專利名稱：一種單軸傳動四桿機構(gòu)的便攜式spr檢測儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種單軸傳動四桿機構(gòu)的便攜式sra檢測儀，屬于檢測技術領域。
背景技術：
表面等離子體共振(SPR)是一種物理光學現(xiàn)象。沿著金屬和電介質(zhì)間的界面?zhèn)鞑サ碾姶挪ㄐ纬杀砻娴入x子體(SP)。當平行表面的偏振光以共振角照在界面上時，發(fā)生全反射，入射光與表面等離子體耦合，引起表面等離子體共振(SPR)，界面反射率顯著減少。SPR 對附著在金屬表面的電介質(zhì)非常敏感，附著在金屬表面上的電介質(zhì)均可被檢測。折射率是電介質(zhì)的固有特征，不同折射率的電介質(zhì)引發(fā)SI^R的共振角不同。同一種材料，附著在金屬表面的量不同，sra的響應強度不同。根據(jù)上述原理，通常將能與樣品進行反應的功能電介質(zhì)固定在幾十納米厚的金屬(金、銀等)膜表面，電介質(zhì)與樣品反應后，折射率變化，共振角改變，利用電介質(zhì)共振角的變化對樣品進行定量或定性分析。目前，應用最廣泛的sra檢測儀主要有角度調(diào)制型和波長調(diào)制型兩種。波長調(diào)制型SI^R檢測儀裝置簡易，價格低廉，一般便攜式SI^R檢測儀均采用波長調(diào)制方法，但是，波長調(diào)制很難實現(xiàn)，掃描角度范圍窄。角度調(diào)制Sra檢測儀原理簡單、檢測精度高、掃描角度范圍廣，但是，裝置復雜，難以小型化，在集成便攜機型方面的應用受到限制，且光源和信號接收器分別搭載于獨立的軸上，調(diào)節(jié)角度時由兩個轉(zhuǎn)臺控制轉(zhuǎn)動，增大了角度調(diào)制的過程中產(chǎn)生的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服傳統(tǒng)便攜式sra檢測儀掃描角度范圍小，使用前需要校正光路，且雙軸雙轉(zhuǎn)臺裝置引入較大誤差等的問題，而本發(fā)明提供了一種基于角度調(diào)制的單軸傳動四桿機構(gòu)的便攜式sra檢測器。該檢測儀掃描角度范圍廣，不需要在使用前校正光路，可以直接進行測試，且單軸系統(tǒng)減小儀器的誤差，結(jié)構(gòu)簡單，集成化程度高，誤差小。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的本發(fā)明的一種單軸傳動四桿機構(gòu)的便攜式SI^R檢測儀，包括支座1、螺桿2、滑塊支撐桿3、滑塊4、樣品臺5、四桿機構(gòu)6、光源7、信號接收器8、步進電機和信號處理模塊。滑塊支撐桿3同時與支座1兩端的支撐板固定，滑塊支撐桿3上滑動連接滑塊4， 使滑塊4可沿滑塊支撐桿3滑動，滑塊4上開有螺孔，支座1 一端的支撐板上固定步進電機， 支座另一端的支撐板搭載樣品臺5，樣品臺5的工作臺面與滑塊支撐桿3垂直；螺桿2 —端穿過支座步進電機端的支撐板與步進電機的轉(zhuǎn)子連接，螺桿2另一端穿過滑塊4的螺孔，與支座樣品臺端的支撐板活動連接，螺桿2與滑塊支撐桿3平行；四桿機構(gòu)6為四條等長的支撐桿，通過各支撐桿首尾活動連接，組成可沿對角線方向伸縮活動的菱形結(jié)構(gòu)，四桿機構(gòu)6 的一組對角分別與樣品臺端的支撐板和滑塊4活動連接，且四桿機構(gòu)6組成的平面與樣品臺5的工作臺面垂直，在四桿機構(gòu)6樣品臺端的兩條支撐桿上分別固定光源7和信號接收器8，四桿機構(gòu)6中相鄰兩條支撐桿連接處設有限制伸縮活動角度的卡槽結(jié)構(gòu)，用于限定掃描角度范圍和防止光源碰撞檢測器；信號處理模塊同時與步進電機、信號接收器8連接，信號處理模塊控制步進電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，進而帶動滑塊4在螺桿2上運動，同時信號處理模塊接收和處理信號接收器8收集到的信號。所述的光源7為LED點光源或激光光源，所述的信號接收器8為CCD接收器或光電池接收器。樣平臺5通過微調(diào)螺桿與微調(diào)手柄9相連，轉(zhuǎn)動微調(diào)手柄，使樣品臺沿螺桿2方向前后移動，實現(xiàn)對樣品臺位置的微調(diào)。工作過程使用時，棱鏡10放置在傳感芯片11上，棱鏡和傳感芯片的組合結(jié)構(gòu)覆蓋于樣品池 12中心后，共同搭載于樣品臺5中心，選定并裝上光源7和信號接收器8 ；信號處理模塊控制步進電機，帶動滑塊4在螺桿2上運動，改變四桿機構(gòu)6的構(gòu)形，調(diào)節(jié)光源7和信號接收器8至所需的起始掃描角度，光源發(fā)出的光束經(jīng)偏振片形成偏振光，射入棱鏡10和傳感芯片11的界面，經(jīng)反射進入信號接收器8，信號傳回信號處理模塊進行分析處理。信號處理模塊控制步進電機，帶動滑塊4以一定步長在螺桿2上連續(xù)移動，使光源7和信號接收器8由起始工作角度開始連續(xù)對稱改變其所處位置，當入射光角度為共振角時引發(fā)sra效應，反射光強度減至最弱，信號接收器8將收集到的信號傳回信號處理模塊，經(jīng)信號處理模塊處理得到實驗數(shù)據(jù)。有益效果本發(fā)明采用單軸傳動四桿機構(gòu)，解決了傳統(tǒng)便攜式sra檢測儀掃描角度范圍窄， 使用前需要校正光路，且雙軸雙轉(zhuǎn)臺裝置引入較大誤差等問題。單軸傳動四桿機構(gòu)的便攜式sra檢測器不僅保留了傳統(tǒng)sra檢測儀精度高和靈敏度好的優(yōu)點，還簡化裝置，使檢測器體積縮小，便于攜帶，并且改為單軸傳動，減少調(diào)節(jié)角度時引起的誤差。四桿機構(gòu)6上有一定角度的卡槽結(jié)構(gòu)，可防止光源7與檢測器8相撞?；诓竭M電機的精確控制和四桿機構(gòu) 6的特性，掃描角度的分辨率可達0.01°。四桿機構(gòu)6于單軸方向移動，同時對稱改變光源 7和信號接收器8的位置，使入射光和反射光的角度變化嚴格對稱，減少了誤差。


圖1為本發(fā)明的SI3R檢測器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的Sra檢測器檢測裸金傳感芯片的SPR曲線；其中，支座-1 ；螺桿-2 ；滑塊支撐桿-3 ；滑塊-4 ；樣品臺-5 ；四桿機構(gòu)_6 ；光源_7 ； 信號接收器-8 ；微調(diào)手柄9 ；棱鏡-10 ；傳感芯片-11 ；樣品池-12 ；
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和對裸金傳感芯片的測試實驗實施例對本發(fā)明的內(nèi)容做進一步說明；實施例如圖1所示，本發(fā)明的一種單軸傳動四桿機構(gòu)的便攜式SI^R檢測儀，包括支座1、螺桿2、滑塊支撐桿3、滑塊4、樣品臺5、四桿機構(gòu)6、光源7、信號接收器8、微調(diào)手柄9、步進電機和信號處理模塊。
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滑塊支撐桿3同時與支座1兩端的支撐板固定，滑塊支撐桿3上滑動連接滑塊4， 使滑塊4可沿滑塊支撐桿3滑動，滑塊4上開有螺孔，支座1 一端的支撐板上固定步進電機， 支座另一端的支撐板搭載樣品臺5，樣品臺5的工作臺面與滑塊支撐桿3垂直；螺桿2 —端穿過支座步進電機端的支撐板與步進電機的轉(zhuǎn)子連接，螺桿2另一端穿過滑塊4的螺孔，與支座樣品臺端的支撐板活動連接，螺桿2與滑塊支撐桿3平行；四桿機構(gòu)6為四條等長的支撐桿，通過各支撐桿首尾活動連接，組成可沿對角線方向伸縮活動的菱形結(jié)構(gòu)，四桿機構(gòu)6 的一組對角分別與樣品臺端的支撐板和滑塊4活動連接，且四桿機構(gòu)6組成的平面與樣品臺5的工作臺面垂直，在四桿機構(gòu)6樣品臺端的兩條支撐桿上分別固定光源7和信號接收器8，四桿機構(gòu)6中相鄰兩條支撐桿連接處設有限制伸縮活動角度的卡槽結(jié)構(gòu)，用于限定掃描角度范圍和防止光源碰撞檢測器；四桿機構(gòu)6以承載光源7和信號接收器8的支撐桿為邊的活動角度范圍為25° 80° ；信號處理模塊同時與步進電機、信號接收器8連接，信號處理模塊控制步進電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，進而帶動滑塊4在螺桿2上運動，同時信號處理模塊接收和處理信號接收器8收集到的信號。樣平臺5通過微調(diào)螺桿與微調(diào)手柄9相連，轉(zhuǎn)動微調(diào)手柄，使樣品臺在2 5mm的范圍內(nèi)沿螺桿2方向前后移動，實現(xiàn)樣品臺位置的微調(diào)。使用時，棱鏡10放置在傳感芯片11上，棱鏡和傳感芯片的組合結(jié)構(gòu)覆蓋于樣品池 12中心后，共同搭載于樣品臺5中心，光源7選用LED電光源，信號接收器8選用C⑶接收器；信號處理模塊控制步進電機，帶動滑塊4在螺桿2上運動，改變四桿機構(gòu)6的構(gòu)形，調(diào)節(jié)光源7和信號接收器8至所需的起始掃描角度，光源發(fā)出的光束經(jīng)偏振片形成偏振光，射入棱鏡10和傳感芯片11的界面，經(jīng)反射進入信號接收器8，信號傳回信號處理模塊進行分析處理。信號處理模塊控制步進電機，帶動滑塊4以一定步長在螺桿2上連續(xù)移動，使光源7 和信號接收器8由起始工作角度開始連續(xù)對稱改變其所處位置，當入射光角度為共振角時引發(fā)sra效應，反射光強度減至最弱，信號接收器8將收集到的信號傳回信號處理模塊，經(jīng)信號處理模塊處理所得數(shù)據(jù)如圖2所示。
權利要求
1.一種單軸傳動四桿機構(gòu)的便攜式Sra檢測儀，其特征在于包括支座(1)、螺桿O)、 滑塊支撐桿(3)、滑塊G)、樣品臺(5)、四桿機構(gòu)(6)、光源(7)、信號接收器(8)、步進電機和信號處理模塊；滑塊支撐桿(3)同時與支座(1)兩端的支撐板固定，滑塊支撐桿C3)上滑動連接滑塊 G)，使滑塊(4)可沿滑塊支撐桿C3)滑動，滑塊(4)上開有螺孔，支座(1) 一端的支撐板上固定步進電機，支座另一端的支撐板搭載樣品臺(5)，樣品臺( 的工作臺面與滑塊支撐桿 (3)垂直；螺桿( 一端穿過支座步進電機端的支撐板與步進電機的轉(zhuǎn)子連接，螺桿(2)另一端穿過滑塊的螺孔，與支座樣品臺端的支撐板活動連接，螺桿( 與滑塊支撐桿(3) 平行；四桿機構(gòu)(6)為四條等長的支撐桿，通過各支撐桿首尾活動連接，組成可沿對角線方向伸縮活動的菱形結(jié)構(gòu)，四桿機構(gòu)(6)的一組對角分別與樣品臺端的支撐板和滑塊⑷活動連接，且四桿機構(gòu)(6)組成的平面與樣品臺(5)的工作臺面垂直，在四桿機構(gòu)(6)樣品臺端的兩條支撐桿上分別固定光源(7)和信號接收器⑶，四桿機構(gòu)(6)中相鄰兩條支撐桿連接處設有限制伸縮活動角度的卡槽結(jié)構(gòu)，用于限定掃描角度范圍和防止光源碰撞檢測器； 信號處理模塊同時與步進電機、信號接收器(8)連接，信號處理模塊控制步進電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，進而帶動滑塊(4)在螺桿( 上運動，同時信號處理模塊接收和處理信號接收器(8) 收集到的信號；所述的光源(7)為LED點光源或激光光源，所述的信號接收器( 為CCD接收器或光電池接收器。
2.如權利要求ι所述的一種單軸傳動四桿機構(gòu)的便攜式sra檢測儀，其特征在于樣平臺( 通過微調(diào)螺桿與微調(diào)手柄(9)相連，轉(zhuǎn)動微調(diào)手柄，使樣品臺沿螺桿( 方向前后移動，實現(xiàn)對樣品臺位置的微調(diào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單軸傳動四桿機構(gòu)的便攜式SPR檢測儀，屬于檢測技術領域。本發(fā)明包括支座、螺桿、滑塊、樣品臺、四桿機構(gòu)、光源、信號接收器、信號處理模塊?；瑝K支撐桿同時與支座兩端的支撐板固定，滑塊支撐桿上滑動連接滑塊，支座兩端的支撐板上分別固定步進電機和樣品臺；螺桿一端與步進電機連接，螺桿另一端穿過滑塊的螺孔，與另一端的支撐板活動連接；四桿機構(gòu)的一組對角分別與樣品臺端的支撐板和滑塊活動連接，在四桿機構(gòu)的上固定光源和信號接收器；信號處理模塊同時與步進電機、信號接收器連接。本發(fā)明的檢測儀結(jié)構(gòu)簡單，使用前無需校正光路，且掃描角度范圍寬，精度高和靈敏度好，入射光和反射光的角度變化嚴格對稱，減少了誤差。
文檔編號G01N21/55GK102297852SQ20111013498
公開日2011年12月28日 申請日期2011年5月24日 優(yōu)先權日2011年5月24日
發(fā)明者勞捷, 李志輝, 裴芳譽, 韋天新, 鮑涵 申請人:北京理工大學