为一可将光线进行聚集的透光体，所述聚光装置以与承载盘 距离可调的方式活动连接于所述壳体的内部并将壳体内部分隔为两个独立空 间；

反射片，其设置于所述承载盘的上方。

优选的是，所述的可消除杂散光干扰的微量液体分析用检测头中，所述承 载盘上透明区域之外的部分涂布疏水层使待检测微量液体限制在圆形的透明 区域形成半球形液滴；

另外，所述承载盘的透明区域设置为直径为1.2-2mm的圆形，所述承载盘 透明区域的厚度为0.5-2mm。

优选的是，所述的可消除杂散光干扰的微量液体分析用检测头中，所述承 载盘的圆形透明区域的中心与承载盘的中心重合并与聚光装置的中心设置于 同一竖直的中轴线上。

优选的是，所述的可消除杂散光干扰的微量液体分析用检测头中，所述反 射片与一高度可调节的支架固定连接并使反射片与承载盘之间的距离与待检 测微量液体形成的半球形液滴的高度相对应。

优选的是，所述的可消除杂散光干扰的微量液体分析用检测头中，所述聚 光装置与承载盘之间的距离以入射光线通过聚光装置后能够从所述承载盘的 圆形的透明区的中心位置穿过并穿过待检测微量液体后在反射片上聚焦为 准。

优选的是，所述的可消除杂散光干扰的微量液体分析用检测头中，所述壳 体的底端设置有用于将所述壳体底端封闭且与壳体内径相匹配的密封塞，所 述密封塞通过以位置可调的方式嵌入壳体内与所述壳体活动连接。

优选的是，所述的可消除杂散光干扰的微量液体分析用检测头中，所述聚 光装置与所述壳体的活动连接方式为：所述密封塞的侧壁沿所述壳体的内壁 向内延伸出连接装置，所述聚光装置与所述连接装置固定连接并与所述密封 塞联动使聚光装置与所述承载盘之间的距离可调。

优选的是，所述的可消除杂散光干扰的微量液体分析用检测头中，所述密 封塞上分别设置有贯穿密封塞的入射光纤和接收光纤，其中所述入射光纤和 接收光纤分别布置在所述密封塞的中轴线两边相对称的位置，所述接收光纤 穿出密封塞的第一端设置为光线接收区域；

所述的可消除杂散光干扰的微量液体分析用检测头通过入射光纤与接收 光纤和相应的光学分析设备连接。

优选的是，所述的可消除杂散光干扰的微量液体分析用检测头中，所述承 载盘沿所述壳体横截面方向的倾斜角度以使由承载盘反射的光线偏转出所述 接收光纤的光线接收区域且使所述透明区域上的待检测微量液体不滑落为 准，所述承载盘沿所述壳体横截面方向的倾斜角度小于或等于20度。

优选的是，所述的可消除杂散光干扰的微量液体分析用检测头中，当所述 承载盘厚度为0.9-1.1mm，入射光纤和接收光纤之间的距离为0.3-0.5mm时， 承载盘的最佳倾斜角度为2-3度。

本发明具有以下有益效果：本发明所述的一种可消除杂散光干扰的微量液 体分析用检测头，通过将承载盘设置一定的倾斜角度，使在承载盘圆形透明 区域上的待检测微量液体不滑落的前提下，将承载盘反射产生的杂散光偏转 出所述接收光纤的光线接收区域，使接收光纤所接收的光线全部为经过待检 测微量液体后的由反射片所反射后的光线，避免承载盘的杂散光通过接收光 纤进入光学分析系统，从而消除承载盘的杂散光对微量液体介质进行分析造 成的干扰，大幅度提高了对微量液体介质分析的精确度，相对于一般对微量 液体进行光学分析的检测头，本发明的精确度提高5％以上。

附图说明

图1为本发明所述的可消除杂散光干扰的微量液体分析用检测头析结构 示意图；

图2为本发明所述的可消除杂散光干扰的微量液体分析用检测头的光路 示意图；

图3为现有的对微量液体进行光分析的检测头装置的光路示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-3对本发明做详细说明，以令本领域普通技术人员参阅本 说明书后能够据以实施。

如图1所示，一种可消除杂散光干扰的微量液体分析用检测头，包括：壳 体1，其为竖直设置的中空的筒状结构，底端分别布置有入射光纤4和接收 光纤5；承载盘3，其覆盖于所述壳体1的顶端开口并沿所述壳体1的横截面 方向设置有一定的倾斜角度，形成一个将壳体1顶端封闭的倾斜的台面，所 述承载盘3上设置有用于放置待检测微量液体的透明区域，承载盘3可用透 明石英片，待检测微量液体6放置于承载盘3的透明区域上；聚光装置2， 其为一可将光线进行聚集的透光体，例如石英材质或水晶材质的凸透镜或球 体，所述聚光装置2以与承载盘3距离可调的方式活动连接于所述壳体1的 内部并将壳体1内部分隔为两个独立空间；反射片7，所述反射片7设置于 所述光路系统的承载盘3的上部并与所述承载盘3之间设置有一定距离，所 述反射片3与所述壳体1的横截面平行设置。

如图2或图3所示光线的折返过程，当入射光线通过入射光纤4呈一定角 度通过聚光装置2，通过调节聚光装置2与承载盘3的距离来调节焦距，使 入射光线透过承载盘3的透明区域穿过待检测微量液体6后聚焦在反射片7 上，由反射片7产生的反射光线反方向穿过承载盘3的透明区域及聚光装置 2照射在接收光纤5的光线接收区域9，完成光线的折返光路过程，入射光纤 4和接收光纤5通过一单色器和相应的光学检测装置连接，将光信号传导入 检测装置从而对微量液体6介质进行精确的分析。但一般的装置中，承载盘 3为水平设置，如图3所示，当入射光线通过承载盘3的透明区域时，往往 由于承载盘3的透明区域具有一定的厚度及透明区域的表面具有一定的反射 功能，会产生一定的并未通过待检测微量液体6的反射光线既杂散光10，此 类杂散光10不经过待检测微量液体6而直接由承载盘3反射到达接收光纤5 的光线接受区域9进入分析系统，影响分析测量的精确度。本发明通过将承 载盘3设置一定的倾斜角度，如图2所示，该角度需要在保证待检测微量液 体6在透明区域保持原有位置而不滑落，且不影响光线正常通过透明区域的 前提下，使产生的杂散光10偏转出接收光纤5的光线接收区域9，从而避免 杂散光10进入分析系统，消除杂散光10对待检测微量液体6的分析测量造 成的干扰，保证了分析测量的精确性。

所述的可消除杂散光干扰的微量液体分析用检测头中，所述承载盘3的透 明区域设置为直径为1.2-2mm的圆形，本发明中设置为直径为1.6mm的圆形 透明区域，圆形透明区域之外的部分涂布疏水物质形成疏水层使待检测微量 液体6限制在圆形的透明区域形成半球形液滴。另外，承载盘3为透明石英 片，在圆形透明区域之外的部分镀有不透光的膜，使承载盘3为中央为圆形 透明区域，周边为不透光部分的环状。所述承载盘3及承载盘3透明区域的 厚度为0.5-2mm。

另外，承载盘3的倾斜角度和承载盘3的厚度、入射光纤4与接收光纤5 之间的距离有直接的关系，通过大量实验验证，本发明中承载盘3厚度为 0.9-1.1mm，最佳为1.0mm，入射光纤4和接收光纤5之间的距离为0.3-0.5mm， 最佳为0.4mm时，承载盘3的最佳倾斜角度为2-3度，且该角度一般不超过 20度。通过进行仿真光路分析和样机试验验证，承载盘3反射产生的杂散光 10在入射光能量达到100％情况下，即设计要求的设定能量值为100％，反射 杂散光10能量值则小于0.2％，本发明可消除至少99.8％杂散光10的干扰， 能够大幅度提高测量的精确度。

所述的可消除杂散光干扰的微量液体分析用检测头中，所述承载盘3的圆 形透明区域的中心与承载盘3的中心重合并与聚光装置2的中心设置于同一 竖直的中轴线上。

所述的可消除杂散光干扰的微量液体分析用检测头中，所述反射片7与一 高度可调节的支架固定连接并使反射片7与承载盘2之间的距离与待检测微 量液体6形成的半球形液滴的高度相对应。所述反射片7为一可反射光线的 光滑的平面镜片，其安装在一定的反射装置底部并与承载盘3的圆形透明区 域相对应，反射面正对圆形透明区域，通过调节支架的高度及位置，使反射 片7刚好到达待检测微量液体6所形成的半球形液滴的顶部，且不破坏半球 形液滴的结构，将通过半球形液滴的光线进行反射。

所述的可消除杂散光干扰的微量液体分析用检测头中，在使用中，根据需 要通过调节聚光装置2和承载盘3之间的距离进行聚焦调节，所述聚光装置 2与承载盘3之间的距离以入射光线通过聚光装置2后能够从所述承载盘3 的圆形的透明区的中心位置穿过并穿过待检测微量液体6后在反射片7上聚 焦为准。

所述的可消除杂散光干扰的微量液体分析用检测头中，所述壳体1的底端 设置有用于将所述壳体1底端封闭且与壳体1内径相匹配的密封塞8，所述 密封塞8以位置可调的方式嵌入壳体1内与所述壳体1活动连接。

所述的可消除杂散光干扰的微量液体分析用检测头中，聚光装置2通过与 密封塞8固定连接实现其与壳体1的活动连接，通过调节密封塞8的位置即 可很方便的调节聚光装置2的位置。所述聚光装置2与所述壳体1的活动连 接方式为：所述密封塞8的侧壁沿所述壳体1的内壁向内延伸出连接装置， 所述聚光装置2与所述连接装置固定连接并与所述密封塞8联动使聚光装置 2与所述承载盘3之间的距离可调。所述连接装置可以是密封塞8的侧壁延 伸出的几个连接杆，也可以是中空管，聚光装置2可通过粘接的方式与连接 杆或中空管固定，从而与密封塞8随动。

所述的可消除杂散光干扰的微量液体分析用检测头中，所述密封塞8上分 别设置有贯穿密封塞8的入射光纤4和接收光纤5，其中所述入射光纤4和 接收光纤5分别布置在所述密封塞8的中轴线两边相对称的位置，所述接收 光纤5穿出密封塞8的第一端设置为光线接收区域9。光线通过入射光线4 射入，完成反射后到达接收光纤5的光线接收区域9，从而完成在本发明中 的光路过程。所述的可消除杂散光10干扰的微量液体分析用检测头通过入射 光纤4与接收光纤5和相应的光学分析设备连接，如可见光、分光光度、荧 光或光谱荧光检测或分析设备。

所述的可消除杂散光干扰的微量液体分析用检测头中，所述承载盘3相对 于壳体1横截面的倾斜角度以使由承载盘3反射的光线偏转出所述接收光纤 5的光线接收区域9且使所述透明区域上的待检测微量液体6不滑落为准。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式 中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域 的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围 所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。