[发明专利]实时动态测试吸收光谱的方法

说明书

技术领域

本发明属于紫外可见吸收光谱学仪器领域。通过对吸收光谱进行动态化测试设计，以获得所研究体系的实时动态吸收光谱曲线，进而可以通过该实时动态吸收光谱曲线来研究动态进行的化学、材料和生物体系。

背景技术

吸收光谱是由于组成物质的分子吸收辐射能后引起的能级变化和跃迁所致。而紫外可见吸收光谱主要是由价电子跃迁所致，其具有超灵敏的特点。由于许多分子都可以产生紫外可见吸收光谱，且不同的物质分子和相同的物质分子在不同的相互作用状态下都会产生不同的紫外可见吸收光谱，因而紫外可见吸收光谱已经成为实验室和工业上常用的定性、定量和结构分析的仪器。但一般的紫外可见吸收光谱只能对处于平衡态的体系进行研究，而实际发生的化学过程，材料的聚集过程和生物体系中的生命过程都不是处于平衡态而是动态进行的，因此，这就需要动态的紫外可见吸收光谱仪。

目前已经商业化的动态吸收光谱仪是所谓的瞬态吸收光谱仪。瞬态吸收光谱仪的光源采用激光脉冲光源，通过脉冲单色光对样品进行辐射，并且测试其透射光，从而获得吸收光谱。尽管目前的激光技术已经可以实现飞秒级的激光脉冲，因而可以实现飞秒级的瞬态光谱。但从研究实时动态进行的化学、材料和生物体系而言，基于瞬态激光光源的仪器存在以下问题：

1） 相对普通连续光源，激光脉冲光源是很昂贵的，因而所得的瞬态吸收光谱仪比现行的普通紫外可见吸收光谱仪昂贵很多，难以推广作为常态仪器；

2） 普通的吸收光谱是测试所研究体系的一个较宽的连续光谱吸收带（通常的紫外可见吸收光谱仪的光谱范围为200～800 nm左右）。而瞬态吸收光谱仪的脉冲光源如果要实现连续光谱，则所得仪器将极为昂贵，一般的实验室难以承受。为降低成本，激光脉冲通常都只采用几个固定的波长。

因此，现行的瞬态吸收光谱仪要么价格昂贵难以承受，要么难以实现连续波谱，这使得其难以广泛的研究动态进行的化学、材料和生物过程。动态体系的科学研究和实际应用需要一种既价格便宜，又能实现连续波谱的吸收光谱仪，本发明的基于连续光源和数据采集卡的动态紫外可见吸收光谱仪则满足了这一需求。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种实时动态测试吸收光谱的方法，通过这种仪器可以直接对具有实际和科学意义的实时动态的化学、材料和生物过程进行测试。

技术方案：本发明的实时动态测试吸收光谱的方法具体如下：

由光源发出的光经过单色系统后，成为单色光，然后通过光信号输入输入到样品室中，对所研究体系进行照射，透射光通过光信号输出输出后，经过光电转换器，光信号被转换为电信号，然后电信号通过电信号输出输出到数据采集卡；为了样品室测试的需要，还设有温度和压力控制系统和环境控制系统对样品室进行控制，整个仪器系统由计算机数据处理进行控制和数据处理；

在光源存在的情况下，单色光是一直入射样品，同时也是一直从样品透射的，本仪器设计上采用电荷耦合元件将光信号转换为电信号，然后用高速数据采集卡进行高速实时动态数据采集，从而实现动态化吸收光谱的测试。

所述的光源采用连续光源，连续光源采用氢灯、氘灯、钨灯、氙灯、汞灯或发光二极管灯。

所述的光电转换器采用电荷耦合元件来实现将光学信号直接转换为模拟电流信号，然后该模拟电流信号被传输到数据采集卡。

本发明实现动态测试的原理是依据数据采集卡的采集速率的，目前的电子工业已经可以方便的提供各个采样速率的数据采集卡，其采用速率可以从低频至10⁹ Hz，即本发明的动态紫外可见光谱的测试速率可以根据需要在每秒数千次、数万次、10⁶、10⁹范围内变化。且因为数据采集卡的数据采集速率在不超过最大采集速率的情况下可以设定的，这就意味着动态测试光谱的速率也是可以设定的，这会在具体的化学、材料和生物动态体系的研究和生产中带来极大的方便。