專利名稱：傅里葉紅外光譜儀水平樣品架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及樣品架，特別是一種Nicolet 6700傅里葉紅外光譜儀水平樣品架。
背景技術(shù)：
Nicolet 6700傅里葉紅外光譜儀(FT-IT)是實驗室研究及常規(guī)應用分析的得力 工具，是科研、生產(chǎn)不可缺少的分析測試儀器，它結(jié)合了當今最新的光學、電子學、材料科學 和人工智能技術(shù)，具有操作簡便，性能卓越、功能強大、制樣簡便、智能操作、維護成本低等 特點，可廣泛地應用在制藥、石油、化工、環(huán)保、食品、材料科學、公安、國防等各個領(lǐng)域。該光 譜儀工作時，材料樣品放置在樣品倉中的樣品架上，從樣品倉右邊發(fā)射出的一聚焦中紅外 光束穿透材料，再進入左邊的紅外光接收窗，接收后通過光譜吸收情況來分析材料的性質(zhì)。 由于光譜儀原始樣品倉中光路是水平方向的，要求測試樣品必須垂直放置，光譜儀自帶的 垂直材料支架能夠滿足一般的固態(tài)材料的測試，但是在分析測試流體材料或固體材料受熱 熔融后，樣品材料垂直放置時會由于重力作用而向下流動，造成材料厚度不均，這時光譜儀 將無法對這種材料進行變溫下的定量分析。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種傅里葉紅外光譜儀水平樣品架，該樣品 架能夠?qū)icolet 6700傅里葉紅外光譜儀原始樣品倉中水平走向的聚焦光束轉(zhuǎn)向成垂直 光束，聚焦光束穿透水平放置的測試樣品，從而能夠克服常規(guī)樣品架不能對流體材料或固 體材料受熱熔融后進行定量分析的缺點。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是本發(fā)明采用一個將Nicolet 6700傅 里葉紅外光譜儀原始樣品倉水平光束轉(zhuǎn)向為垂直光束的光學系統(tǒng)，該光學系統(tǒng)設有1個凹 面反射鏡和3個平面反射鏡，它們通過支架固定在金屬折板上；該光學系統(tǒng)進行四次光路 轉(zhuǎn)向傅里葉紅外光譜儀出射鏡發(fā)出的水平向左的聚焦紅外光束先通過45。放置的l個平 面反射鏡轉(zhuǎn)向，第一次轉(zhuǎn)向之后再通過45。放置的凹面反射鏡第二次轉(zhuǎn)向并會聚，再依次 通過2個45°放置的平面反射鏡鏡進行第三次和第四次轉(zhuǎn)向，四次轉(zhuǎn)向的方向依次是垂直 向下，水平向左，垂直向上，水平向左，最后進入光譜儀的接收鏡。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的主要優(yōu)點 本發(fā)明采取3面鍍銀平面反射鏡與1面鍍銀凹面反射鏡的組合方式，總體透光率 在90%以上，在加入鏡片后很大程度上減小了由于光能損失引起的誤差；鏡片均45。放 置，便于安裝；鏡片之間的位置布局合理，在原始光路下方可利用的85mm垂直空間中僅占 據(jù)了不超過40mm空間，中間預留45mm的空間用于放置材料的水平樣品架；對于某些需要加 熱測試的材料，有足夠的空間在樣品架上放置加熱器；水平樣品架是活動的，適應不同厚度 的樣品；反射鏡支架固定鏡片的裝置是可活動的，可以適應不同直徑的鏡片。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是圖1的主視圖。 圖3是圖1的俯視圖。 圖4是圖1中反射鏡支架5的示意圖。 圖5是本發(fā)明的Zemax光路圖。 圖6是采用本發(fā)明的水平樣品架后進行測試的聚苯乙烯標樣(lmil)的FT-IR圖。
圖7是使用儀器自帶的垂直樣品架后進行測試的聚苯乙烯標樣(lmil)的FT-IR 圖。 圖中1.大折板；2.光譜儀光束；3.凹面反射鏡；4.平面反射鏡；5.反射鏡支架； 6.螺絲；7.可調(diào)節(jié)螺絲；8.安裝孔；9.反射鏡支架滑槽；IO.樣品材料支架；ll.樣品材料
支架滑槽；12.螺栓；13.凸透鏡；14.凸透鏡。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步說明，但不限定本發(fā)明。
本發(fā)明提供的傅里葉紅外光譜儀水平樣品架，該樣品架適用于美國Thermo公司 Nicolet 6700傅里葉紅外光譜儀，樣品架是一個將原始樣品倉中水平光束轉(zhuǎn)向為垂直光束 的光學系統(tǒng)，該光學系統(tǒng)由1個凹面反射鏡、3個平面反射鏡通過金屬折板上的支架固定而 成(見圖1至圖4)。本光學系統(tǒng)將原水平聚焦的紅外光束轉(zhuǎn)向成垂直走向，并且使光束在 垂直方向上會聚，材料可以水平放置在焦點處。 所述金屬折板為大折板1，其上面安裝的支架有樣品材料支架10、反射鏡支架5和 凹面反射鏡支架。所述大折板，由豎向板和水平板組成，豎向板和水平板成90。垂直；水平 板的尺寸一般為長X寬=180mmX85mm。豎向板的尺寸一般為長X高=180mmX105mm。 大折板用于安裝整體樣品支架，建議材料為鋼材或鋁材等金屬。在大折板l的豎板上，通過 螺絲連接2個樣品材料支架10和4個反射鏡支架5。 所述樣品材料支架IO用于水平放置測試的材料，中間開孔透光。樣品材料支架10 通過其底部安裝孔12用螺絲與大折板1的豎向板上的2個樣品材料支架滑槽11滑動相連。
所述反射鏡支架5有四個，均為折形支架，其折形底板均設有安裝孔8。每個反射 鏡支架的折形底板的安裝孔8用螺絲與大折板1豎向板上的2個樣品反射鏡支架滑槽9滑 動相連。所述四個反射鏡支架5，其中一個的折形豎板上裝有與之相連的凹面反射鏡3，另 外三個反射鏡支架的折形豎板上分別裝有1個與之相連的平面反射鏡4，所有反射鏡支架 通過其中部的螺絲6和頂部的可調(diào)節(jié)螺絲7來固定鏡片。 上述凹面反射鏡3能夠?qū)⒐馐鴷酆娃D(zhuǎn)向，平面反射鏡4能夠?qū)⒐馐D(zhuǎn)向。
上述凹面反射鏡3和平面反射鏡4的鏡片鍍膜材料選擇由于適用的是中紅外光 譜，波數(shù)在4000-400cm—1之間，因此所有鏡片均采用鍍銀反射膜，每個鏡片對中紅外光的反 射率在98%以上。這樣經(jīng)過四個鏡片反射之后，總的光能損失不超過10%，誤差在可以接 受的范圍之內(nèi)。 本發(fā)明提供的ZEMAX光路如圖5所示包含六塊鏡片，其中凸透鏡13和凸透鏡14 是傅里葉紅外光譜儀自帶的2個凸透鏡，編號3是凹面反射鏡，其它鏡片是平面反射鏡4。
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凹面反射鏡3和3塊平面反射鏡的鏡片的參數(shù)及鏡片之間的建議設計距離為平 面反射鏡片直徑為30mm，厚度為4mm ;凹面反射鏡片直徑為30mm，厚度為2mm。平面反射鏡 4-1與凸透鏡13的距離為70mm，傾斜45°放置；凹面反射鏡3與平面反射鏡4_1的距離為 60mm，傾斜45°放置；平面反射鏡4_2與凹面反射鏡3的距離為60mm，傾斜45°放置；平面 反射鏡4-3與平面反射鏡4-2的距離為60mm，傾斜45°放置；平面反射鏡4_3與凸透鏡14 的距離為70mm。 本發(fā)明光路系統(tǒng)的固定方式如圖1所示。由于樣品倉尺寸受限，大折板1的總體 尺寸范圍為長X寬X高=(180mm 200mm) X (80mm 100mm) X (100mm 120mm)，建議 設計尺寸為長X寬X高=180mmX85mmX105mm。 從圖6和圖7聚苯乙烯實驗數(shù)據(jù)的對比圖可以看出，加入了本發(fā)明的樣品架之后， 吸收曲線的形狀完全一樣，二者可完全疊加重合，可以很準確地對水平放置的樣品進行測 試分析。 下面結(jié)合圖5簡述本發(fā)明的工作原理。 原始光路由凸透鏡13發(fā)出，穿透放置的材料后進入凸透鏡14。具體如下
加入樣品倉后的光路走向如圖1中的光譜儀光束2，自凸透鏡13發(fā)出的會聚光線 經(jīng)過平面反射鏡4-l轉(zhuǎn)向垂直向下，聚焦之后會發(fā)散；垂直向下的光束經(jīng)過凹面反射鏡3重 新會聚，變成近似平行的光束，水平向左轉(zhuǎn)向；向左的水平光線經(jīng)過平面反射鏡4-2垂直向 上轉(zhuǎn)向；垂直向上的光線經(jīng)過平面反射鏡4-3水平向左轉(zhuǎn)向；最后光線全部進入光譜儀的 凸透鏡14。需要測試的材料水平放置在平面反射鏡4-1和凹面反射鏡3之間的光線會聚 處。
權(quán)利要求
傅里葉紅外光譜儀水平樣品架，其特征在于該樣品倉是一個將Nicolet 6700傅里葉紅外光譜儀的原始樣品倉水平光束轉(zhuǎn)向為垂直光束的光學系統(tǒng)，該光學系統(tǒng)設有1個凹面反射鏡(3)和3個平面反射鏡，它們通過支架呈水平45°固定在金屬折板(1)上；該光學系統(tǒng)進行四次光路轉(zhuǎn)向傅里葉紅外光譜儀出射鏡(13)發(fā)出的水平向左的聚焦紅外光束先通過1個平面反射鏡轉(zhuǎn)向，第一次轉(zhuǎn)向之后再通過凹面反射鏡第二次轉(zhuǎn)向會聚，再依次通過2個平面反射鏡鏡進行第三次和第四次轉(zhuǎn)向，四次轉(zhuǎn)向的方向依次是垂直向下，水平向左，垂直向上，水平向左，最后光束全部進入光譜儀的接收鏡(14)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傅里葉紅外光譜儀水平樣品倉，其特征在于所述的平面反射 鏡為鍍銀圓形反射鏡，直徑為30mm，厚度為4mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的傅里葉紅外光譜儀水平樣品倉，其特征是凹面反射鏡(3)的 材質(zhì)為鍍銀圓形反射鏡，直徑為30mm，厚度為2mm，焦距為-60mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傅里葉紅外光譜儀水平樣品倉，其特征是所述金屬折板為大 折板(1)，豎向板和水平板成90°垂直。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的傅里葉紅外光譜儀水平樣品倉，其特征是所述的支架有 反射鏡支架(5)和樣品材料支架(10)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的傅里葉紅外光譜儀水平樣品架，其特征是所述的樣品材料支 架(10)用于水平放置測試的材料，中間開孔透光；該支架通過與之滑動連接的樣品材料支 架滑槽(ll)，用螺絲固定在大折板(1)的豎向板上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的傅里葉紅外光譜儀水平樣品架，其特征是所述的反射鏡支架 (5)有4個，均為折形支架，其中它們的折形底板上設有安裝孔，該折形底板用螺絲通過此 安裝孔與大折板(1)的豎向板相連接；它們的折形豎板上安裝鏡片，其中l(wèi)個折形豎板安裝 凹面反射鏡(3)，另外3個折形豎板分別安裝1個平面反射鏡。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的傅里葉紅外光譜儀水平樣品架，其特征是所述的凹面反射鏡 支架的固定方式與反射鏡支架(5)相同，頂部有兩顆可調(diào)節(jié)的螺絲來固定鏡片，底部通過 螺釘(8)與大折板的豎向板相連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的傅里葉紅外光譜儀水平樣品架，其特征是所述的 大折板(l)，其水平板的尺寸為長X寬=180mmX85mm;其豎向板的尺寸為長X高= 180mmX105mm。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的傅里葉紅外光譜儀水平樣品架，其特征是所述的大折板 (l)，其材質(zhì)為鋼或鋁金屬。
全文摘要
本發(fā)明涉及傅里葉紅外光譜儀水平樣品架，該樣品倉是一個將Nicolet 6700傅里葉紅外光譜儀原始樣品倉中水平光束轉(zhuǎn)向為垂直光束的光學系統(tǒng)，加入本發(fā)明的樣品倉后，可將需要測試的樣品水平放置。該光學系統(tǒng)設有1個凹面反射鏡和3個平面反射鏡，它們通過支架呈水平45°固定在金屬折板(1)上；該光學系統(tǒng)進行四次光路轉(zhuǎn)向傅里葉紅外光譜儀出射鏡發(fā)出的水平向左的聚焦紅外光束先通過1個平面反射鏡轉(zhuǎn)向，第一次轉(zhuǎn)向之后再通過凹面反射鏡第二次轉(zhuǎn)向會聚，再依次通過2個平面反射鏡鏡進行第三次和第四次轉(zhuǎn)向，最后光束全部進入光譜儀的接收鏡。本發(fā)明總體反射率在90％以上，各鏡片布局合理，安裝方便。
文檔編號G01N21/01GK101694455SQ20091027233
公開日2010年4月14日 申請日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者劉成國, 彭瑜偉, 楊名, 王元, 鐘淼, 黃鶴, 黎楊 申請人:武漢理工大學;