專利名稱：波長(zhǎng)可調(diào)元素分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種元素分析儀，具體為一種波長(zhǎng)可調(diào)元素分析儀。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)大部分企業(yè)在分析金屬材料中的硅、錳、磷、鑷、鉻、鎂等元素含量時(shí)， 大多采用光電比色元素分析儀，該類儀器具有價(jià)格較低、容易操作和維修方便的優(yōu)點(diǎn)， 但普遍存在以下缺陷l.測(cè)量波長(zhǎng)為預(yù)設(shè)固定，不能連續(xù)可調(diào)，雖說有些機(jī)型可以更換 波長(zhǎng)(通過更換濾光片或發(fā)光二極管來實(shí)現(xiàn))，但對(duì)于用戶來說仍嫌繁瑣，遇到測(cè)量超 出儀器通道數(shù)的元素種類或要檢測(cè)不同合金材料時(shí)，尤其不方便。2.測(cè)量光源大多為直 流燈泡加濾光片或冷光源發(fā)光二極管，其波長(zhǎng)準(zhǔn)確度較差。直流燈泡加濾光片方式的波 長(zhǎng)精度取決于濾光片，干涉濾光片由于價(jià)格昂貴很少應(yīng)用于元素分析儀，而元素分析儀 大多應(yīng)用的截止型等濾光片，效果最好的也只能達(dá)到土15nm;冷光源發(fā)光二極管的波長(zhǎng) 準(zhǔn)確度取決于使用的二極管，大多誤差范圍在20 30nm，但不是400 750nm范圍內(nèi)的 所有波長(zhǎng)都可以訂做到，使得某些特定元素的測(cè)量遇到困難。3.雖說分光光度計(jì)可以避 免上述問題，但其分析操作很不方便，且曲線建立修改和結(jié)果直讀顯示均沒有元素分析 儀方便，不適合企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)分析檢測(cè)。4.采用手動(dòng)調(diào)整波長(zhǎng)的元素分析儀已有問世，但 是采用手動(dòng)調(diào)整波長(zhǎng)，而波長(zhǎng)指示盤的刻度是2nm間隔，因此給精確調(diào)整波長(zhǎng)帶來困難。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的就是傳統(tǒng)的光電比色元素分析儀波長(zhǎng)不能連續(xù)可調(diào)，而且波長(zhǎng) 精度不高，而手動(dòng)調(diào)整波長(zhǎng)的元素分析儀調(diào)整歩進(jìn)精度不夠高的問題。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是波長(zhǎng)可調(diào)元素分析儀，包括光源裝置，還設(shè)有波長(zhǎng)可調(diào) 分光裝置，所述分光裝置包括光源弧面反光鏡、移動(dòng)光欄、反光鏡、分光弧面反射鏡、 衍射光柵、導(dǎo)出凸鏡、光欄光柵移動(dòng)裝置及分光單色體，分光單色體上開有進(jìn)光孔和出 光孔，光源弧面反光鏡、移動(dòng)光欄、進(jìn)光孔、反光鏡設(shè)置在同一光軸上，光線由反光鏡 反射到分光弧面反光鏡，分光弧面反射鏡、衍射光柵設(shè)置于同一光軸上，分光弧面反射 鏡還與導(dǎo)出凸鏡及出光孔位于同一個(gè)光軸上；光欄光柵移動(dòng)裝置連接一步進(jìn)電機(jī)，在由 歩進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的光欄光柵移動(dòng)裝置帶動(dòng)下，移動(dòng)光欄相對(duì)所處的光軸垂直移動(dòng)，衍射光 柵相對(duì)所處的光軸轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)用新型的光欄光柵移動(dòng)裝置為一設(shè)置在分光單色體內(nèi)并伸出分光單色體的轉(zhuǎn) 軸，所述轉(zhuǎn)軸通過齒輪和齒輪傳動(dòng)帶與步進(jìn)電機(jī)連接，轉(zhuǎn)軸同時(shí)通過拉線和滑輪與移動(dòng) 光欄連接，通過光柵移動(dòng)齒輪連接衍射光柵。
為達(dá)到精確控制，本實(shí)用新型的步進(jìn)電機(jī)連接一控制電路，所述控制電路包括一單 片機(jī)，控制電路與計(jì)算機(jī)連接。
本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，通過波長(zhǎng)可調(diào)分光裝置，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)光欄光 柵移動(dòng)裝置，移動(dòng)光欄和衍射光柵，實(shí)現(xiàn)光源波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)，并且步進(jìn)電機(jī)與計(jì)算機(jī)連 接，接受計(jì)算機(jī)控制，可有效實(shí)現(xiàn)通過計(jì)算機(jī)輸入所需波長(zhǎng)，再由本實(shí)用新型執(zhí)行，實(shí) 現(xiàn)了波長(zhǎng)數(shù)碼連續(xù)可調(diào)，調(diào)整精度可達(dá)到0. 5nm。
附說說明
圖l為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型光欄光柵移動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為本實(shí)用新型步進(jìn)電機(jī)控制電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖l，本實(shí)用新型包括光源l，還設(shè)有波長(zhǎng)可調(diào)分光裝置，所述分光裝置包括光 源弧面反光鏡2、移動(dòng)光欄3、反光鏡5、分光弧面反射鏡6、衍射光柵7、導(dǎo)出凸鏡8、 光欄光柵移動(dòng)裝置及分光單色體16，分光單色體16上開有進(jìn)光孔4和出光孔9，光源 弧面反光鏡2、移動(dòng)光欄3、進(jìn)光孔4、反光鏡5設(shè)置在同一光軸上，光線由反光鏡5 反射到分光弧面反光鏡6，分光弧面反射鏡6、衍射光柵7設(shè)置于同一光軸上，分光弧 面反射鏡6還與導(dǎo)出凸鏡8及出光孔9位于同一個(gè)光軸上；光欄光柵移動(dòng)裝置連接一步 進(jìn)電機(jī)15，在由步進(jìn)電機(jī)15驅(qū)動(dòng)的光欄光柵移動(dòng)裝置帶動(dòng)下，移動(dòng)光欄3相對(duì)所處的 光軸垂直移動(dòng)，衍射光柵7相對(duì)所處的光軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
本實(shí)用新型工作時(shí)光源l為可以發(fā)射全波長(zhǎng)可見光的碘鴨燈或發(fā)光二極管，光源 l發(fā)出的光線由光源弧面反光鏡2聚焦反射，通過裝有全波段(分區(qū))濾光片的移動(dòng)光 欄3，由進(jìn)光孔4進(jìn)入分光單色體16;光線由反光鏡5反射到分光弧面反光鏡6，再由 衍射光柵7分光后返回分光弧面反光鏡6聚焦反射，從導(dǎo)出凸鏡8和出光孔9引出，得 到所需波長(zhǎng)的光射向比色裝置的比色盒，進(jìn)行比色分析。
本實(shí)用新型光欄光柵移動(dòng)裝置為一設(shè)置在分光單色體16內(nèi)部并伸出分光單色體16 的轉(zhuǎn)軸11，轉(zhuǎn)軸11通過齒輪11. 2和齒輪傳動(dòng)帶14與步進(jìn)電機(jī)15連接，轉(zhuǎn)軸11同時(shí) 通過拉線10. 1和滑輪10與移動(dòng)光欄3連接，通過光柵移動(dòng)齒輪12連接衍射光柵7。轉(zhuǎn)軸11結(jié)構(gòu)如圖2所示，軸體ll.l的上端為與步進(jìn)電機(jī)齒輪連接的齒輪1L2，齒輪 11. 2的下方為與移動(dòng)光欄3連接的拉線10. 1的連接處11. 3，上述部分伸出分光單色體 16;軸體11.1的下方為與光柵移動(dòng)齒輪12連接的齒輪11.4，此部分設(shè)在分光單色體 16內(nèi)。轉(zhuǎn)軸11通過齒輪11.2和齒輪傳動(dòng)帶14與步進(jìn)電機(jī)15軸上的齒輪13嚙合，形 成傳動(dòng)關(guān)系，同時(shí)通過拉線10. 1和滑輪10帶動(dòng)移動(dòng)光欄3，還通過與光柵移動(dòng)齒輪12 嚙合與其形成傳動(dòng)關(guān)系，帶動(dòng)衍射光柵7移動(dòng)。
分光單色體16為一黑色密封體，以避免外界光線對(duì)衍射光柵分光系統(tǒng)的干擾。 當(dāng)光欄光柵移動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)軸11在步進(jìn)電機(jī)15帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，衍射光柵7的角度相 應(yīng)變化，而移動(dòng)光欄3則相對(duì)所處的光軸垂直移動(dòng)，使光線通過光欄濾光片的區(qū)域和與 衍射光柵的反射角度相應(yīng)變化。從而可以將光源的全波長(zhǎng)光譜，分成所需要的在光譜范 圍內(nèi)的任意波長(zhǎng)的光，從而實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)，且精度在2nm以內(nèi)(衍射光柵選擇1200 線/mm)。
本實(shí)用新型的步進(jìn)電機(jī)控制電路的原理圖如圖3。單片機(jī)IC AT89C51的輸入輸出 數(shù)據(jù)由TTL轉(zhuǎn)換IC MX232轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可接受的COM 口數(shù)據(jù)，并通過COM插座與計(jì)算 機(jī)連接。接受計(jì)算機(jī)波長(zhǎng)調(diào)整指令處理后的電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由單片機(jī)的PL4、 P1.5、 P1.6、 P1.7 口輸出至電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC 2003，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，執(zhí)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)，由于選用的 步進(jìn)電機(jī)的步距角為0.45度，加上齒輪的放大作用，可以很精密的調(diào)整光欄光柵，從 而提高了元素分析儀波長(zhǎng)調(diào)整的精密度。本實(shí)用新型的波長(zhǎng)調(diào)整精密度可達(dá)到0. 5nm。
權(quán)利要求1、波長(zhǎng)可調(diào)元素分析儀，包括光源裝置，其特征是還設(shè)有波長(zhǎng)可調(diào)分光裝置，所述分光裝置包括光源弧面反光鏡、移動(dòng)光欄、反光鏡、分光弧面反射鏡、衍射光柵、導(dǎo)出凸鏡、光欄光柵移動(dòng)裝置及分光單色體，分光單色體上開有進(jìn)光孔和出光孔，光源弧面反光鏡、移動(dòng)光欄、進(jìn)光孔、反光鏡設(shè)置在同一光軸上，光線由反光鏡反射到分光弧面反光鏡，分光弧面反射鏡、衍射光柵設(shè)置于同一光軸上，分光弧面反射鏡還與導(dǎo)出凸鏡及出光孔位于同一個(gè)光軸上；光欄光柵移動(dòng)裝置連接一步進(jìn)電機(jī)，在由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的光欄光柵移動(dòng)裝置帶動(dòng)下，移動(dòng)光欄相對(duì)所處的光軸垂直移動(dòng)，衍射光柵相對(duì)所處的光軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長(zhǎng)可調(diào)元素分析儀，其特征是光欄光柵移動(dòng)裝置為一 設(shè)置在分光單色體內(nèi)并伸出分光單色體的轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸通過齒輪和齒輪傳動(dòng)帶與步進(jìn) 電機(jī)連接，轉(zhuǎn)軸同時(shí)通過拉線和滑輪與移動(dòng)光欄連接，通過光柵移動(dòng)齒輪連接衍射光柵。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長(zhǎng)可調(diào)元素分析儀，其特征是步進(jìn)電機(jī)連接一控制電 路，所述控制電路包括一單片機(jī)，控制電路與計(jì)算機(jī)連接。
專利摘要波長(zhǎng)可調(diào)元素分析儀，包括光源裝置，還設(shè)有波長(zhǎng)可調(diào)分光裝置，所述分光裝置包括光源弧面反光鏡、移動(dòng)光欄、反光鏡、分光弧面反射鏡、衍射光柵、導(dǎo)出凸鏡、光欄光柵移動(dòng)裝置及分光單色體，分光單色體上開有進(jìn)光孔和出光孔，光欄光柵移動(dòng)裝置連接一步進(jìn)電機(jī)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，通過波長(zhǎng)可調(diào)分光裝置，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)光欄光柵移動(dòng)裝置，移動(dòng)光欄和衍射光柵，實(shí)現(xiàn)光源波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)，并且步進(jìn)電機(jī)與計(jì)算機(jī)連接，接受計(jì)算機(jī)控制，可有效實(shí)現(xiàn)通過計(jì)算機(jī)輸入所需波長(zhǎng)，再由本實(shí)用新型執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)了波長(zhǎng)數(shù)碼連續(xù)可調(diào)，調(diào)整精度可達(dá)到0.5nm。
文檔編號(hào)G01N21/01GK201233361SQ20082004107
公開日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2008年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月21日
發(fā)明者斌 徐, 鋒 曹, 陳天水 申請(qǐng)人:南京麒麟分析儀器有限公司