一种手持式衰减全反射红外光谱分析仪的制作方法

1.本实用新型涉及光谱分析仪领域，尤其涉及一种手持式衰减全反射红外光谱分析仪。


背景技术：

2.目前红外光谱设备采用精密的干涉仪机械装置(如迈克尔逊干涉仪)，活动器件多，体积大，装置复杂，测试时间长，设备基本为台式，须安装在环境较好的实验室中，手持仪器少，现场测试不方便。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是解决现有红外光谱设备体积大、现场测试不便的问题，以线性渐变滤光片和线阵热释电红外探测器为基础，结合衰减全反射(atr)技术，开发一台具有快速检测功能，操作简单，便于现场测试的衰减全反射中红外光谱分析仪。
4.为了实现以上目的，本实用新型首先提供一种手持式衰减全反射红外光谱分析仪，包括红外光源、线性渐变滤光片、线阵热释电探测器和衰减全反射晶体；所述红外光源指向所述衰减全反射晶体一端的光束入射口，所述衰减全反射晶体的另一端为光束射出口，光束射出口指向所述线性渐变滤光片；所述衰减全反射晶体的侧面具有用于装载测试样品的装载面；所述线性渐变滤光片安装在所述线阵热释电探测器上。
5.本红外光谱分析仪采用线性渐变滤光片和线阵热释电探测器，无活动器件，体检紧凑，作为一种手持设备，方便携带，也适用于恶劣环境使用，能加快现场检测速度。
6.作为本实用新型的手持式衰减全反射红外光谱分析仪的进一步改进，所述衰减全反射晶体的材质为硒化锌、金刚石或锗。
7.作为本实用新型的手持式衰减全反射红外光谱分析仪的进一步改进，所述衰减全反射晶体的光束入射口为朝向所述红外光源的斜面。
8.作为本实用新型的手持式衰减全反射红外光谱分析仪的进一步改进，所述衰减全反射晶体的光束射出口为朝向所述线性渐变滤光片的斜面。
9.作为本实用新型的手持式衰减全反射红外光谱分析仪的进一步改进，所述装载面为平面。
10.作为本实用新型的手持式衰减全反射红外光谱分析仪的进一步改进，设置入射光在所述装载面上反射8次后射出所述衰减全反射晶体。
11.作为本实用新型的手持式衰减全反射红外光谱分析仪的进一步改进，所述光谱分析仪还包括微控制器、数模转换电路、红外光源驱动电路、模数转换电路和显示屏；所述微控制器分别连接所述数模转换电路、模数转换电路、显示屏和所述线阵热释电探测器；所述红外光源驱动电路分别连接于所述数模转换电路和所述红外光源；所述模数转换电路还连接于所述线阵热释电探测器。
12.本实用新型其次还提供一种衰减全反射红外光谱分析方法，应用于上述的手持式
衰减全反射红外光谱分析仪，本分析方法包括以下步骤：
13.s1，在无样品的情况下，采集红外背景谱图；
14.s2，将样品放入所述衰减全反射晶体的装载面上，采集样品的红外吸收谱图；
15.s3，光谱分析仪通过计算并显示最终的红外吸收光谱图。
16.作为本实用新型的衰减全反射红外光谱分析方法的进一步改进，步骤s2具体为：将样品放入所述衰减全反射晶体的装载面上，所述红外光源发出的光束射入所述衰减全反射晶体，内部反射产生衰减波，衰减波穿透到晶体上的样品，样品吸收能量，衰减波将减弱，已衰减的光束从衰减全反射晶体的另一端射出并导到所述线性渐变滤光片，通过线性渐变滤光片后均匀分成不同波段的光束，然后导到所述线阵热释电探测器上，光谱分析仪采集样品的红外吸收谱图。
17.作为本实用新型的衰减全反射红外光谱分析方法的进一步改进：所述微控制器控制数模转换电路和红外光源驱动电路来控制光源电压。所述光谱分析仪采集样品的红外吸收谱图具体为：所述模数转换电路采集所述线阵热释电探测器所转化的红外吸收信号的每一个像素点值，传输给所述微控制器。步骤s3具体为：所述微控制器根据采集的红外背景谱图的像素点值和样品的红外吸收谱图的像素点值，计算并通过显示屏显示最终的红外吸收光谱图。
18.本实用新型的有益效果是：
19.1)本实用新型的红外光谱分析仪的核心部分是红外吸收谱图的检测光路，通过光机电一体化设计，使用线性渐变滤光片和线阵探测器将光路压缩到最小。
20.2)分析仪系统集成红外光源、衰减全反射晶体、线性渐变滤光片、线阵热释电探测器和控制检测电路，体检小，检测速度块，不受恶劣环境影响，方便现场检测。
附图说明
21.图1为本实用新型的手持式衰减全反射红外光谱分析仪的光路结构示意图。
22.图2为本实用新型的手持式衰减全反射红外光谱分析仪的电路结构示意图。
23.图3为本实用新型的光谱分析仪的显示屏显示的最终的红外吸收光谱图示意图。
24.附图标记：红外光源1、线性渐变滤光片2、线阵热释电探测器3、衰减全反射晶体4、微控制器5、数模转换电路6、红外光源驱动电路7、模数转换电路8、显示屏9、测试样品10。
具体实施方式
25.下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细介绍。
26.如图1所示，本实用新型的手持式衰减全反射红外光谱分析仪，包括红外光源1、线性渐变滤光片2、线阵热释电探测器3和衰减全反射晶体4。所述红外光源指向所述衰减全反射晶体一端的光束入射口，所述衰减全反射晶体的另一端为光束射出口，光束射出口指向所述线性渐变滤光片；所述衰减全反射晶体的侧面具有用于装载测试样品10的装载面；所述线性渐变滤光片安装在所述线阵热释电探测器上。
27.本红外光谱分析仪采用线性渐变滤光片2和线阵热释电探测器3，无活动器件，体检紧凑，作为一种手持设备，方便携带，也适用于恶劣环境使用，能加快现场检测速度。
28.所述衰减全反射晶体4的材质为硒化锌、金刚石或锗，高纯锗单晶具有高的折射系
数，对红外线透明。该类材料其本身对红外光的吸收小，具有较高的折射率，适用于作为衰减全反射晶体。
29.所述衰减全反射晶体4的光束入射口为朝向所述红外光源1的斜面，光束射出口为朝向所述线性渐变滤光片2的斜面，用于红外光束射入和射出。
30.所述装载面为平面，入射光在所述装载面上反射8次后射出所述衰减全反射晶体，使样品充分吸收红外光束，得出准确谱图结果。
31.如图2所示，所述光谱分析仪还包括微控制器5、数模转换电路6、红外光源驱动电路7、模数转换电路8和显示屏9。所述微控制器5分别连接所述数模转换电路6、模数转换电路8、显示屏9和所述线阵热释电探测器3。所述红外光源驱动电路7分别连接于所述数模转换电路6和所述红外光源1。所述模数转换电路8还连接于所述线阵热释电探测器3。
32.其中，红外光源驱动电路7作为恒压源，驱动红外光源1发光，通过微控制器5控制数模转换电路6控制光源电压。显示屏9为液晶显示屏，用于显示红外吸光谱图和最终分析结果。
33.使用上述的手持式衰减全反射红外光谱分析仪，进行衰减全反射红外光谱分析的方法包括以下步骤：
34.s1，在无样品的情况下，采集红外背景谱图；
35.s2，将样品放入所述衰减全反射晶体4的装载面上，采集样品的红外吸收谱图；
36.s3，光谱分析仪通过计算并显示最终的红外吸收光谱图。
37.其中，步骤s2具体为：将样品放入所述衰减全反射晶体4的装载面上，所述红外光源发出的光束射入所述衰减全反射晶体4，在晶体内部反射产生衰减波，衰减波穿透到晶体上的样品，样品吸收能量，衰减波将减弱，已衰减的光束从衰减全反射晶体4的另一端射出并导到所述线性渐变滤光片2，透过线性渐变滤光片2后均匀分成不同波段的光束，然后进入所述线阵热释电探测器3上，所述线阵热释电探测器3将光信号转化为电信号，所述模数转换电路8采集所述线阵热释电探测器3所转化的红外吸收信号的每一个像素点值，传输给所述微控制器5。
38.步骤s1的红外背景谱图采集过程同步骤s2。
39.其中，步骤s3具体为：所述微控制器5根据采集的红外背景谱图的像素点值和样品的红外吸收谱图的像素点值，计算并通过显示屏9显示最终的红外吸收光谱图，最终的红外吸收光谱图如图3所示。
40.本实用新型的手持式衰减全反射红外光谱分析仪集成红外光源、衰减全反射晶体、线性渐变滤光片、线阵热释电探测器和控制检测电路，体检小，检测速度块，不受恶劣环境影响，方便现场检测。
41.以上所述为本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。