[发明专利]电化学原位时间分辨表面等离子体共振测量仪

摘要

本发明涉及电化学原位时间分辨表面等离子体共振光谱测量仪，其构成有下位机光路单元、下位机电机单元，还有上位机单元、下位机电流单元、下位机电压单元、下位机控制单元。本发明设计的电化学原位时间分辨表面等离子体共振测量仪，集成了SPR传感器和电化学测量技术的优点，扩大了其各自的应用范围；可以在电化学现场测量的同时对超薄膜表面的等离子体共振吸收进行时间分辨测量，方便快捷；对电化学有响应的膜体系研究具有独特的优势；设计将最新的USB2.0控制技术引入到该仪器的设计中，具有采集速率高的特点；进一步引入具有快速响应速度的光电二极管，提高了仪器的时间分辨数据采集能力；软件自动化程度高，界面友好。

主权项

1.电化学原位时间分辨表面等离子体共振光谱测量仪，其构成有下位机光路单元、下位机电机单元，其特征在于：还有上位机单元、下位机电流单元、下位机电压单元、下位机控制单元；所述的上位机单元与下位机控制单元连接；下位机控制单元还分别与下位机电流单元、下位机电压单元、下位机光路单元和下位机电机单元连接；所述的上位机单元是一台通用计算机，该计算机中存储和运行本发明的软件程序有：电化学命令运行程序，电化学电压波形数据运行程序，SPR电机动作命令运行程序，电化学结果数据运行程序，SPR结果数据运行程序，电化学数据处理运行程序，SPR数据处理运行，数据可视化运行程序，循环伏安测量技术电压发生程序，恒电压测量技术时间记录程序；从而所述的上位机单元相对应的有以下装置：用于处理电化学命令的电化学命令缓冲装置A(9)，用于处理电化学电压波形数据的电化学电压波形数据缓冲装置A(10)，用于处理SPR电机动作命令的SPR电机动作命令缓冲装置A(8)，用于暂存电化学结果数据的电化学结果数据缓冲装置A(6)，用于暂存SPR结果数据的SPR结果数据缓冲装置A(7)，用于处理电化学结果数据的电化学数据处理装置(2)，用于处理SPR结果数据的SPR数据处理装置(3)，用于处理数据可视化的数据可视化装置(1)，用于发生循环伏安测量技术电压的循环伏安测量技术电压发生装置(4)，用于记录恒电压测量技术时间的恒电压测量技术时间记录发生装置(5)，还有USB缓冲装置(11)和USB接口(12)；所述的上位机单元中数据可视化装置(1)分别与电化学数据处理装置(2)和SPR数据处理装置(3)连接；电化学数据处理装置(2)还分别与循环伏安测量技术电压发生装置(4)、恒电压测量技术时间记录发生装置(5)电化学结果数据缓冲装置A(6)连接；SPR数据处理装置(3)与SPR结果数据缓冲装置A(7)连接；电化学结果数据缓冲装置A(6)、SPR结果数据缓冲装置A(7)、SPR电机动作命令缓冲装置A(8)、电化学命令缓冲装置A(9)、电化学电压波形数据缓冲装置A(10)和USB接口(12)分别与USB缓冲装置(11)连接；USB接口(12)再与微处理器(35)联接；所述的下位机电流单元是由模数转换B(13)，可编程运算放大器(14)，电流计(15)，电极WE(16)构成；所述的电极WE(16)与电流计(15)连接；电流计(15)再与可编程运算放大器(14)连接；可编程运算放大器(14)再与模数转换B(13)连接；模数转换B(13)再与微处理器(35)联接进行电流测量；所述的下位机电压单元是由数模转换(17)，输入缓冲放大器(18)，电极RE(19)，运算放大器B(20)，电极CE(21)构成；数模转换(17)与微处理器(35)联接，运算放大器B(20)分别与数模转换(17)、输入缓冲放大器(18)和电极CE(21)连接；输入缓冲放大器(18)与电极RE(19)连接；实现恒电压控制，与下位机电流部分单元组成通常的电化学三电极测量体系；所述的下位机光路单元是由模数转换A(22)，运算放大器A(23)，光电二极管(24)，半圆柱形棱镜(25)，激光器(26)构成；所述的激光器(26)与半圆柱形棱镜(25)连接，半圆柱形棱镜(25)再与光电二极管(24)连接，光电二极管(24)与运算放大器A(23)连接，运算放大器A(23)与模数转换A(22)连接；模数转换A(22)与与微处理器(35)联接，采集SPR出射光强信号；所述的下位机电机单元是由步进电机驱动(27)，步进电机(28)构成；所述的步进电机驱动(27)与微处理器(35)联接，步进电机驱动(27)与步进电机(28)连接，实现SPR入射角的变化；所述的下位机控制单元的微处理器(35)中存储和运行：电化学命令运行程序、电化学电压波形数据运行程序、SPR电机动作命令运行程序、电化学结果数据运行程序、SPR结果数据运行程序；从而与微处理器(35)中的存储和运行的程序相对应的有以下装置：用于处理电化学命令的电化学命令缓冲装置B(30)，用于处理电化学电压波形数据的电化学电压波形数据缓冲装置B(29)，用于处理SPR电机动作命令的SPR电机动作命令缓冲装置B(31)，用于暂存电化学结果数据的电化学结果数据缓冲装置B(33)，用于暂存SPR结果数据的SPR结果数据缓冲装置B(32)及采样时钟发生装置(34)和微处理器(35)；所述的下位机控制单元中微处理器(35)分别与电化学电压波形数据缓冲装置B(29)、电化学命令缓冲装置B(30)、SPR电机动作命令缓冲装置B(31)、SPR结果数据缓冲装置B(32)、电化学结果数据缓冲装置B(33)和采样时钟发生装置(34)连接；其还与USB接口(12)联接、与数模转换(17)联接、与模数转换B(13)联接、与模数转换A(22)联接及与步进电机驱动(27)联接。