专利名称：傅里叶红外光谱仪水平样品架的制作方法
技术领域：
本发明涉及样品架，特别是一种Nicolet 6700傅里叶红外光谱仪水平样品架。
背景技术：
Nicolet 6700傅里叶红外光谱仪(FT-IT)是实验室研究及常规应用分析的得力 工具，是科研、生产不可缺少的分析测试仪器，它结合了当今最新的光学、电子学、材料科学 和人工智能技术，具有操作简便，性能卓越、功能强大、制样简便、智能操作、维护成本低等 特点，可广泛地应用在制药、石油、化工、环保、食品、材料科学、公安、国防等各个领域。该光 谱仪工作时，材料样品放置在样品仓中的样品架上，从样品仓右边发射出的一聚焦中红外 光束穿透材料，再进入左边的红外光接收窗，接收后通过光谱吸收情况来分析材料的性质。 由于光谱仪原始样品仓中光路是水平方向的，要求测试样品必须垂直放置，光谱仪自带的 垂直材料支架能够满足一般的固态材料的测试，但是在分析测试流体材料或固体材料受热 熔融后，样品材料垂直放置时会由于重力作用而向下流动，造成材料厚度不均，这时光谱仪 将无法对这种材料进行变温下的定量分析。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种傅里叶红外光谱仪水平样品架，该样品 架能够将Nicolet 6700傅里叶红外光谱仪原始样品仓中水平走向的聚焦光束转向成垂直 光束，聚焦光束穿透水平放置的测试样品，从而能够克服常规样品架不能对流体材料或固 体材料受热熔融后进行定量分析的缺点。 本发明解决其技术问题采用的技术方案是本发明采用一个将Nicolet 6700傅 里叶红外光谱仪原始样品仓水平光束转向为垂直光束的光学系统，该光学系统设有1个凹 面反射镜和3个平面反射镜，它们通过支架固定在金属折板上；该光学系统进行四次光路 转向傅里叶红外光谱仪出射镜发出的水平向左的聚焦红外光束先通过45。放置的l个平 面反射镜转向，第一次转向之后再通过45。放置的凹面反射镜第二次转向并会聚，再依次 通过2个45°放置的平面反射镜镜进行第三次和第四次转向，四次转向的方向依次是垂直 向下，水平向左，垂直向上，水平向左，最后进入光谱仪的接收镜。
本发明与现有技术相比具有以下的主要优点 本发明采取3面镀银平面反射镜与1面镀银凹面反射镜的组合方式，总体透光率 在90%以上，在加入镜片后很大程度上减小了由于光能损失引起的误差；镜片均45。放 置，便于安装；镜片之间的位置布局合理，在原始光路下方可利用的85mm垂直空间中仅占 据了不超过40mm空间，中间预留45mm的空间用于放置材料的水平样品架；对于某些需要加 热测试的材料，有足够的空间在样品架上放置加热器；水平样品架是活动的，适应不同厚度 的样品；反射镜支架固定镜片的装置是可活动的，可以适应不同直径的镜片。
图1是本发明的结构示意图。 图2是图1的主视图。 图3是图1的俯视图。 图4是图1中反射镜支架5的示意图。 图5是本发明的Zemax光路图。 图6是采用本发明的水平样品架后进行测试的聚苯乙烯标样(lmil)的FT-IR图。
图7是使用仪器自带的垂直样品架后进行测试的聚苯乙烯标样(lmil)的FT-IR 图。 图中1.大折板；2.光谱仪光束；3.凹面反射镜；4.平面反射镜；5.反射镜支架； 6.螺丝；7.可调节螺丝；8.安装孔；9.反射镜支架滑槽；IO.样品材料支架；ll.样品材料
支架滑槽；12.螺栓；13.凸透镜；14.凸透镜。
具体实施例方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明，但不限定本发明。
本发明提供的傅里叶红外光谱仪水平样品架，该样品架适用于美国Thermo公司 Nicolet 6700傅里叶红外光谱仪，样品架是一个将原始样品仓中水平光束转向为垂直光束 的光学系统，该光学系统由1个凹面反射镜、3个平面反射镜通过金属折板上的支架固定而 成(见图1至图4)。本光学系统将原水平聚焦的红外光束转向成垂直走向，并且使光束在 垂直方向上会聚，材料可以水平放置在焦点处。 所述金属折板为大折板1，其上面安装的支架有样品材料支架10、反射镜支架5和 凹面反射镜支架。所述大折板，由竖向板和水平板组成，竖向板和水平板成90。垂直；水平 板的尺寸一般为长X宽=180mmX85mm。竖向板的尺寸一般为长X高=180mmX105mm。 大折板用于安装整体样品支架，建议材料为钢材或铝材等金属。在大折板l的竖板上，通过 螺丝连接2个样品材料支架10和4个反射镜支架5。 所述样品材料支架IO用于水平放置测试的材料，中间开孔透光。样品材料支架10 通过其底部安装孔12用螺丝与大折板1的竖向板上的2个样品材料支架滑槽11滑动相连。
所述反射镜支架5有四个，均为折形支架，其折形底板均设有安装孔8。每个反射 镜支架的折形底板的安装孔8用螺丝与大折板1竖向板上的2个样品反射镜支架滑槽9滑 动相连。所述四个反射镜支架5，其中一个的折形竖板上装有与之相连的凹面反射镜3，另 外三个反射镜支架的折形竖板上分别装有1个与之相连的平面反射镜4，所有反射镜支架 通过其中部的螺丝6和顶部的可调节螺丝7来固定镜片。 上述凹面反射镜3能够将光束会聚和转向，平面反射镜4能够将光束转向。
上述凹面反射镜3和平面反射镜4的镜片镀膜材料选择由于适用的是中红外光 谱，波数在4000-400cm—1之间，因此所有镜片均采用镀银反射膜，每个镜片对中红外光的反 射率在98%以上。这样经过四个镜片反射之后，总的光能损失不超过10%，误差在可以接 受的范围之内。 本发明提供的ZEMAX光路如图5所示包含六块镜片，其中凸透镜13和凸透镜14 是傅里叶红外光谱仪自带的2个凸透镜，编号3是凹面反射镜，其它镜片是平面反射镜4。
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凹面反射镜3和3块平面反射镜的镜片的参数及镜片之间的建议设计距离为平 面反射镜片直径为30mm，厚度为4mm ;凹面反射镜片直径为30mm，厚度为2mm。平面反射镜 4-1与凸透镜13的距离为70mm，倾斜45°放置；凹面反射镜3与平面反射镜4_1的距离为 60mm，倾斜45°放置；平面反射镜4_2与凹面反射镜3的距离为60mm，倾斜45°放置；平面 反射镜4-3与平面反射镜4-2的距离为60mm，倾斜45°放置；平面反射镜4_3与凸透镜14 的距离为70mm。 本发明光路系统的固定方式如图1所示。由于样品仓尺寸受限，大折板1的总体 尺寸范围为长X宽X高=(180mm 200mm) X (80mm 100mm) X (100mm 120mm)，建议 设计尺寸为长X宽X高=180mmX85mmX105mm。 从图6和图7聚苯乙烯实验数据的对比图可以看出，加入了本发明的样品架之后， 吸收曲线的形状完全一样，二者可完全叠加重合，可以很准确地对水平放置的样品进行测 试分析。 下面结合图5简述本发明的工作原理。 原始光路由凸透镜13发出，穿透放置的材料后进入凸透镜14。具体如下
加入样品仓后的光路走向如图1中的光谱仪光束2，自凸透镜13发出的会聚光线 经过平面反射镜4-l转向垂直向下，聚焦之后会发散；垂直向下的光束经过凹面反射镜3重 新会聚，变成近似平行的光束，水平向左转向；向左的水平光线经过平面反射镜4-2垂直向 上转向；垂直向上的光线经过平面反射镜4-3水平向左转向；最后光线全部进入光谱仪的 凸透镜14。需要测试的材料水平放置在平面反射镜4-1和凹面反射镜3之间的光线会聚 处。
权利要求
傅里叶红外光谱仪水平样品架，其特征在于该样品仓是一个将Nicolet 6700傅里叶红外光谱仪的原始样品仓水平光束转向为垂直光束的光学系统，该光学系统设有1个凹面反射镜(3)和3个平面反射镜，它们通过支架呈水平45°固定在金属折板(1)上；该光学系统进行四次光路转向傅里叶红外光谱仪出射镜(13)发出的水平向左的聚焦红外光束先通过1个平面反射镜转向，第一次转向之后再通过凹面反射镜第二次转向会聚，再依次通过2个平面反射镜镜进行第三次和第四次转向，四次转向的方向依次是垂直向下，水平向左，垂直向上，水平向左，最后光束全部进入光谱仪的接收镜(14)。
2. 根据权利要求1所述的傅里叶红外光谱仪水平样品仓，其特征在于所述的平面反射 镜为镀银圆形反射镜，直径为30mm，厚度为4mm。
3. 根据权利要求l所述的傅里叶红外光谱仪水平样品仓，其特征是凹面反射镜(3)的 材质为镀银圆形反射镜，直径为30mm，厚度为2mm，焦距为-60mm。
4. 根据权利要求1所述的傅里叶红外光谱仪水平样品仓，其特征是所述金属折板为大 折板(1)，竖向板和水平板成90°垂直。
5. 根据权利要求1或4所述的傅里叶红外光谱仪水平样品仓，其特征是所述的支架有 反射镜支架(5)和样品材料支架(10)。
6. 根据权利要求5所述的傅里叶红外光谱仪水平样品架，其特征是所述的样品材料支 架(10)用于水平放置测试的材料，中间开孔透光；该支架通过与之滑动连接的样品材料支 架滑槽(ll)，用螺丝固定在大折板(1)的竖向板上。
7. 根据权利要求5所述的傅里叶红外光谱仪水平样品架，其特征是所述的反射镜支架 (5)有4个，均为折形支架，其中它们的折形底板上设有安装孔，该折形底板用螺丝通过此 安装孔与大折板(1)的竖向板相连接；它们的折形竖板上安装镜片，其中l个折形竖板安装 凹面反射镜(3)，另外3个折形竖板分别安装1个平面反射镜。
8. 根据权利要求5所述的傅里叶红外光谱仪水平样品架，其特征是所述的凹面反射镜 支架的固定方式与反射镜支架(5)相同，顶部有两颗可调节的螺丝来固定镜片，底部通过 螺钉(8)与大折板的竖向板相连接。
9. 根据权利要求1或4所述的傅里叶红外光谱仪水平样品架，其特征是所述的 大折板(l)，其水平板的尺寸为长X宽=180mmX85mm;其竖向板的尺寸为长X高= 180mmX105mm。
10. 根据权利要求9所述的傅里叶红外光谱仪水平样品架，其特征是所述的大折板 (l)，其材质为钢或铝金属。
全文摘要
本发明涉及傅里叶红外光谱仪水平样品架，该样品仓是一个将Nicolet 6700傅里叶红外光谱仪原始样品仓中水平光束转向为垂直光束的光学系统，加入本发明的样品仓后，可将需要测试的样品水平放置。该光学系统设有1个凹面反射镜和3个平面反射镜，它们通过支架呈水平45°固定在金属折板(1)上；该光学系统进行四次光路转向傅里叶红外光谱仪出射镜发出的水平向左的聚焦红外光束先通过1个平面反射镜转向，第一次转向之后再通过凹面反射镜第二次转向会聚，再依次通过2个平面反射镜镜进行第三次和第四次转向，最后光束全部进入光谱仪的接收镜。本发明总体反射率在90％以上，各镜片布局合理，安装方便。
文档编号G01N21/01GK101694455SQ20091027233
公开日2010年4月14日 申请日期2009年9月29日 优先权日2009年9月29日
发明者刘成国, 彭瑜伟, 杨名, 王元, 钟淼, 黄鹤, 黎杨 申请人:武汉理工大学;