專利名稱：一種地質(zhì)樣品年代測定儀用激發(fā)光源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光源設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及具有ARM控制系統(tǒng)的可置換激發(fā)光源裝置，具體涉及一種地質(zhì)樣品年代測定儀用的激發(fā)光源裝置。
背景技術(shù)：
地質(zhì)年代就是指地球上各種地質(zhì)事件發(fā)生的時(shí)代。它包含兩方面含義其一是指各地質(zhì)事件發(fā)生的先后順序，稱為相對地質(zhì)年代；其二是指各地質(zhì)事件發(fā)生的距今年齡，由于主要是運(yùn)用同位素技術(shù)，因此，稱為同位素地質(zhì)年齡(絕對地質(zhì)年代)。這兩方面相結(jié)合， 才構(gòu)成對地質(zhì)事件及地球、地殼演變時(shí)代的完整認(rèn)識。針對固體礦物晶體的本身特性，其生長于自然環(huán)境中，晶體生成過程中產(chǎn)生的缺陷和后天環(huán)境帶給它的輻射都會造成其晶體內(nèi)部的晶格缺陷，形成游離的儲能電子，而存儲在晶體里的這些儲能電子一經(jīng)外部能量的刺激，就會發(fā)射出光子，采用光能來激發(fā)礦物晶體的方法就稱為光釋光。光釋光是一種磷光，在固定的光源和相同的激發(fā)條件下，這種磷光的光子總量與固體中儲能電子的總量成正比。這就是光釋光技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)礦物樣品測年的理論依據(jù)。礦物樣品年代測定要求年代測定儀器體積小、重量輕、便于攜帶，而現(xiàn)有的年代測定儀器多為國外產(chǎn)品，價(jià)格昂貴，操作復(fù)雜，體積龐大，無法滿足其要求，激發(fā)光源做為年代測定儀的主要部件，同樣要求體積小、重量輕、便于攜帶?，F(xiàn)有技術(shù)的激發(fā)光源，更換發(fā)光二極管時(shí)(如改變二極管顏色或二極管發(fā)生故障)，需要將年代測定儀拆開進(jìn)行，影響地質(zhì)年代測定的工作效率，因此需要一種可置換的激發(fā)光源裝置。公開號為CN1921155A的中國發(fā)明專利申請公開一種“發(fā)光二極管激發(fā)光源裝置”，該裝置主要是由依次沿光軸連接的LED 發(fā)光二極管、濾光片和透光鏡直接固定在一殼體內(nèi)。該裝置借助于LED發(fā)光二極管體積小、 驅(qū)動電壓低、反應(yīng)速度快和發(fā)熱低的優(yōu)點(diǎn)，用于熒光分光光度計(jì)或熒光檢測器中的光源。但是，該激發(fā)光源裝置不適用作為年代測定儀的激發(fā)光源，而且不具有可置換的特點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種帶有ARM控制系統(tǒng)的可置換激發(fā)光源裝置，使其具有光強(qiáng)高、發(fā)熱低、體積小、重量輕、成本低、易于控制和更換的特點(diǎn)，適用于地質(zhì)樣品光釋光年代測定儀。本實(shí)用新型提供的地質(zhì)樣品年代測定儀用激發(fā)光源裝置，主要由底座、蓋板、和光源模塊構(gòu)成，蓋板和光源控制板通過固定螺釘固定在底座上。激發(fā)光源裝置還設(shè)有ARM機(jī)。 ARM機(jī)通過固定螺釘固定于激發(fā)光源裝置上，ARM機(jī)通過連接線與光源控制板連接，光源控制板通過光源控制線與光源模塊連接。蓋板上設(shè)有探測濾光片，底座上設(shè)有導(dǎo)軌、樣品隔熱片和光源腔體，樣品隔熱片位于光源腔體的下端。光源腔體內(nèi)設(shè)有模塊卡槽，光源模塊安裝在模塊卡槽上。光源模塊由模塊箱和激發(fā)濾光片組成，模塊箱中裝有發(fā)光二極管和檢測光電三極管，并采用固定板來固定發(fā)光二級管和光電三極管。激發(fā)光源裝置為可置換結(jié)構(gòu)。[0007]ARM機(jī)主要由ARM主板、光電倍增管控制模塊、脈沖放大整形模塊和液晶屏組成。 ARM主板與液晶屏之間通過液晶屏連接線進(jìn)行控制信號傳輸。ARM主板通過光電倍增管控制模塊和光源控制板來分別控制光電倍增管和光源模塊。脈沖整形模塊將光電倍增管輸出的電脈沖信號進(jìn)行放大整形后輸入ARM主板，光源模塊通過光電三極管將激發(fā)光源光強(qiáng)信號反饋回ARM主板。ARM機(jī)設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸，通過旋轉(zhuǎn)軸ARM機(jī)能夠轉(zhuǎn)成水平狀態(tài)，便于光源裝置的整體移動和置換。光源腔體采用的結(jié)構(gòu)形式為倒置的方形錐臺結(jié)構(gòu)或圓形錐臺結(jié)構(gòu)。當(dāng)光源腔體采用方形錐臺結(jié)構(gòu)時(shí)，光源腔體的錐臺斜面與底座平面的夾角為30 60°，模塊卡槽設(shè)在錐臺的斜面上。激發(fā)光源裝置設(shè)有2 8個(gè)光源模塊，每個(gè)光源模塊設(shè)有5 20個(gè)發(fā)光二極管和1 2個(gè)光電三極管。激發(fā)光源裝置的光強(qiáng)度為距離激發(fā)光源30mm處光強(qiáng)度為50 70mW/cm2。激發(fā)光源裝置設(shè)有把手，把手位于蓋板的一側(cè)。探測濾光片和蓋板之間、樣品隔熱片和底座之間、以及蓋板和底座之間設(shè)有密封墊圈，底座上設(shè)有空槽。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、便于安裝、更換與攜帶。激發(fā)光源的光強(qiáng)度高，在距離激發(fā)光源30mm處光強(qiáng)度達(dá)到50 70mW/cm2。探測濾光片和蓋板之間、樣品隔熱片和底座之間、以及蓋板和底座之間設(shè)置密封墊圈，密封性好。采用整體模塊式結(jié)構(gòu)，易于更換不同顏色的發(fā)光二極管。激發(fā)光源裝置具有ARM機(jī)，通過對液晶屏的操作完成對光源模塊和光電倍增管的開關(guān)控制，光電倍增管傳回的電脈沖信號的接收、計(jì)數(shù)，釋光曲線、測試數(shù)據(jù)的顯示和釋光數(shù)據(jù)存儲等功能。本實(shí)用新型操作簡單， 自動化程度高，測定數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。ARM機(jī)設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸，通過旋轉(zhuǎn)軸能翻轉(zhuǎn)成水平狀態(tài)，便于光源裝置的整體移動和置換。

圖1為本實(shí)用新型地質(zhì)樣品年代測定儀用激發(fā)光源裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為蓋板結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為蓋板底視圖；圖4為底座結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為底座俯視圖；圖6為光源模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為光源模塊側(cè)視圖；圖8為ARM機(jī)旋轉(zhuǎn)軸示意圖；圖9為年代測定儀整體結(jié)構(gòu)圖；圖10為年代測定儀工作原理框圖。其中1 一密封墊圈、2 —蓋板、3—光源模塊、4一探測濾光片、5—光源控制線、 6—固定螺釘、7—把手、8—ARM機(jī)、9 一光源控制板、10—激發(fā)濾光片、11 一樣品隔熱片、12— 光源腔體、13—底座、14一空槽、15—導(dǎo)軌、16—模塊卡槽、17—發(fā)光二極管、18—模塊箱、 19 一固定板、20—模塊箱蓋、21—光電三極管、22—旋轉(zhuǎn)軸、23—液晶屏、24—光電倍增管、 25—礦物樣品—光脈沖信號、27—電脈沖信號—光電倍增管控制信號、四一脈沖放大整形模塊、30—計(jì)數(shù)脈沖信號、31—液晶屏返回信號、32—液晶屏控制信號、33— ARM主板、34—光電倍增管小電流控制信號、35—光電倍增管控制模塊、36—光源小電流控制信號、37—光電三極管反饋信號、38—光源控制信號。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明。本實(shí)用新型地質(zhì)樣品年代測定儀用激發(fā)光源裝置如圖1所示，由底座13、光源控制板9、蓋板2、光源模塊3和ARM機(jī)8構(gòu)成。蓋板2的一側(cè)設(shè)有把手7，用于激發(fā)光源裝置的整體移動。蓋板2用固定螺釘6固定在底座13上，蓋板2和底座13之間設(shè)有密封墊圈 1。ARM機(jī)8在側(cè)面用固定螺釘6固定在激發(fā)光源裝置上，如圖8所示，ARM機(jī)設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸 22，通過旋轉(zhuǎn)軸22，ARM機(jī)8能夠進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，當(dāng)其翻轉(zhuǎn)成水平狀態(tài)時(shí)，可以順利進(jìn)行光源裝置的移動和置換。光源控制板9通過光源控制線5與光源模塊3進(jìn)行連接，并通過光源控制信號38對其進(jìn)行控制。如圖2、圖3所示，蓋板2的中間內(nèi)嵌有探測濾光片4，探測濾光片4和蓋板2之間設(shè)有密封墊圈1，探測濾光片4的材質(zhì)為光學(xué)玻璃，其型號與具體的激發(fā)光源光譜相對應(yīng)， 通過光源模塊3內(nèi)部的激發(fā)濾光片10和探測濾光片4的配合，可以提高年代測定的精確度。如圖4、圖5所示，底座13上設(shè)有導(dǎo)軌15、樣品隔熱片11和光源腔體12。樣品隔熱片11的材質(zhì)為光學(xué)玻璃，位于光源腔體12的下端，樣品隔熱片11和底座13之間設(shè)有密封墊圈1。導(dǎo)軌15用于模塊式激發(fā)光源裝置的整體移動。光源腔體12為倒置的方形錐臺結(jié)構(gòu)，錐臺斜面與底座間夾角為45°。錐臺的4個(gè)斜面設(shè)有模塊卡槽16，光源模塊3安裝在模塊卡槽16上。如圖6、圖7所示，光源模塊3由模塊箱18和激發(fā)濾光片10組成，每個(gè)模塊箱18 中裝有9個(gè)發(fā)光二極管17、1個(gè)光電三極管21和固定板19，用固定板19固定發(fā)光二級管 17和光電三極管21。發(fā)光二極管17可選擇的光譜范圍分為3種藍(lán)光、綠光和紅外，本實(shí)例采用中心波長為470nm的藍(lán)光二極管。模塊箱蓋20位于模塊箱18的一端，用于密封模塊箱18。激發(fā)光源裝置的光強(qiáng)度為距離激發(fā)光源30mm處光強(qiáng)度為56mW/cm2。底座13上開有兩個(gè)空槽14，用于減輕激發(fā)光源裝置的整體重量。如圖9所示，年代測定儀上部設(shè)有光電倍增管M，光電倍增管M位于激發(fā)光源裝置的正上方，礦物樣品25位于光電倍增管M的正下方投影中心，ARM機(jī)8固定于可置換光源裝置上，光源模塊3的光照中心位于礦物樣品25上。地質(zhì)年代測定儀工作原理如圖10所示，首先通過液晶屏23發(fā)出光電倍增管小電流控制信號34，使光電倍增管M開始工作，半小時(shí)后，發(fā)出光源小電流控制信號36，使激發(fā)光源模塊3開始工作，激發(fā)光照射到礦物樣品25上，從其上激發(fā)出釋光光脈沖信號26。該脈沖信號到達(dá)光電倍增管M探測面，經(jīng)過光電倍增管M內(nèi)部的轉(zhuǎn)化和多級倍增，輸出電脈沖信號27。該脈沖信號輸入到脈沖放大整形模塊四進(jìn)行放大整形，形成的方形計(jì)數(shù)脈沖信號30輸入ARM主板33內(nèi)部，進(jìn)行計(jì)數(shù)和進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理。下面介紹各個(gè)部分控制模塊的功能。光源控制板9包括兩個(gè)部分光源控制和光源供電電壓控制。首先將測定儀控制系統(tǒng)發(fā)過來的光源小電流控制信號36采用三極管進(jìn)行放大，并通過不同控制信號下三極管狀態(tài)來控制激發(fā)光源的供電電壓，進(jìn)而控制激發(fā)光源模塊3的工作狀態(tài)。光電三極管反饋信號37用于監(jiān)測激發(fā)光源的光強(qiáng)，通過A D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，輸入到ARM機(jī)8中，最后在液晶屏23上進(jìn)行顯示，便于必要時(shí)手動調(diào)節(jié)激發(fā)光源的供電電壓。ARM機(jī)8包括ARM主板33、光電倍增管控制模塊35、脈沖放大整形模塊四和液晶屏23。ARM主板33通過光電倍增管控制模塊35和光源控制板9來分別控制光電倍增管M 和光源模塊3的工作狀態(tài)。脈沖放大整形模塊四將光電倍增管M輸出的電脈沖信號27 進(jìn)行放大整形后輸入ARM主板33。光源模塊3通過光電三極管21將光源模塊3的光強(qiáng)信號反饋回ARM主板33。ARM主板33與液晶屏23之間通過液晶屏連接線進(jìn)行信號傳遞和反饋。通過對液晶屏23的操作能夠完成對光源模塊3和光電倍增管M的開關(guān)控制，計(jì)數(shù)脈沖信號30的接收、計(jì)數(shù)，釋光曲線、測試數(shù)據(jù)的顯示和釋光數(shù)據(jù)存儲等功能。下面分別介紹各個(gè)模塊的功能。1. ARM主板33。ARM主板33由中央處理器、數(shù)據(jù)存儲單元和數(shù)據(jù)采集單元組成，采用基于Windows CE的操作系統(tǒng)。其中央處理器為SAMSUNG公司的高集成度微處理芯片，型號為S3CM10AL-20，工作頻率203MHz。其數(shù)據(jù)存儲單元為兩片SDRAM內(nèi)存，型號為 HY57V561620BT-H ；一片 NandFlash 存儲芯片，型號為 U-K9F1208UDM-YC80 ；—片 Nor Flash 存儲器芯片，型號為^VLSOO ； —張容量為IG的SD卡；外接2個(gè)USB接口。其數(shù)據(jù)采集單元采用一片可編程芯片，型號為EPM7U8，其工作頻率最大100MHz，用來實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集和控制脈沖放大整形模塊四、光電倍增管控制模塊35和激發(fā)光源3的工作狀態(tài)。2.光電倍增管控制模塊35。光電倍增管控制模塊將ARM主板33發(fā)過來的光電倍增管小電流控制信號34，采用三極管進(jìn)行放大，并通過不同控制信號下三極管工作狀態(tài)來控制光電倍增管M的供電電壓，進(jìn)而控制光電倍增管M的工作狀態(tài)。3.脈沖放大整形模塊29。光電倍增管M將接收到的釋光光脈沖信號沈經(jīng)過多級倍增轉(zhuǎn)化為電脈沖信號27，并傳入脈沖放大整形模塊四，脈沖放大整形模塊四首先采用兩級三極管放大電路將電脈沖信號27進(jìn)行放大，然后采用比較器MAX913對其進(jìn)行整形，將本底信號去除，然后將形成的計(jì)數(shù)脈沖信號30輸回ARM主板33。4.液晶屏23。液晶屏上設(shè)有光釋光初始參數(shù)設(shè)置、光電倍增管M與激發(fā)光源3 的開關(guān)控制，釋光曲線和測試數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示和數(shù)據(jù)存儲等功能。本實(shí)用新型礦物樣品年代測定儀用激發(fā)光源裝置為可置換型結(jié)構(gòu)，在發(fā)光二極管 17發(fā)生故障或需要更換不同顏色的發(fā)光二極管17或光電三極管21時(shí)，可以通過ARM機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸22將ARM機(jī)8翻轉(zhuǎn)至水平狀態(tài)，通過把手7拉出激發(fā)光源裝置，進(jìn)行更換后，將新的激發(fā)光源裝置推入年代測定儀，ARM機(jī)8重新翻轉(zhuǎn)至垂直狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種地質(zhì)樣品年代測定儀用激發(fā)光源裝置，主要由底座(13)、蓋板(2)、光源控制板 (9)和光源模塊(3)構(gòu)成，蓋板(2)和光源控制板(9)通過固定螺釘(6)固定在底座(13) 上，其特征是所述激發(fā)光源裝置還設(shè)有ARM機(jī)(8)，ARM機(jī)(8)通過固定螺釘(6)固定于激發(fā)光源裝置上，ARM機(jī)(8)通過連接線與光源控制板(9)連接，光源控制板(9)通過光源控制線(5 )與光源模塊(3 )連接；所述蓋板(2 )上設(shè)有探測濾光片(4 )，所述底座(13 )上設(shè)有導(dǎo)軌(15)、樣品隔熱片(11)和光源腔體(12)，樣品隔熱片(11)位于光源腔體(12)的下端； 光源腔體(12)內(nèi)設(shè)有模塊卡槽(16)，光源模塊(3)安裝在模塊卡槽(16)上；所述光源模塊(3)由模塊箱(18)和激發(fā)濾光片(10)組成，模塊箱(18)中裝有發(fā)光二極管(17)和檢測光電三極管(21)，用固定板(19)固定發(fā)光二級管(17)和光電三極管(21);所述激發(fā)光源裝置為可置換結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述地質(zhì)樣品年代測定儀用激發(fā)光源裝置，其特征是所述ARM機(jī) (8)主要由ARM主板(33)、光電倍增管控制模塊(35)、脈沖放大整形模塊(29)和液晶屏 (23)組成；ARM主板(33)與液晶屏(23)之間通過液晶屏連接線進(jìn)行控制信號傳輸；所述 ARM主板(33 )通過光電倍增管控制模塊(35 )和光源控制板(9 )來分別控制光電倍增管(24 ) 和光源模塊(3);脈沖放大整形模塊(29)將光電倍增管(24)輸出的電脈沖信號(27)進(jìn)行放大整形后輸入ARM主板(33 )，光源模塊(3 )通過光電三極管(21)將激發(fā)光源光強(qiáng)信號反饋回ARM主板(33)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述地質(zhì)樣品年代測定儀用激發(fā)光源裝置，其特征是所述ARM機(jī) (8)設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸(22)，通過旋轉(zhuǎn)軸(22) ARM機(jī)(8)能夠翻轉(zhuǎn)成水平狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述地質(zhì)樣品年代測定儀用激發(fā)光源裝置，其特征是所述光源腔體(12)的結(jié)構(gòu)為倒置的方形錐臺結(jié)構(gòu)或圓形錐臺結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述地質(zhì)樣品年代測定儀用激發(fā)光源裝置，其特征是所述方形錐臺結(jié)構(gòu)光源腔體(12)的斜面與底座平面的夾角為30 60°，模塊卡槽(16)設(shè)在錐臺的斜面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述地質(zhì)樣品年代測定儀用激發(fā)光源裝置，其特征是 所述激發(fā)光源裝置設(shè)有2 8個(gè)光源模塊(3)，每個(gè)光源模塊(3)設(shè)有5 20個(gè)發(fā)光二極管(17)和1 2個(gè)光電三極管(21)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述地質(zhì)樣品年代測定儀用激發(fā)光源裝置，其特征是所述激發(fā)光源裝置的光強(qiáng)度為距離激發(fā)光源(3) 30mm處光強(qiáng)度為50 70mW/cm2。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述地質(zhì)樣品年代測定儀用激發(fā)光源裝置，其特征是所述激發(fā)光源裝置設(shè)有把手(7)，所述把手位于蓋板(2)的一側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述地質(zhì)樣品年代測定儀用激發(fā)光源裝置，其特征是探測濾光片(4)和蓋板(2)之間設(shè)有密封墊圈(1)，樣品隔熱片(11)和底座(13)之間設(shè)有密封墊圈(1)， 蓋板(2)和底座(13)之間設(shè)有密封墊圈(1)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述地質(zhì)樣品年代測定儀用激發(fā)光源裝置，其特征是所述底座 (13)上設(shè)有空槽(14)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種地質(zhì)樣品年代測定儀用激發(fā)光源裝置，由底座、蓋板、光源控制板、光源模塊和ARM機(jī)構(gòu)成。ARM機(jī)、蓋板和光源控制板用固定螺釘固定在底座上。ARM機(jī)通過連接線與光源控制板連接，光源控制板通過光源控制線與光源模塊連接。蓋板上設(shè)有探測濾光片，底座上設(shè)有導(dǎo)軌、樣品隔熱片和光源腔體，樣品隔熱片位于光源腔體的下端。光源模塊由模塊箱和激發(fā)濾光片組成，模塊箱中裝有發(fā)光二極管和檢測光電三極管。利用ARM機(jī)完成對激發(fā)光源裝置的控制和其它功能，操作簡單，自動化程度高，測定數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕，便于安裝、更換與攜帶，激發(fā)光源在距離激發(fā)光源30mm處光強(qiáng)度達(dá)到50～70mW/cm2。
文檔編號G01N21/63GK202256157SQ20112035977
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者亢俊健, 劉強(qiáng), 梁萍, 王廣祥 申請人:石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院