分光光度計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及分光光度計(jì)(spectrophotometer)。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，在分光光度計(jì)中通過將光源發(fā)出的光引入分光器(light separator)中來提取具有特定波長的單色光，并且該單色光被投射到樣本上或投射到樣本中作為測(cè)量光。與樣本相互作用的光的波長對(duì)于包含在樣本中的物質(zhì)而言是特定的。因此，用光檢測(cè)器檢測(cè)相互作用之后的光(例如透射光、反射光、散射光或熒光)使得能夠基于檢測(cè)信號(hào)、投射光的波長和其它信息來定性和/或定量地確定樣本。
[0003]例如，在使用紫外可見分光光度計(jì)的樣本測(cè)量中，利用分光器分開在相對(duì)寬的波長范圍上具有連續(xù)光譜的光源(例如鹵素?zé)艋螂疅?發(fā)出的光，并將具有預(yù)設(shè)波長的測(cè)量光被投射到在樣本室中保持的樣本中。利用光檢測(cè)器來檢測(cè)從樣本產(chǎn)生的光。由此生成的檢測(cè)信號(hào)被A/D變換器以預(yù)設(shè)周期采樣并變換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。所得到的數(shù)據(jù)被發(fā)送至由個(gè)人計(jì)算機(jī)或類似設(shè)備組成的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)執(zhí)行預(yù)定類型的數(shù)據(jù)處理(例如創(chuàng)建吸收光譜)。
[0004]在A/D變換器中，使用更短的采樣周期允許對(duì)從光檢測(cè)器接收的模擬信號(hào)進(jìn)行更精確的數(shù)字變換。然而，問題在于數(shù)據(jù)大小增加了。因此，考慮到由分光光度計(jì)生成的測(cè)量波形的峰值寬度，將采樣周期設(shè)置在其中波形能夠以足夠精度進(jìn)行A/D變換的范圍中的最大可能值處(例如，對(duì)于用作液體色譜檢測(cè)器的紫外可見分光光度計(jì)，在約1ms處)。
[0005]在先前描述類型的紫外可見分光光度計(jì)中，通過調(diào)整分光器中提供的衍射光柵的旋轉(zhuǎn)角度來實(shí)現(xiàn)測(cè)量光的波長的設(shè)定。由于分光器的設(shè)定波長的正確性顯著影響光譜分析的精確性，因此需要定期地驗(yàn)證“波長正確性”。在驗(yàn)證分光器的波長正確性的傳統(tǒng)過程中，在已知波長處具有發(fā)射譜線的光源生成的光被引入分光器中，并且在由分光器提取的光的波長連續(xù)變化的同時(shí)，用光檢測(cè)器來檢測(cè)分光器發(fā)出的光。然后，創(chuàng)建水平軸指示波長并且豎直軸指示接收光的強(qiáng)度的光譜，并通過比較光譜上的發(fā)射譜線的峰值位置和發(fā)射譜線的真實(shí)(理論)波長值來計(jì)算設(shè)定波長相對(duì)于真實(shí)波長的誤差。該誤差表示分光器中的“波長正確性”的精確度。
[0006]為了通過波長正確性的驗(yàn)證來保證分光光度計(jì)的整個(gè)測(cè)量波長范圍上的波長正確性，需要在測(cè)量波長范圍內(nèi)在盡可能寬地分散的多個(gè)點(diǎn)處執(zhí)行前述發(fā)射譜線的峰值位置確定。通常，紫外可見分光光度計(jì)具有鹵素?zé)?用于可見光域)和氘燈(用于紫外域)作為樣本測(cè)量的光源，允許根據(jù)設(shè)定波長來選擇兩個(gè)燈。在這些光源中，氘燈在適合驗(yàn)證的波長范圍內(nèi)沒有發(fā)射譜線。因此，通常額外地提供低壓汞燈作為驗(yàn)證用的光源(例如，參見專利文獻(xiàn)I)，并且使用該低壓汞燈的發(fā)射譜線(253.7nm)和氘燈的發(fā)射譜線(656.1nm)來執(zhí)行波長正確性的驗(yàn)證。
[0007]文獻(xiàn)列表
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)I:JP 2011-149833A (段落
[0003])

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]技術(shù)問題
[0011]在上述光源中，利用直流電流點(diǎn)亮鹵素?zé)艉碗疅?，而利用交流電流來點(diǎn)亮低壓汞燈。因此，低壓汞燈的發(fā)光強(qiáng)度光強(qiáng)在AC電源頻率的影響下變動(dòng)。圖9示出了由60-Hz商用電源點(diǎn)亮的低壓汞燈的發(fā)光強(qiáng)度光強(qiáng)的時(shí)間變化的示例。通過在點(diǎn)亮低壓汞燈時(shí)用先前描述類型的紫外可見分光光度計(jì)在以Ims的間隔處對(duì)光檢測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行采樣，得到該圖中示出的結(jié)果。在示出的示例中，低壓汞燈的發(fā)光強(qiáng)度光強(qiáng)(豎直軸上的值)在39，000和6，000之間變動(dòng)，顯示出上述商用電源的頻率處的光強(qiáng)的約1.5倍的變化。
[0012]當(dāng)使用紫外可見分光光度計(jì)分析樣本時(shí)，由于如已經(jīng)解釋的，分析中使用的鹵素?zé)艉碗疅羰荄C供能的光源，所以不發(fā)生上述與AC電源的頻率相對(duì)應(yīng)的發(fā)光強(qiáng)度變動(dòng)的問題。相反，當(dāng)執(zhí)行波長正確性的驗(yàn)證時(shí)，由于用于驗(yàn)證的低壓汞燈是AC供能的光源并且其發(fā)光強(qiáng)度與AC電源的頻率相對(duì)應(yīng)地變動(dòng)，所以可能無法正確地執(zhí)行驗(yàn)證。例如，考慮使用50-Hz商用電源，采樣周期為1ms(或20ms)，由發(fā)光強(qiáng)度如圖9所示變化的低壓汞燈來驗(yàn)證波長正確性的情況。在這種情況下，商用電源頻率從50Hz到49.9Hz的輕微改變引起了如下情況:一些信號(hào)在光源的發(fā)光強(qiáng)度最大的時(shí)間點(diǎn)(即圖9中對(duì)應(yīng)于豎直軸上的值60，000的時(shí)間點(diǎn)處)采樣，而一些其他信號(hào)在光源的發(fā)光強(qiáng)度最小的時(shí)間點(diǎn)處(即圖9中對(duì)應(yīng)于豎直軸上的值39，000的時(shí)間點(diǎn)處)采樣。因此，基于A/D變換后的信號(hào)創(chuàng)建的光源的發(fā)光光譜將使得發(fā)射譜線的峰值位置處的信號(hào)強(qiáng)度低于其實(shí)際水平，這可能妨礙對(duì)發(fā)射譜線位置的正確確定。
[0013]由于在前述情況中發(fā)射譜線的峰值位置的差異是微小的，如果所需的分光光度計(jì)的波長精確度相對(duì)低則將不會(huì)出現(xiàn)特殊問題。同時(shí)，近年來，存在對(duì)具有較高波長精確度的分光光度計(jì)的更大需求。對(duì)于這種高精確度分光光度計(jì)，即使是由于上述光源的光強(qiáng)的變動(dòng)所導(dǎo)致的輕微差異，也將引起顯著問題。
[0014]鑒于前述觀點(diǎn)提出了本發(fā)明。其目的是提供一種分光光度計(jì)，即使在光源的發(fā)光強(qiáng)度變動(dòng)的情況下，也能夠適當(dāng)?shù)仳?yàn)證波長正確性。
[0015]問題的解決方案
[0016]旨在解決前述問題的根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的分光光度計(jì)，包括:
[0017]a)樣本收容器，其中要放置樣本；
[0018]b)光源，用于將測(cè)量光投射到所述樣本收容器中；
[0019]c)光檢測(cè)器，用于檢測(cè)由于投射所述測(cè)量光而從所述樣本收容器得到的光；
[0020]d)分光器，放置在所述光源和所述樣本收容器之間的光路上或放置在所述樣本收容器和所述光檢測(cè)器之間的光路上；
[0021]e)A/D變換器，用于將從所述光檢測(cè)器接收的檢測(cè)信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)；以及
[0022]f)A/D變換時(shí)間控制器，用于控制所述A/D變換器中的A/D變換時(shí)間，
[0023]其中:
[0024]在等于所述A/D變換時(shí)間的每個(gè)時(shí)間段上，所述A/D變換器接收由所述光檢測(cè)器依次產(chǎn)生的檢測(cè)信號(hào)，并依次輸出與在該時(shí)間段上接收到的信號(hào)量相對(duì)應(yīng)的值，以及
[0025]當(dāng)執(zhí)行所述分光器的波長正確性驗(yàn)證時(shí)，所述A/D變換時(shí)間控制器將所述A/D變換時(shí)間設(shè)置到等于或大于商用電源的周期的五倍的長度。
[0026]旨在解決前述問題的根據(jù)本發(fā)明另一方面的分光光度計(jì)，包括:
[0027]a)樣本收容器，其中要放置樣本；
[0028]b)光源，用于將測(cè)量光投射到所述樣本收容器中；
[0029]c)光檢測(cè)器，用于檢測(cè)由于投射所述測(cè)量光而從所述樣本收容器得到的光；
[0030]d)分光器，放置在所述光源和所述樣本收容器之間的光路上或放置在所述樣本收容器和所述光檢測(cè)器之間的光路上；
[0031]e)A/D變換器，用于將從所述光檢測(cè)器接收的檢測(cè)信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)；
[0032]f)A/D變換時(shí)間控制器，用于控制所述A/D變換器中的A/D變換時(shí)間；以及
[0033]g)確定器，用于基于所述數(shù)字信號(hào)來確定是否存在所述光源的發(fā)光強(qiáng)度隨時(shí)間的周期性變動(dòng)，
[0034]其中:
[0035]在等于所述A/D變換時(shí)間的每個(gè)時(shí)間段上，所述A/D變換器接收由所述光檢測(cè)器依次產(chǎn)生的檢測(cè)信號(hào)，并依次輸出與在該時(shí)間段上接收到的信號(hào)量相對(duì)應(yīng)的值，以及
[0036]當(dāng)所述確定器確定存在所述光源的發(fā)光強(qiáng)度的時(shí)間變動(dòng)時(shí)，所述A/D變換時(shí)間控制器將所述A/D變換時(shí)間設(shè)置到等于或大于商用電源的周期的五倍的長度。
[0037]旨在解決前述問題的根據(jù)本發(fā)明又一方面的分光光度計(jì)，包括:
[0038]a)光源單元，具有多個(gè)光源；
[0039]b)樣本收容器，其中要放置樣本；