[发明专利]一种简易的微量和超微量样品重量检测装置和检测方法

说明书

本发明公开了一种简易的微量和超微量样品重量检测装置和检测方法，其属于微量和超微量样品重量测量领域。本发明将待测样品的重量通过力学装置转化为微小的位移，然后通过光学理论将该位移进行投影放大，测量放大之后的位移大小获得原始微小位移大小，再结合力学平衡原理就可求出待测样品的重量，该测量装置结构简单，成品低廉。

技术领域

本发明涉及微量和超微量样品重量检测装置和检测方法。

背景技术

目前，微量和超微量样品重量检测主要依靠电子天平来实现，按测量原理的不同又可将电子天平分为压电陶瓷等传感器式电子天平和机械式精密电子天平，它们根据物体的压电效应和杠杆原理来工作。但是，存在着如下问题：(1) 超高度的超微量电子天平价格过高，如一台测量精度达到10^-8克数量级的电子天平价格昂贵，一般实验室难以配备。(2)采用压电陶瓷等传感器的电子天平，虽有较好的稳定性，但其测量精度只在微克级。(3)机械式的精密电子天平，存在着系统达到稳定的时间很长或很难达到稳定的问题。因此，出于以上原因，一般的实验室目前只配备测量精度为10^-3和10^-4克的电子天平，难以对超过10^-4克测量精度的微量和超微量样品的重量进行检测。

发明内容

针对以上问题，本发明利用物理学原理，发明一种新的微量和超微量称重方法。

实现本发明目的的技术方案为：将待测样品的重量通过力学装置转化为微小的位移，然后通过光学理论将该位移进行投影放大，测量放大之后的位移大小获得原始微小位移大小，再结合力学平衡原理就可求出待测样品的重量。

本发明的简易的微量和超微量检测装置包括力学部分和光学部分，力学部分包括顶板(未图示)、定滑轮、细丝线和砝码，光学部分包括点光源和投影板。

附图说明

图1是本发明力学部分结构示意图；

图2是本发明光学部分原理示意图；

图3是本发明检测装置结构示意图

图4是本发明另一实施例原理图。

具体实施方式

如图1所示，在未放置待测样品4之前，第一丝线21在砝码3的作用下处于绷紧水平状态，当在第一丝线21中点经第二丝线22加上待测样品4之后，第一丝线21的中点在待测样品4重力作用下由水平状态的点a下移到平衡状态的点b，在点b处对第一细丝线21中点进行受力分析，易知：第一丝线4中点受到待测样品4重力和两端细丝线的拉力3个作用力而处于平衡状态，拉力的大小等于两端砝码的重力，对3个作用力进行水平、坚直两个方向正交分解，则在坚直方向合力为零，拉力在竖直方向的分量等于待测样品4的重力。即：

假定人眼可辨识的最小距离为1mm，当ab的长度为1mm时，线段ae的长度预先设定为2m，则线段eb的长度为(10^-3×2+2²)^-2＝4.000001^-2，砝码m₁的质量预先设定为1g，则此时式(1)可写为：

这里，为了叙述方便，我们将1.00000012×10^-3(g)这一测量精度表述为10^-3 (g)，通过上述特殊的力学装置，使测量精度达到了砝码的千分之一左右，即 10^-3g数量级。

在实际需求中，10^-3g的测量精度仍难满足许多微量检测的需要，我们利用如附图2所示的光学投影系统将测量精度由10^-3克提高到10^-6克的数量级。