全自动分光光度计控制系统的设计与实现

　　0引言

　　为了实现高精度测量滤光片透过率，减少测量过程中的人为干扰，对分光光度计控制与测量系统进行全自动设计。设计过程主要包括人射光路设计、出射光路设计以及单色仪波选择、样本滤光片轮旋转和与数据采集器的通讯，设计的目的主要是通过光路设计以及封闭的控制环，实现高精度测量光谱透过率，因此在设计过程中采用了由一台PC机控制上述三者协同工作的智能系统。通常各种仪器不同于常用的计算机外设，它们种类繁多，独立性强，有着自己的控制接口和编程语言，这样往往采用流行的串行通讯接口(RS一232)和并行GPIB接口，故组建一个由多台仪器组成的智能系统，往往需要既采用RS一232串口通讯又采用GPIB并口通讯。因而如何实现两种不同通讯方式协同工作于同一系统中有着广泛的实用价值，本文将详细介绍分光光度计光路设计、不同通讯方式协同工作于同一系统的原理及自动控制设计以及程序实现过程。

　　1全自动分光光度计系统组成

　　全自动分光光度计系统主要由人射光路，单色仪和出射光路组成，下面简单介绍三个组成部分。

　　1.1入射光路

　　人射光路主要作用是将光源藕合到单色仪内部，其主要光学元件是双抛物反射镜。抛物面反射镜具有如下特性:对于从焦点射来的光线，经抛物反射镜后平行出射;对于平行人射的光线，经抛物面反射镜后会聚到焦点处。本照明方式选用的是一对完全相同的离轴抛物面反射镜，光源位于第一个反射镜的焦点处，经过第一个镜面反射形成平行光并传递给第二个反射镜，平行光的出射方向和抛物镜的光轴平行，第二个抛物反射镜将光线会聚到焦点处，也就是单色仪的人射狭缝处。该方式的优点在于光路中均采用了反射式结构，不会引人像差，且效率较高;缺点是由于离轴抛物反射镜属于非球面镜，加工难度大，成本高。

　　1.2单色仪

　　我们选用的是CVI公司的DK242双单色仪，由于DK一242双单色仪是把两个同样的单色仪串联在一起的，所以它存在加、减两种工作模式。通常双单色仪运行在加模式下，在加模式下工作，两个光栅转动方向、角度完全相同，被第一个单色仪色散的出射光，经过第二个光栅作用，又一次被色散，相当于焦距扩大了二倍，系统的光谱分辨率也提高了二倍。同在双单色仪内部，各光学路径均有相应的孔径限制，隔板都采用特种工艺处理以尽量减少对光的反射，使得出射光中杂散光小于10-10。DK一242在设计中采用了凹面镜聚焦和准直的Czerny一Turner结构。光栅放在一个三角形转台上，各边均固定一块光栅，通过合理选择光栅配置，可以使单色仪的波谱覆盖范围充分满足用户要求。使用中，在步进电机驱动下，通过软件选择所使用的光栅，转台转动到规定位置。