| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202411691510.8 | 申请日 | 2024-11-25 |
| 公开(公告)号 | CN119470394A | 公开(公告)日 | 2025-02-18 |
| 申请人 | 重庆大学; | 申请人类型 | 学校 |
| 发明人 | 杨钏瑶; 公祥南; 肖冲; 刘娟丽; | 第一发明人 | 杨钏瑶 |
| 权利人 | 重庆大学 | 权利人类型 | 学校 |
| 当前权利人 | 重庆大学 | 当前权利人类型 | 学校 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：重庆市 | 城市 | 当前专利权人所在城市：重庆市沙坪坝区 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：重庆市沙坪坝区正街174号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：400044 |
| 主IPC国际分类 | G01N21/66 | 所有IPC国际分类 | G01N21/66 ; G01N21/31 ; G01N21/47 ; G01N21/59 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 重庆一叶知秋专利代理事务所 | 专利代理人 | 曲晓欢; |
| 摘要 | 本 发明 涉及电致 光谱 测试技术领域，具体涉及用于 荧光 和吸收光谱仪的电致光谱测试系统，包括：电源模 块 用于在样品进行荧光测试时为样品提供使其产生电致发光现象的 电压 ； 光源 模块用于在样品进行透射测试时为样品提供 透射光 源；探测模块用于探测样品荧光测试时发出的荧光强度，并转 化成 第一电 信号 ，还用于探测样品透射测试时的透射光或反射光强度变化，并将其转化成第二 电信号 ；处理模块用于接收第一电信号或第二电信号，并进行 数据处理 ，生成相应的 数字信号 ；显示模块用于接收处理模块生成的数字信号，并将处理后的数据以图谱的形式显示；样品台模块用于放置待测样品。本发明，提高现有仪器使用功能和效率的同时节约采购成本。 | ||
| 权利要求 | 1.用于荧光和吸收光谱仪的电致光谱测试系统，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 用于荧光和吸收光谱仪的电致光谱测试系统技术领域[0001] 本发明涉及电致光谱测试技术领域，具体涉及用于荧光和吸收光谱仪的电致光谱测试系统。 背景技术[0002] 在现有的技术背景下，电致光谱测试被广泛应用于半导体发光二极管、电致变色玻璃、太阳能电池板等领域。然而，针对这些应用的个性化定制测试系统往往价格昂贵，对于许多厂商来说是一个不小的负担。如果为了应对不同测试需求而单独采购功能单一的电致光谱测试系统，又会导致设备使用效率低下，资源浪费严重。 [0003] 另一方面，虽然市场上存在一些实用且价格相对低廉的电致发光测试系统，但这些系统大多是通过搭建实现的，功能相对单一，普通的光谱仪难以满足多波长、多功能的测试需求。这限制了测试系统的灵活性和适用范围，无法满足日益增长的多样化测试需求。 [0004] 综合上述，本发明提出用于荧光和吸收光谱仪的电致光谱测试系统，在提高现有仪器使用功能和效率的同时节约采购成本。 发明内容[0005] 为解决上述问题，本发明提供用于荧光和吸收光谱仪的电致光谱测试系统，在提高现有仪器使用功能和效率的同时节约采购成本。 [0006] 为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：用于荧光和吸收光谱仪的电致光谱测试系统，包括： [0011] 显示模块，用于接收处理模块生成的数字信号，并将处理后的数据以图谱的形式显示； [0012] 样品台模块，用于放置待测样品。 [0013] 上述方案的技术原理如下：在进行荧光测试时通过电源模块为样品提供特定的激发电压，使得激发样品产生电致发光现象，通过探测模块测量样品发出的荧光强度并将荧光信号转化为电信号，传输给处理模块进行数据处理，生成相应的的数字信号，再通过显示模块将这些数字信号，以图谱的形式显示出来；在进行吸收测试时，通过光源模块为样品提供透射光源，通过探测模块测量透射光或反射光的强度变化，并转将这些光信号化为电信号，传输给处理模块进行数据处理，生成相应的的数字信号，再通过显示模块将这些数字信号，以图谱的形式显示出来。 [0014] 采用上述方案有以下有益效果： [0015] 1、本方案，系统既能进行荧光测试，也能进行透射或反射测试，从而满足了对不同样品和不同测试需求的全覆盖。这种多功能性使得系统具有较高的通用性和灵活性，能够适应多种科研和工业测试场景。 [0017] 3、本方案，处理模块能够接收探测模块输出的电信号，并进行数据处理，生成相应的数字信号。显示模块则将这些数字信号以图谱的形式直观呈现出来，便于用户分析和解读测试结果。这种数据处理与可视化的功能提高了测试结果的可读性和易用性。 [0018] 4、本方案，相较于传统的单一功能测试系统，该系统通过集成多个功能模块，实现了多功能测试的同时降低了成本。用户无需购买多个单一功能的测试设备，即可满足多种测试需求，从而节省了设备购置和维护成本。 [0019] 进一步，探测模块还用于将荧光信号分解为不同波长的单色光。 [0020] 有益效果：探测模块能够将荧光信号分解为不同波长的单色光，使得系统能够更精确地测量每个波长下的荧光强度，有助于减少误差，提高测试结果的准确性。同时通过分解荧光信号为单色光，系统能够获取更详细的光谱信息，有助于用户更深入地了解样品的荧光特性，如荧光峰的位置、形状和强度等。这些信息对于分析样品的化学组成、结构以及相互作用等方面具有重要意义。探测模块的这一功能使得系统能够同时或依次测试多个波长的荧光信号。这为用户提供了更广泛的测试选择，能够满足不同样品和不同测试需求下的多波长测试要求。 [0022] 有益效果：系统提供光电二极管和光电倍增管等多种检测器选择，可以根据不同的测试需求和样品特性进行灵活配置。这种设计增强了系统的适应性和灵活性，使其能够应对更多样化的测试场景。通过选择合适的检测器，可以优化系统的检测性能。例如，对于低强度的荧光信号，可以选择光电二极管进行检测；而对于高强度的荧光信号或需要更高灵敏度的场景，则可以选择光电倍增管。这种优化有助于提高系统的检测准确性和可靠性。 [0023] 进一步，光源模块用于将射光源分解为不同波长的单色光。 [0024] 有益效果：通过将射光源分解为单色光，光源模块为系统提供了多种波长的光源选择。这种设计增强了系统的灵活性，使用户能够根据不同的测试需求和样品特性选择适当的波长进行测试，同时，这也使得系统能够适用于更多样化的测试场景。光源模块能够精确地将射光源分解为不同波长的单色光，这大大提高了光谱的分辨率。在光谱分析中，分辨率是一个至关重要的参数，它决定了系统能够区分相邻光谱线的能力。高分辨率的光谱分析能够提供更精确的光谱信息，有助于用户更准确地了解样品的化学组成、结构以及相互作用等方面。 [0026] 有益效果：通过控制模块，系统能够实时监控光源的状态和波长选择情况，确保光源在正常工作范围内运行，避免过流、过压等异常情况的发生。这种监控功能有助于增强系统的稳定性和安全性，保护系统免受损坏，延长使用寿命。 [0027] 进一步，样品台模块包括稳瞬态荧光光谱仪和全波长紫外可见近红外光谱仪。 [0029] 进一步，样品台模块还包括能够共用于稳瞬态荧光光谱仪和全波长紫外可见近红外光谱仪的样品支架； [0030] 样品支架包括第一底座，第一底座顶部固定连接有支撑柱，支撑柱顶部转动连接有用于调整样品与检测光路之间角度的转动座，转动座顶部固定连接有第一引导座，第一引导座顶部滑动连接有沿第一引导座长度方向滑动的第二引导座，第一引导座与第二引导座的连接处设有用于调节第二引导座滑动距离的第一螺母，第二引导座滑动连接有沿第二引导座宽度方向滑动的第三引导座，第二引导座与第三引导座的连接处设有用于调节第三引导座滑动距离的第二螺母，第三引导座远离第二引导座一侧滑动连接有沿竖直方向滑动的第四引导座，第三引导座与第四引导座的连接处设有用于调节第四引导座滑动距离的第三螺母，第四引导座远离第三引导座一侧竖向固定连接有样品夹，样品夹底部设有若干线性阵列的用于使样品与电源模块电连接的导电接头。 [0031] 有益效果：样品支架通过多层引导座(第一引导座、第二引导座、第三引导座、第四引导座)的设计，实现了样品在三维空间内的精确调整和定位。 [0032] 每一层引导座之间的滑动连接，配合相应的螺母调节，使得样品可以沿不同方向(长度、宽度)进行移动，从而满足不同实验对样品位置的具体要求，这种设计使得样品台模块能够灵活适应不同类型的光谱仪，提高了设备的通用性和利用率。通过精细的螺母调节，可以实现对样品位置的微调，确保样品在光谱仪中的精确位置，从而提高实验的准确性和可靠性。样品夹底部的导电接头设计，便于样品与电源模块的电连接，为需要进行电激发或测量的实验提供了便利。 [0033] 进一步，样品支架还包括用于吸收测试的第二底座和用于荧光测试的第三底座，第二底座和第三底座分别与第一底座可拆卸连接。 [0034] 有益效果：第二底座和第三底座的专用设计，分别针对吸收测试和荧光测试进行了优化，使得同一套样品支架能够满足不同类型的实验需求，提高了样品支架的适用性和灵活性，使得实验室能够更高效地利用资源，无需为不同类型的测试准备多套设备。针对不同测试类型设计的底座，能够更好地适应实验条件，减少外界因素对实验结果的影响。例如，在荧光测试中，第三底座可能具有更好的稳定性，以确保荧光信号的准确测量；而在吸收测试中，第二底座可能具有更优化的样品放置位置，以提高测试的准确性。可拆卸连接的设计使得第二底座和第三底座能够轻松地从第一底座上取下或安装，便于实验室人员根据实验需求快速更换底座，有助于提高实验效率，减少实验准备时间，同时也方便实验室人员对底座进行清洁和维护。 [0035] 进一步，第二底座为长方形；第三底座为圆形。 [0036] 有益效果：第二底座为长方形和第三底座为圆形的设计，能够满足稳瞬态荧光光谱仪和全波长紫外可见近红外光谱仪内部尺寸，吸收测试和荧光测试的底座分别为长方形和圆形，使用电致吸收光谱测试时拆开即可。 [0037] 进一步，样品夹背部为悬空状态。 [0038] 有益效果：样品夹背部为悬空状态的设计，优化光线照射路线，能满足透过率的测试。 [0040] 图1为本发明用于荧光和吸收光谱仪的电致光谱测试系统实施例的流程示意图； [0041] 图2为本发明用于荧光和吸收光谱仪的电致光谱测试系统实施例的荧光测试时的样品支架轴测图； [0042] 图3为本发明用于荧光和吸收光谱仪的电致光谱测试系统实施例的吸收测试时的样品支架轴测图； [0043] 图4为本发明用于荧光和吸收光谱仪的电致光谱测试系统实施例的光路示意图。 [0044] 说明书附图中的附图标记包括：1、第二底座；2、第一底座；3、支撑柱；4、转动座；5、第一引导座；6、导电接头；7、样品夹；8、第三螺母；9、第三引导座；10、第二螺母；11、第二引导座；12、第四引导座；13、第三底座；14、第一螺母。 具体实施方式[0045] 下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0046] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。 [0047] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0048] 下面通过具体实施方式进一步详细说明： [0049] 实施例： [0050] 如图1、图2、图3和图4所示：用于荧光和吸收光谱仪的电致光谱测试系统，包括： [0051] 电源模块，用于在样品进行荧光测试时为样品提供使其产生电致发光现象的电压。电致发光是一种将电能转化为光能的发光现象，通过对材料施加电压，材料内部发生带间复合发光，最常见于半导体发光二极管(LED)。当样品(通常是固体或液体)受到足够高的电场作用时，其内部的电子会被激发到高能级，当这些电子返回到低能级时，会释放出能量，通常以光的形式(即荧光)表现出来。电源模块提供的电压则是激发这一过程的关键因素。 [0052] 光源模块，用于在样品进行透射测试时为样品提供透射光源。光源模块用于将射光源分解为不同波长的单色光。 [0053] 探测模块，用于探测样品荧光测试时发出的荧光强度，并转化成相应的电信号，定义为第一电信号；还用于探测样品透射测试时的透射光或反射光强度变化，并将其转化成电信号，定义为第二电信号。 [0054] 探测模块还用于将荧光信号分解为不同波长的单色光。探测模块用于将荧光信号聚焦到检测器上；所述检测器至少包括光电二极管和光电倍增管其中一种。 [0055] 处理模块，用于接收第一电信号或第二电信号，并进行数据处理，生成相应的数字信号。 [0056] 显示模块，用于接收处理模块生成的数字信号，并将处理后的数据以图谱的形式显示。 [0057] 样品台模块，用于放置待测样品。 [0058] 还包括控制模块，用于对整个电致光谱测试系统进行控制和监控，至少包括光源的开关和波长的选择。 [0059] 样品台模块还包括能够共用于稳瞬态荧光光谱仪和全波长紫外可见近红外光谱仪的样品支架。优选地，稳瞬态荧光光谱仪型号为FLS1000和全波长紫外可见近红外光谱仪型号为lambda 1050+。其中稳瞬态荧光光谱仪(型号FLS1000)和全波长紫外可见近红外光谱仪(型号lambda 1050+)是目前市面上最高端的荧光和吸收测试的光谱仪，两套光谱仪的扩展性很好，能够耦合多种配件使用，可拓展许多原位测试比如变温、变角度、增加激光功率，还有增加电场等，以此为基础设备不仅信噪比和检测灵敏度高，信号好，同时集成性好。 [0060] 稳瞬态荧光光谱仪FLS1000的最高信噪比30000：1，最小步径为0.01nm，优于很多课题组使用的荧光分光光度计。全波长紫外可见近红外光谱仪的检测灵敏度小于525μA/lm，优于许多实验室的紫外分光光度计。如此高信噪比和高灵敏度的设备用来检测电致发光会比其他光纤光谱仪搭建系统有更好的信号响应。稳瞬态荧光光谱仪的检测器同时包含了光电倍增管PMT‑900和PMT‑1700检测器，测试波长范围覆盖200‑1700nm，能够在一台设备上满足可见区和近红外区的光谱测试，因此既能满足LED在可见光区的色域指标评价，又能满足太阳能电池硅基材料在近红外区域的缺陷发光研究。全波长紫外可见近红外光谱仪的检测器是光电倍增管和半导体PbS检测器，紫外可见近红外光谱测试波长范围覆盖250‑2500nm不需要手动切换，能轻松测试玻璃样品的透过率、反射率、雾度等性能，使用方便。 [0061] 特别地，稳瞬态荧光光谱仪和全波长紫外可见近红外光谱仪两台设备的样品室都较大，便于进行样品室的改造以及方便放置样品，同时在对两设备进行相应的改动(样品室前端开凿穿线的小洞，便于电源模块的导线迁入或迁出)后，能够通过适当避光处理轻松满足测试的暗室环境，避免环境光的干扰。 [0062] 样品支架包括第一底座2，第一底座2顶部固定连接有支撑柱3，支撑柱3顶部转动连接有用于调整样品与检测光路之间角度的转动座4，转动座4顶部螺钉连接有第一引导座5，第一引导座5顶部滑动连接有有沿第一引导座5长度方向滑动的第二引导座11且滑动配合方式优选为滑块滑槽配合，第一引导座5与第二引导座11的连接处螺纹连接有用于调节第二引导座11的第一螺母14，第二引导座11滑动连接有沿第二引导座11宽度方向滑动的第三引导座9且滑动配合方式优选为滑块滑槽配合，第二引导座11与第三引导座9的连接处螺纹连接有用于调节第三引导座9滑动距离的第二螺母10，第三引导座9左侧滑动连接有沿竖直方向滑动的第四引导座12且滑动配合方式优选为滑块滑槽配合(如图3)，第三引导座9与第四引导座12的连接处螺纹连接有用于调节第四引导座12滑动距离的第三螺母8，第四引导座12左侧竖向螺钉连接有样品夹7(如图3)，样品夹7底部一体成型有若干线性阵列的用于使样品与电源模块电连接的导电接头6。样品支架还包括用于吸收测试的第二底座1和用于荧光测试的第三底座13，第二底座1和第三底座13分别与第一底座2可拆卸连接，优选为螺栓连接或圆柱销连接。第二底座1为长方形；第三底座13为圆形。样品夹7背部为悬空状态。 [0063] 具体实施过程：以样品的荧光检测为例，首先以稳瞬态荧光光谱仪FLS1000作为该样品荧光检测的基础设备，再将样品通过样品夹7夹持在样品支架上，选择与稳瞬态荧光光谱仪对应的第三底座13(圆形)，将第三底座13与样品支架的第一底座2通过螺钉连接，同时为了避免第三底座13和第二底座1与第一底座2安装时反向安装，在第二底座1和第三底座13顶部均设置两圆柱销进行辅助定位；安装完成后将夹持有样品的样品支架，安装与稳瞬态荧光光谱仪FLS1000的样品室的对应位置，由于电致发光的测试不需要光源，所以样品放置的位置的方向需要完全改变，只需要直立的正对着检测方向即可测试(如图4‑a)。 [0064] 在进行测试样品透过率(吸收测试)时，以全波长紫外可见近红外光谱仪lambda 1050+作为测试设备，其中两条平行光路穿过样品后直接进入检测器，蓝色为参比光路，橙色为样品光路。由于测试样品透过率时，需要计算光束经过样品后的光强与入射光强之比，放置样品时，样品必须让光从其中间穿过，从而将样品夹7背部悬空色设置(如图4‑b)。 [0065] 在进行荧光测试或吸收测试时，每次测试的角度都会有所不同，所以通过转动座4的转动，实现样品夹7的360°旋转，从而控制样品的角度来符合两台设备的光路。其次，部分样品比如反光玻璃，玻璃本身反射很强，在测电致发光的时候很容易受到反射信号干扰，从而通过第一螺母14、第二螺母10和第三螺母8的转动，控制相应的第二引导座11、第三引导座9和第四引导座12发生相应的滑动，从而在六个方向上进行微调样品位置，既可以使样品避免反射信号干扰，又可以左右上下微调样品使之对准聚焦的光路。 [0066] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。 |
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