ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР Российский патент 1997 года по МПК G01J1/04 

Изобретение относится к фотометрическим устройствам и может быть использовано для исследования жидких веществ.

Известны разные фотометрические устройства. Все из них, как правило, имеют источник света, фокусирующие линзы, светофильтры, кювету (кюветы), фотоприемник, блоки обработки информации.

Известен целый ряд фотометрических устройств для исследования жидкостей, представляющих собой двухлучевые фотометры, по одному из каналов которых идет измерение эталонного образца, а по другому измерение исследуемой жидкости.

Например, фотометр [1] содержит источник света, фокусирующие линзы, светофильтры, зеркала для разделения светового потока, кюветы с исследуемой и эталонной жидкостями, электронную схему с фотоприемником и усилителем, выход которого через переключатель соединен с блоком задержки, подключенным ко входу логарифмического усилителя-преобразователя, выход которого, в свою очередь, через переключатели соединен с блоками задержки и умножения, подключенными к вычитающему устройству, соединенному со вторым блоком умножения.

Несмотря на то, что предусмотрено разделение светового потока на два канала, прибор позволяет одномоментно исследовать только одну пробу, поскольку второй фотометрический канал служит для измерения эталона.

Наиболее близким к предлагаемому является фотометрический анализатор "FP-901 M" фирмы "Лабсистемс" (Финляндия) [2]
FP-901 M представляет собой фотометр со встроенным блоком управления и математический обработки, он одновременно измеряет девять различных проб в одном кюветном блоке.

Одним из его основных блоков является оптическая система. Она включает галогенную лампу, прерыватель, ультрафиолетовое зеркало, системы интерференционных фильтров, систему фокусирующих линз, девятигнездный блок кювет, детектор (Документация системы FP-900 фирмы "Лабсистемс").

Свет, испускаемый галогеновой лампой, проходит через прерыватель, интерференционный фильтр и отражается ультрафиолетовым зеркалом, поглощающим значительную часть нежелательного длинноволнового излучения. Далее световой поток входит в пучок светопроводящих волокон, которые делят свет на девять лучей и отражают их вверх. Каждый из девяти вертикальных лучей фокусируется линзой, проходит через кювету, фокусируется другой линзой и попадает на фотоприемник.

Блок кювет помещается в кюветное отделение анализатора, своеобразный держатель (кассета или лоток), гнезда которого и их геометрия соответствуют габаритам, геометрии и профилю кювет, нижнее дно которых служит плоским оптическим окном, вокруг которого выполнен защитный ободок.

В блоке кювет на верхней крепящей базовой пластине предусмотрен паз, определяющий единственно правильное положение блока в кассете, и проставлена нумерация от 1 до 9.

В кассету могут быть помещены четыре блока кювет. В ней можно проводить измерения при комнатной температуре. Имеются специальные термостатирующие кассеты, нагревающие кюветы до фиксированных температур, 30 и 37^oC.

Данный анализатор "FP-901 M" фирмы "Лабсистемс" представляет собой аналитическую систему, которая критична к комплектующим компонентам. Так например, для нормальной работы анализаторов необходимы специальные девятиканальные дозаторы, служащие для одновременного запуска реакций в девяти кюветах, специальные чашки для реактивов, блоки пробирок и пр.

Целью изобретения является упрощение устройства при сохранении его точности.

Сущность изобретения заключается в том, что в фотометрический анализатор, содержащий источник света, расположенные последовательно по ходу излучения фокусирующие линзы, светофильтры, делитель светового потока, кюветный блок, содержащий несколько кювет, каждая из которых имеет плоские входное и выходное окна, фотоприемник и устройство обработки информации, введены две перемещаемые шторки, примыкающие друг к другу и расположенные перпендикулярно друг относительно друга, выполненные в виде прямоугольных пластин, одна из которых расположена над кюветами, другая перед кюветами и ориентированных так, что конец одной пластины совпадает с концом другой, при этом кюветы в кюветном блоке установлены последовательно на горизонтальной оси, перпендикулярной оптической оси устройства и выполнены в виде параболы, расширяющейся кверху.

На чертеже фиг.1 показана структурная схема устройства.

Устройство содержит оптическую измерительную систему 1, состоящую из источника света 2, фокусирующей линзы 3, гнезда сменных светофильтров 4, модулятора 5, пучка световодов 6, шторки 7, системы фокусирующих линз 8, блока кювет 9, системы фокусирующих линз 10, фотоприемника 11, устройство обработки информации 12 из усилителя-преобразователя 13, логарифматора 14, аналого-цифрового преобразователя 15, микропроцессора 16, блок термостата 17, блок управления 18, блок питания 19, интерфейс 20, компьютер 21.

Источник света 2 оптической системы представляет собой галогеновую лампу. Модулятор 5 состоит из электромотора и диска с несколькими прорезями. Пучок световодов 6 с несколькими разветвлениями. На входе в кюветное отделение 9 предусмотрена система фокусирующих линз 8, на выходе из него стоят фокусирующие линзы 10.

Неотъемлемой частью предлагаемого фотометрического анализатора является блок кювет 9 (фиг.2), выполненный специальным образом. Он представляет собой горизонтальный вытянутый ряд ячеек особой конфигурации, мягкой округлой формы, соединенных сверху скрепляющей манжетой 22 в виде горизонтальной полоски, в начале которой имеется выступающая метка-ограничитель 23, которая показывает последовательность слежения за отсчетом анализируемых проб. Каждая из ячеек 24 кюветной полоски имеет плоские поверхности 25, образующие профиль кюветы параболической формы и вход 26. Это позволяет обеспечить более равномерное перемешивание исследуемых жидкостей, без использования других средств и приспособлений, и позволяет сохранить все преимущества плоских кювет. Охватывая поверхность каждой кюветы в отдельности, проходит поясок 27, предохраняющий от повреждений и царапин зону в нижней части плоской поверхности, условно называемой фотометрическим окном 28.

В кюветном отделении имеются фотометрические шторки 7 (фиг.3), служащие для того, чтобы произвести разделение запуска реакций в различных кюветах, используя одноканальные дозаторы, и сделать условия проведения исследования более достоверными. Они представляют собой две пластины, соединенные перпендикулярно друг с другом. Ориентация верхней пластины 29 выполнена с возможностью движения над манжетой, скрепляющей сверху кюветные ячейки, поочередно перекрывая входы в ячейки. Боковая пластина 30 фотометрический шторки выполнена с возможностью движения в другой плоскости плоскости, например, лицевой стороны кюветного блока. Ориентация пластин друг относительно друга дополняется тем, что конец лежащей сверху пластины совпадает с началом вертикально расположенной пластины, движущейся вдоль, например, лицевой поверхности. При этом верхняя пластина закрывает (открывает) вход в кювету, а в этот момент лицевая пластина открывает (закрывает) фотометрическое окно этой же кюветы.

Шторки закреплены, например, на верхней панели прибора и перемещаются по направляющим. Кюветное отделение соответствует кюветной полоске и имеет систему термостатирования с использованием эффекта Пельтье.

Фотоприемники 10, количество которых соответствует числу ячеек кюветного блока, в устройстве могут быть выполнены как светодиоды или как фотоэлементы. Они соединяются с усилителями-преобразователями, состоящими из микросхем, конденсаторов и резисторов.

Блок термостата 17 включает в себя профильные ячейки, соответствующие форме кюветной полоски, систему контроля и поддержания температуры (+30^oС, +37^oС).

Технико-экономический эффект изобретения заключается в упрощении фотометрического анализатора, следовательно, в снижении стоимости его изготовления. Другое достоинство заявляемого анализатора возможность совмещения с ним простого оснащения в виде несложных одноканальных пипеточных дозаторов.

Это позволяет дополнительно снизить стоимость работ с ним, без снижения точности результатов, а форма кювет позволяет снизить расход реактивов.

Использование: изобретение относится к области фотометрии. Сущность изобретения: в фотометрический анализатор, содержащий оптическую систему из источника света, фокусирующих линз, светофильтров, светоделителя, кюветного блока, фотоприемника и содержащего устройство обработки информации, введены шторки в виде перпендикулярно расположенных, примыкающих друг к другу, прямоугольных пластин, одна из которых расположена над кюветами, другая - перед кюветами, установленными последовательно на горизонтальной оси, перпендикулярной оптической оси устройства, при этом кюветы выполнены в виде параболы, расширяющейся кверху. 3 ил.

1 Фотометрический анализатор, содержащий источник света, расположенные последовательно по ходу излучения фокусирующие линзы, светофильтры, делитель светового потока, кюветный блок, содержащий несколько кювет, каждая из которых имеет плоские входное и выходное окна, фотоприемник и устройство обработки информации, отличающийся тем, что в него введены две перемещаемые шторки, примыкающие друг к другу и расположенные перпендикулярно друг относительно друга, выполненные в виде прямоугольных пластин, одна из которых расположена над кюветами, другая перед кюветами и ориентированных так, что конец одной пластины совпадает с концом другой, при этом кюветы в кюветном блоке установлены последовательно на горизонтальной оси, перпендикулярной оптической оси устройства, и выполнены в виде параболы, расширяющейся кверху.