专利名称：用于仪器分析实验教学的模块化光度分析仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及分析仪器，特别涉及一种用于仪器分析实验教学的光度分 析仪。
背景技术：
化学是一门实验科学，实验环节起着重要的作用。仪器分析及实验是 化学学科一门重要的基础课，涉及到化学学科的各个领域，以及其它相关
学科，是一门综合性强、涉及学科广的教学课程，同时也是化学专业学生 今后从事各项工作和研究的主要工具和手段。
目前，大学教学中所使用的光度分析仪主要还是专用于实验室的大型 光度分析仪，如紫外-可见分光光度计和荧光分光光度计等。这种大型光 度分析仪将电源系统、光学系统、信号处理与分析系统及分析软件等高度 集成，其价格十分昂贵。以此作为大型光度分析仪教具， 一般只能由教师 或者助手操作，因此往往只能起到演示作用，不利于提高学生的实验动手 能力。除此之外，大型光度分析仪数字化和自动化水平很高，对学生而言 就是一个黑匣子，高深莫测，给学生的学习带来不必要的畏惧感。因此， 在大学的实验教学中，有必要开发一些符合实验原理、结构简单、价格低 廉的实用性强、便于推广的实验教学仪器，以满足更多的学生亲自进行仪 器分析实验操作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于仪器分析实验教学的模 块化光度分析仪，它不仅结构简单、价格低廉，而且可方便地供学生亲自 操作，有利于提高学生的实验动手能力。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:本发明的用于仪器分析 实验教学的模块化光度分析仪，其特征是它包括暗箱、电源组件和置于暗箱内的石英样品池，以及安装在暗箱上的荧光光电转换模块、紫外光光 电转换模块，荧光光电转换模块与第一信号处理与显示组件电连接，紫外 光光电转换^t块与第二信号处理与显示组件。
本发明的有益效果是，整个系统采用可拆装的模块化结构，能方便地
供学生亲自操作，有利于提高学生的实验动手能力；结构简单、价格低廉， 能很好地满足大学实验教学的需要。
本说明书包括如下三幅附图
图1是本发明用于仪器分析实验教学的模块化光度分析仪的结构示 意图2是本发明用于仪器分析实验教学的模块化光度分析仪中一种激 发光源的光谱图3是本发明用于仪器分析实验教学的模块化光度分析仪和紫外可 见分光光度计用于水样中不同浓度氮氧化物(NOx)测定时的信号相对强 度比较图
图中标记及所对应的零部件、部位名称暗箱10、箱盖11、石英样 品池12、电源组件20、电源21、发光二极管22、荧光光电转换才莫块30、 光敏二极管31、射极跟随器32、第一信号处理与显示组件40、放大器41、 A/D转换器42、显示器43、紫外光光电转换模块50、光敏二极管51 、射 极跟随器52、第二信号处理与显示组件60、放大器61、 A/D转换器62、 显示器63。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1，本发明的用于仪器分析实验教学的模块化光度分析仪，它 包括暗箱10、电源组件20和置于暗箱10内的石英样品池12,以及安装在 暗箱10上的荧光光电转换模块30、紫外光光电转换模块50，荧光光电转 换模块30与第一信号处理与显示组件40电连接，紫外光光电转换模块50 与第二信号处理与显示组件60。整个系统采用可拆装的^^莫块化结构，能方便地供学生亲自操作，有利于提高学生的实验动手能力。结构简单、价 格低廉，能很好地满足大学实验教学的需要。
参照图1，暗箱10带有与密闭配合的箱盖11,以防止外界光线对测 量进行干扰。暗箱10带与箱盖11可优选地采用深色的不透光的PVC塑料 制成。所述电源组件20由电源21和与之电连接的发光二极管22构成，发 光二极管22通过插拨构件设置在暗箱10的内壁上。发光二极管22作为激 发光源，对于不同的荧光体系可以选用不同波长的发光二极管(LED)。暗 箱10底坐用于支撑和固定石英样品池12,暗箱10与箱盖11密闭配合， 防止外界光线对测量进行干扰。打开箱盖11，可方便地向石英样品池12 中注入实验样品和更换发光二极管22。
参照图1，作为一种优选的配置方式，所述荧光光电转换模块30由 接受荧光的光敏二极管31和与之电连接的射极跟随器32构成，光敏二极 管31设置在暗箱10的内壁上。所述第一信号处理与显示组件40包括通过 导线顺序电连接的放大器41、 A/D转换器42、显示器43。
参照图1，作为一种优选的配置方式，所述紫外光光电转换模块50 由接受透射光的光敏二极管51和与之电连接的射极跟随器52构成，光敏 二极管51设置在暗箱10的内壁上。所述第二信号处理与显示组件60包括 通过导线顺序电连接的放大器61、 A/D转换器62、显示器63。
对于不同的荧光体系可以选用不同波长的LED作为激发光源。在教学 实验中，发光二极管22通常可选用最大激发波长为420nm的蓝紫色LED, 其光谱图如图2所示，在波长为415nm处，发光二极管的光强度最大，光 源的半高宽仅为20nm，符合该测量体系对光源的要求。石英样品池12通 常可选lxlcm的石英比色皿，其透光性能好，对紫外光吸收较小，用于 盛装被测量溶液。在焚光通道光敏二极管31前选用适当的滤光片获得相 应波长的荧光信号。利用本发明模块化光度分析仪对空气中的二氧化氮和 曱醛进行测量，并且与紫外-可见分光光度计和荧光分光光度计的实验结 果进行比较，得到令人满意的效果。同时实现了紫外-可见分光光度和荧 光光度的测定。另外，利用本发明模块化光度分析仪对自来水溶液中的氯 离子进行测定，并且与离子计的测量结果进行比较，同样地得到了令人满 意的结果。通过比较本发明用于仪器分析实验教学的模块化光度分析仪与紫外-可见分光光度计、离子计的测量结果得出紫外-可见分光光度计和 离子计的灵敏度仅高于本发明模块化光度分析仪灵敏度的5%,证明本发 明达到了分析仪器的精度的要求。该模块化光度分析仪完全可以推广用于 高校仪器分析实验，从而使大学学生有了很好的学习和使用仪器的机会。
分别利用本发明模块化光度分析仪的紫外检测通道和焚光检测通道 应用于水样中氮氧化物(Nox)和维生素B2的测定，并将其分别与紫外可 见分光光度计和荧光分析仪对两种样品的测定结果进行了比较。图3是本 发明模块化光度分析仪和紫外可见分光光度计用于水样中不同浓度氮氧 化物(NOx)测定时的信号相对强度比较图。结果表明，该模块化光度分 析仪的灵敏度达到了紫外可见分光光度计的90%。对于荧光检测来说，其 灵敏度也约荧光分析仪的90%。因此，本模块化光度分析仪完全可以用于 仪器分析实验教学中的光学分析实验。
本发明从仪器分析实验教学环节的特点入手，找出仪器分析实验教学 环节的规律和学生学习兴趣的切入点，将原有的仪器分析实验冷的仪器外 壳、生硬的操作程序，使许多学生望而生畏，难于学习的实验，改为全开 放、小型化、模块式自组装的实验模式。整个模块化、集成式分析仪器将 仪器的原理、主要组成部分分别用模块化的形式完全开放给学生，并通过 学生自己组装仪器，使得学生不仅全面掌握理论基础知识，还充分发挥学 生的能动性，极大地提高他们的实验技能，并且配合了高校实验教学改革 的进程，增加了学生实践动手的能力。
权利要求
1.用于仪器分析实验教学的模块化光度分析仪，其特征是它包括暗箱(10)、电源组件(20)和置于暗箱(10)内的石英样品池(12)，以及安装在暗箱(10)上的荧光光电转换模块(30)、紫外光光电转换模块(50)，荧光光电转换模块(30)与第一信号处理与显示组件(40)电连接，紫外光光电转换模块(50)与第二信号处理与显示组件(60)。
2. 如权利要求1所述用于仪器分析实验教学的模块化光度分析仪， 其特征是所述电源组件(20)电连接的电源(21)、发光二极管(22) 构成，发光二极管(22)通过插拨构件设置在暗箱(10)的内壁上。
3. 如权利要求1所述用于仪器分析实验教学的模块化光度分析仪， 其特征是所述荧光光电转换模块(30)由接受荧光的光敏二极管(31) 和与之电连接的射极跟随器(32 )构成，光敏二极管(31)设置在暗箱(10 ) 的内壁上。
4. 如权利要求3所述用于仪器分析实验教学的模块化光度分析仪， 其特征是所述第一信号处理与显示组件(40)包括通过导线顺序电连接 的放大器(41)、 A/D转换器(42)、显示器(43)。
5. 如权利要求1所述用于仪器分析实验教学的模块化光度分析仪， 其特征是所述紫外光光电转换模块(50 )由接受透射光的光敏二极管(51) 和与之电连接的射极跟随器(52 )构成，光敏二极管(51)设置在暗箱(10 ) 的内壁上。
6. 如权利要求5所述用于仪器分析实验教学的模块化光度分析仪， 其特征是所述第二信号处理与显示组件(60)包括通过导线顺序电连接 的放大器(61)、 A/D转换器(62)、显示器(M)。
全文摘要
本发明公开了一种用于仪器分析实验教学的模块化光度分析仪，具有结构简单、价格低廉的特点，而且可方便地供学生亲自操作，有利于提高学生的实验动手能力。它包括暗箱(10)、电源组件(20)和置于暗箱(10)内的石英样品池(12)，以及安装在暗箱(10)上的荧光光电转换模块(30)、紫外光光电转换模块(50)，荧光光电转换模块(30)与第一信号处理与显示组件(40)电连接，紫外光光电转换模块(50)与第二信号处理与显示组件(60)。本发明主要用于仪器分析实验教学，通过全开放、小型化、模块式自组装的实验模式，使得学生不仅全面掌握理论基础知识，还充分发挥学生的能动性，极大地提高他们的实验技能。
文档编号G09B5/00GK101408500SQ20071005019
公开日2009年4月15日 申请日期2007年10月10日 优先权日2007年10月10日
发明者周在德, 杨秀培, 丹 肖, 袁红雁, 华 陈 申请人:四川大学