基于Teflon吸收管的线性放大吸收光谱检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于Teflon吸收管的线性放大吸收光谱检测装置及方法，其将待测溶液通过进样管注入Teflon吸收管，光源发出的光辐射经一定角度从入射光纤导入圆弧形的Teflon吸收管内，在Teflon吸收管内经Teflon吸收管管壁多次反射后，被输出光纤捕获后从而被光电传感器检测，进一步被信号采集器记录，利用计算机建立多元线性模型，计算出待测溶液的浓度，本发明专利技术利用Teflon吸收管管壁高反射率的性质，实现了光辐射在Teflon吸收管内的多次有序反射，增大了吸收光程，提高了吸收光谱法检测的灵敏度，结果准确可靠、重现性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光谱检测
，具体涉及一种基于Teflon吸收管的线性放大吸收光谱检测装置及方法。
技术介绍
吸收光谱检测技术是基于物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法，在化学、食品安全、临床分析及环境检测等领域发挥了重要作用。提高吸收光谱检测技术的灵敏度已成为研究的热点。由于溶液的吸光度A和吸收光程b正相关，因此可以通过增大液层厚度而增大吸收光程。目前增大吸收光程有两种方式：一是增加绝对光程，即选择长光程的比色皿，如将1cm改为2cm，这种改变易受仪器空间限制；二是增大相对光程，利用高反射率的镜面构建光学谐振腔，通过光在谐振腔中的多次镜面反射增加有效光程，或者在球体腔内壁涂敷漫反射材料，利用光在球体腔内多次无规则漫反射增加有效光程，或者向溶液中投入某种物质，如聚苯乙烯微球，利用聚苯乙烯微球对光的多次散射，进而实现增加相对光程。但是，上述的检测技术仍然存在一些问题：如构建光学谐振腔和球体腔成本高、结构复杂，对光学信号的放大呈现非线性放大的特征，不利于分析应用。加之球体腔仅适用于对气体检测，尚无法用于液体检测；利用聚苯乙烯微球对光的多次散射增加相对光程放大程度十分有限，检测灵敏度依旧较低。
技术实现思路
为了克服上述现有技术所存在的不足，本专利技术提供了一种选用具有高反射率内壁的Teflon吸收管作为吸收池，通过改变Teflon吸收管的弯曲程度达到多次有序反射的目的，增加相对光程，实现线性放大吸收光谱提高检测灵敏度的基于Teflon吸收管的线性放大吸收光谱检测装置。本专利技术还提供了一种用上述基于Teflon吸收管的线性放大吸收光谱检测装置实现线性放大吸收光谱检测的方法，其灵敏度高、检测结果准确。本专利技术所采用的技术方案是：该基于Teflon吸收管的线性放大吸收光谱检测装置，包括光源，以及与光源相对、用于接收光源发出光辐射的光电传感器，光电传感器的输出端通过导线与信号采集器连接，信号采集器与计算机通过数据线连接；光源与光电传感器间通过光纤连接有可对光源的光信号发生多次有序全反射的Teflon吸收管，Teflon吸收管的两端侧壁上分别加工有与进样器连通的进液口和与排液管连通的排液口；在光源与电源之间串联连接有一个可调电阻。上述Teflon吸收管整体弯曲呈圆弧形，使光辐射在管内有序全反射形成波纹形反射路径，Teflon吸收管的圆心角在10～60°之间。上述Teflon吸收管的内表面光滑，反射率高于99％。一种利用上述的基于Teflon吸收管的线性放大吸收光谱检测装置实现的线性放大吸收光谱检测方法，其是由以下步骤组成：(1)开启电源，调节其电压为5.0V,断开连有光源的支路电路，测定得到装置的暗电压Ud；(2)接通连有光源的支路电路，用进样器向Teflon吸收管中注满蒸馏水，开启电源，调节其电压为5.0V，光源发出的光辐射进入Teflon吸收管内，经Teflon吸收管的管壁多次有序全反射并在Teflon吸收管内形成波纹形光路，一部分被填充在Teflon吸收管内的蒸馏水吸收，另一部分经光纤传输到光电传感器，经信号采集器转换后传输给计算机，得到空白电压值Ub；(3)接通连有光源的支路电路，向Teflon吸收管中分别注一系列已知浓度的标准溶液，开启电源，调节其电压为5.0V，按照步骤(2)的操作，得到一系列标准溶液的电压值Uci，i为标准溶液的个数，根据吸光度的计算公式： A i = - lg U c i - U d U b - U d ]]>得到系列标准溶液的吸光度Ai，以标准溶液的浓度为X轴和对应的吸光度Ai为Y轴，绘制浓度-吸光度标准曲线；(4)接通连有光源的支路电路，向Teflon吸收管中注满待测溶液，开启电源，调节其电压为5.0V，按照步骤(2)的操作，得到待测电压值Ux；(5)利用步骤(3)的吸光度公式和步骤(4)的待测电压值Ux，计算出待测溶液的吸光度Ax，将待测溶液的吸光度Ax代入步骤(3)的浓度-吸光度标准曲线中，从而得到待测溶液的浓度。上述光源发出的光辐射沿着Teflon吸收管管口中心线平行的方向进入Teflon吸收管内。本专利技术的基于Teflon吸收管的线性放大吸收光谱检测装置及方法，选用Teflon吸收管作为吸收池，利用Teflon吸收管管壁高反射率的性质，通过改变Teflon吸收管的弯曲程度达到光辐射多次有序全反射的目的，在Teflon吸收管内形成波纹形路径，增加相对光程，有效提高了检测灵敏度，增加了测量精度，再利用多元线性回归方程计算出溶液的浓度，从而实现对有色溶液浓度的检测，本专利技术可以采用普通LED光源即可，利用Teflon吸收管全反射实现线性放大，降低成本，整体体积小、简便易于携带，而且检测过程简便快捷，结果准确可靠、重现性好。附图说明图1为实施例1的基于Teflon吸收管的线性放大吸收光谱检测装置结构示意图。具体实施方式现结合附图和实施例对本专利技术的技术方案进行进一步说明。实施例1由图1可知，本实施例的基于Teflon吸收管的线性放大吸收光谱检测装置是由电源10、光源1、入射光纤2、进样器3、Teflon吸收管4、排液管5、输出光纤6、光电传感器7、信号采集器8、计算机9以及可调电阻11组合构成。本实施例的电源10作为一个电源输出系统，控制并调节使通电电位得以保持在设定的控制电位上，其通过导线与光源1连接，在光源1与电源之间还串联连接有一个可调电阻11，可以通过调节可调电阻11的大小调节电流，保证电流不会过大以免烧毁光源1。光源1通过入射光纤2与Teflon吸收管4的光接收端连接，并将光信号通过入射光纤2传导进入可盛放吸收液的Teflon吸收管4内，光信号经Teflon吸收管4内壁的多次有序全反射后部分被吸收液吸收，剩余部分经安装在Teflon吸收管4的光输出端的输出光纤6传导输出，输出光纤6的另一端与光电传感器7连接，该光电传感器7通过导线与信号采集器8连接，经信号采集器8将所采集的光信号转变为数字信号，经数据线将其传送给与之连接的计算机9进一步处理，即光电传感器7经信号采集器8与计算机9连接。本实施例的Teflon吸收管4管内径为2mm，外径为4mm，其内壁光滑，反射率高达99.5％，其整体弯曲成圆弧状，圆心角为40°，使光辐射在管内能够多次有序全反射，形成波纹形反射路径。用上述的基于Teflon吸收管的线性放大吸收光谱检测装置在线检测甲基绿溶液浓度的方法由以下步骤组成：1、配制检测所需溶液在检测之前配制检测所需的溶液：称取0.0609g甲基绿溶于100mL水中，得到1×10-3mol/L的甲基绿溶液，稀释后得到低浓度和极低浓度的甲基绿溶液。2、用本专利技术的检测方法检测甲基绿溶液的浓度，具体由以下步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Teflon吸收管的线性放大吸收光谱检测装置，包括光源(1)，以及与光源(1)相对、用于接收光源(1)发出光辐射的光电传感器(7)，光电传感器(7)的输出端通过导线与信号采集器(8)连接，信号采集器(8)与计算机(9)通过数据线连接；其特征在于：所述光源(1)与光电传感器(7)间通过光纤连接有可对光源的光信号发生多次有序全反射的Teflon吸收管(4)，Teflon吸收管(4)的两端侧壁上分别加工有与进样器(3)连通的进液口和与排液管(5)连通的排液口；在光源(1)与电源(10)之间串联连接有一个可调电阻(11)。

【技术特征摘要】
1.一种基于Teflon吸收管的线性放大吸收光谱检测装置，包括光源(1)，以及与光源(1)相对、用于接收光源(1)发出光辐射的光电传感器(7)，光电传感器(7)的输出端通过导线与信号采集器(8)连接，信号采集器(8)与计算机(9)通过数据线连接；其特征在于：所述光源(1)与光电传感器(7)间通过光纤连接有可对光源的光信号发生多次有序全反射的Teflon吸收管(4)，Teflon吸收管(4)的两端侧壁上分别加工有与进样器(3)连通的进液口和与排液管(5)连通的排液口；在光源(1)与电源(10)之间串联连接有一个可调电阻(11)。2.根据权利要求1所述的基于Teflon吸收管的线性放大吸收光谱检测装置，其特征在于：所述Teflon吸收管(4)整体弯曲呈圆弧形，使光辐射在管内有序全反射形成波纹形反射路径，Teflon吸收管(4)的圆心角在10～60°之间。3.根据权利要求1所述的基于Teflon吸收管的线性放大吸收光谱检测装置，其特征在于：所述Teflon吸收管(4)的内表面光滑，反射率高于99％。4.一种利用权利要求1所述的基于Teflon吸收管的线性放大吸收光谱检测装置实现的线性放大吸收光谱检测方法，其特征在于由以下步骤组成：(1)开启电源(10)，调节其电压为5.0V,断开连有光源(1)的支路电路，测定得到装置的暗电压Ud；(2)接通连有光源(1)的支路电路，用进样器(3)向Teflon吸收管(4)中注满蒸馏水，开启电源(10)，调节其电压为5.0V，光源(1)发出的光辐射进入Teflon吸收管(4)内，经Teflon吸收管(4)的管壁多次有序全反射并在Teflon吸收管(4)内形成波纹形光路，一部分被填充在Teflon吸收管(4)内的蒸馏水吸收，另一部...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜建修，周杨，王誉婕，杨雪梅，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61