[发明专利]一种脉冲氙灯-CCD小型光谱仪系统以及光源外部同步方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学测定技术，具体涉及一种用于脉冲氙灯-CCD小型光谱仪光源同步技术。

背景技术

脉冲氙灯是新型分析光源，除了其使用波长覆盖几乎所有紫外可见近红外波段外，还具有如下优点：节能低功耗，利于便携现场分析仪器的应用；不发热，利于光机稳定；无需预热，立即稳定，使用方便；体积小，便于设计、安装调整；色温高(达到12000K)，紫外强；瞬间发光功率高，利于提高仪器信噪比；寿命长；不发生臭氧。

由于这些优点，在国外广泛被用于便携现场仪器，医疗仪器以及传统紫外可见分光光度计和分子荧光光谱仪。对于便携现场仪器而言除了其满足分析需要外，长寿命低功耗是其成为首选的原因；对于分子荧光类分析仪器(包括液相色谱紫外检测器)是因为脉冲氙灯紫外脉冲能量高，明显提高了信噪比；在一些医疗仪器中，例如血细胞测量，由于其脉冲供电方式，在光照样品时不会损坏细胞因此也被广泛应用(在医疗仪器中也被广泛用于洗板机，免疫荧光测定等)。另外由于其低功耗，不发热，又不发生臭氧，在常规分光光度计中使用脉冲氙灯可以提高仪器性能和可靠性。目前国外主要仪器制造厂商都使用脉冲氙灯作为紫外可见分光光度计和荧光分光光度计的光源。

CCD小型光谱仪由光源、单色仪，CCD检测器、电源、控制单元等组成。CCD模块单色器技术，作为光电元件具有暗电流小，灵敏度高，有较高的信噪比，很高的量子效率，能同时记录成千上万条谱线，并大大缩短了分光系统的焦距。

CCD小型光谱仪常用光源为氘灯、卤钨灯复合光源。脉冲氙灯是新型分析光源，在CCD小型光谱仪中目前应用很少，由于脉冲氙灯工作时的脉宽只有几十微秒，但CCD检测器需要一定的积分时间，才能获得稳定的电信号。

由此，如何获得稳定的电信号是本领域亟需要解决的技术问题。

发明内容

针对CCD小型光谱仪采用脉冲氙灯作为光源时，难以获得稳定的电信号的问题，本发明的目的在于提供一种脉冲氙灯-CCD小型光谱仪系统以及基于该系统的用于脉冲氙灯-CCD小型光谱仪光源同步的方法，并由此来实现较稳定的CCD电信号。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种脉冲氙灯-CCD小型光谱仪系统，该系统包括脉冲氙灯光源、样品池、单色器、CCD检测器、光源/采样同步控制模块以及上位机，所述脉冲氙灯光源、样品池、单色器、CCD检测器之间依次配合设置，所述上位机控制CCD检测器，同时通过光源/采样同步控制模块同步控制脉冲氙灯光源和CCD检测器，所述光源/采样同步控制模块接受上位机的采样指令，产生同步控制信号对脉冲氙灯光源和CCD检测器进行同步的协同控制，实现CCD检测器对脉冲氙灯光源的正确光信号采集。

在该光谱仪系统的优选方案中，所述脉冲氙灯光源由脉冲氙灯和氙灯电源组成。

进一步的，所述脉冲氙灯发光控制由一个周期在1到1000Hz之间的同步信号来控制。

基于上述的光谱仪系统实施的，脉冲氙灯-CCD小型光谱仪光源外部同步的方法，其通过外部的同步控制信号，同步协同控制脉冲氙灯光源的触发以及CCD检测器信号采集的外触发，使得CCD检测器在脉冲氙灯光源发光同时，CCD检测器同步暴光，实现CCD检测器对脉冲氙灯光源的正确光信号采集。

在优选方案中，所述同步的方法具体包括如下步骤：

(1)首先，光源/采样同步控制模块受上位机控制，向CCD检测器发出采集触发信号，在该外触发信号的下降沿到来时，CCD检测器开始数据采集进程；

(2)CCD检测器开始暴光，CCD检测器在暴光过程中等候脉冲氙灯的发光能量；

(3)同时，光源/采样同步控制模块根据脉冲时序，向脉冲氙灯光源发触发信号，在脉冲氙灯发光触发信号上升沿开始到来时，脉冲氙灯瞬间放电发光；

(4)最后，CCD检测器在暴光结束后采集数据并上传到上位机中，完成一次数据采集全过程；

(5)重复步骤1-4，进行下一次的数据采集。

本发明提供的方案相对于现有技术，具有有如下优点：

(1)能够实现采用脉冲氙灯作为CCD小型光谱仪的光源；

(2)脉冲氙灯-CCD小型光谱仪具有能量高、寿命长的特点；

(3)采用同步控制模块的方式测定结果精确。

(4)采用同步控制模块实现正确的CCD电信号采集。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为脉冲氙灯-CCD小型光谱仪系统原理图；