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CN110320161B - 穿透式取样模块以及光谱仪 - Google Patents

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Abstract

一种穿透式取样模块，可拆卸于光谱仪主体。穿透式取样模块包括发光元件、容置槽以及具有正折射力的透镜群。发光元件用于发出照明光束。容置槽用于容置待测物。透镜群包括第一透镜以及第二透镜。第一透镜位于容置槽的第一侧且位于发光元件与容置槽之间。第二透镜位于容置槽的第二侧。容置槽位于第一透镜与第二透镜之间。照明光束通过第一透镜后并传递至待测物。待测物将照明光束转换成样品光束。样品光束通过第二透镜后以传递至光谱仪主体。另外，一种具有穿透式取样模块的光谱仪亦被提出。本发明能够提供大范围且具有良好能量均匀度的样品光束的光斑图形。

Description

穿透式取样模块以及光谱仪
技术领域
本发明是有关于一种取样模块以及光谱仪，且特别是有关于一种穿透式取样模块，以及光谱仪可组装或拆卸穿透式取样模块。
背景技术
在已知技术中的穿透式光谱仪主要的运作原理是透过发光元件发出照明光束，照明光束经过透镜镜组以及待测物后，待测物吸收照明光束中的部分光谱频段而对应产生样品光束。样品光束再经过透镜镜组并在光谱仪主体的狭缝上形成光斑，以使光谱仪主体接收样品光束并根据此样品光束得知待测物的相关资讯。
但是，在已知技术的穿透式光谱仪中，当样品光束受透镜镜组修正其光形后而投影至狭缝上的光斑是狭长型的光斑，而狭长光斑常常无法与狭缝对齐(例如是光斑相对于狭缝倾斜)，并且狭长光斑本身的能量分布并不均匀。因此，上述两种状况导致进入光谱仪引擎的能量不均匀，且使得量测结果变异性(变化量)高(吸收率的变异超过0.01)且较为不准确。倘若要针对具有不同折射率的待测物进行量测，已知技术的穿透式光谱仪所提供的量测结果的变异性亦为高(吸收率的变异亦超过0.01)。
此外，于已知的穿透式光谱仪中，在使用光谱仪进行量测之前，使用者需要逐一地用光纤管分别连接对应的光源与样品承托座。同时，使用者也需要用光纤管连接样品承托座与光谱仪引擎之间。光源发出的光线藉由光纤穿透样品承托座中的样品，并且再藉由光纤传递至光谱仪引擎中。上述的做法使用较多的组件而导致光谱仪的整体体积过大、制造成本高并且使用上也较为繁杂。
本“背景技术”段落只是用来帮助了解本发明内容，因此在“背景技术”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成本领域技术人员所知道的已知技术。在“背景技术”段落所揭露的内容，不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，在本发明申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。
发明内容
本发明提供一种穿透式取样模块，其能够提供大范围且具有良好能量均匀度的光斑图形。
本发明提供一种光谱仪，其可以提供准确的量测结果。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
为达上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例的穿透式取样模块可拆卸于光谱仪主体。穿透式取样模块包括发光元件、容置槽以及透镜群。发光元件用于发出照明光束。容置槽用于容置待测物。容置槽具有彼此相对的第一侧以及第二侧。发光元件设置于第一侧。透镜群具有正折射力，且透镜群具有光轴。透镜群从第一侧至第二侧沿光轴依序包括第一透镜以及第二透镜。第一透镜位于第一侧且位于发光元件与容置槽之间。第二透镜位于第二侧，且容置槽位于第一透镜与第二透镜之间。照明光束沿光轴通过第一透镜后并传递至待测物。待测物将照明光束转换成样品光束。样品光束沿光轴通过第二透镜后以传递至光谱仪主体。
为达上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例的光谱仪。光谱仪包括穿透式取样模块以及光谱仪主体。穿透式取样模块包括发光元件、容置槽以及透镜群。发光元件用于发出照明光束。容置槽用于容置待测物。容置槽具有彼此相对的第一侧以及第二侧。发光元件设置于第一侧。透镜群具有正折射力，且透镜群具有光轴。透镜群从第一侧至第二侧沿光轴依序包括第一透镜以及第二透镜。第一透镜位于第一侧且位于发光元件与容置槽之间。第二透镜位于第二侧，且容置槽位于第一透镜与第二透镜之间。光谱仪主体，位于第二侧。照明光束沿光轴通过第一透镜后并传递至待测物。待测物将照明光束转换成样品光束。样品光束沿光轴通过第二透镜后以传递至光谱仪主体。
基于上述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本发明的实施例的穿透式取样模块中，依据透镜群折射力设计为正以及各元件的配置架构，因而穿透式取样模块可以提供能量均匀度高且具有大范围的光斑至后端的光谱仪主体的进光处。由于本发明实施例的光谱仪包括上述的穿透式取样模块，因此其可以提供准确的量测结果。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明的一实施例的一种光谱仪的外观示意图。
图2是图1的穿透式取样模块的剖面示意图。
图3是图1的穿透式取样模块的光路示意图。
图4是样品光束在图2的光谱仪主体的狭缝上的成像示意图。
图5是以图1的光谱仪针对具有不同折射率的待测物的吸收光谱强度变化量。
图6是本发明另一实施例的穿透式取样模块的剖面示意图。
图7是图6的穿透式取样模块的光路示意图。
图8是样品光束在图6的光谱仪主体的狭缝上的成像示意图。
图9是以光谱仪具有图6的穿透式取样模块针对具有不同折射率的待测物的吸收光谱强度变化量。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的一优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图1是依照本发明的一实施例的一种光谱仪的外观示意图。图2是图1的穿透式取样模块的剖面示意图。图3是图1的穿透式取样模块的光路示意图。图4是样品光束在图2的光谱仪主体的狭缝上的成像示意图。图5是以图1的光谱仪针对具有不同折射率的待测物的吸收光谱强度变化量。其中，为求清楚表示，图3中只绘示出发光元件、试管、待测物、透镜群以及光谱仪主体的狭缝，而其他元件则省略而不绘示。
请参照图1至图3，在本实施例中，光谱仪200包括穿透式取样模块100以及光谱仪主体210。穿透式取样模块100包括光源组件110、承托座120以及透镜群130。于以下段落中会详细说明上述各元件以及上述各元件之间的配置关系与功用。
光源组件110包括发光元件112以及壳体114。发光元件112泛指具有发光功能的光学元件，其种类例如是钨丝灯(Tungsten Lamp)以及发光二极体(Light Emitting Diode,LED)等，但不以此为限。发光元件112设置于壳体114内，且用于发出照明光束IB。在一实施例中，照明光束IB的波长范围例如是落在400纳米至2400纳米的范围内。本领域的技术人员可以依照其量测需求而可对应选用不同数量、强度、波长或种类的发光元件，本发明并不以此为限制。
承托座120包括管体122以及调整件124。管体122的多个侧墙SW围绕出容置槽AS。容置槽AS用于容置待测物OB。举例来说，待测物OB可以设置于试管5内。试管5再设置于容置槽AS中，其中试管5为透光元件且可为不可变形的玻璃管或者可为具弹性的透光管，此外待测物例如是液体，但不以此为限，可让部分照明光束IB穿透的物体皆可作为待测物。侧墙SW可用来放置试管5。调整件124例如是螺丝，但不以此为限制。管体122的侧墙SW包括螺孔H。调整件124螺接于螺孔H并且藉由螺孔H可相对于管体122转动而前进或后退，能够稳定地抵靠且固定放置于容置槽AS内的试管5的位置，藉由上述的配置可提升试管5的稳固性，而提升量测时的准确度。在本实施例中，这些侧墙SW的数量例如为四个，而使得容置槽AS的形状为矩形槽，但本发明并不以此为限制。容置槽AS具有彼此相对的第一侧S1以及第二侧S2，而管体122具有凸设于第一侧S1的第一部分P1以及凸设于第二侧S2的第二部分P2。管体122的第一部分P1用于与光源组件110组装，以使光源组件110中的发光元件112设置于第一侧S1，且螺孔H也设置于管体122的第一部分P1。管体122的第二部分P2则用于与光谱仪主体210组装而结合，以使光谱仪主体210设置于容置槽AS的第二侧S2。上述组装的方式例如是透过在光源组件110的壳体114、管体122的第一部分P1与第二部分P2以及光谱仪主体210所分别具有的定位孔(未显示)，并且再透过锁固构件对上述元件进行组装，但本发明并不以此为限制。
在本实施例中，透镜群130具有正折射力。透镜群130从第一侧S1至第二侧S2沿透镜群130的光轴I依序包括第一透镜L1、第二透镜L2以及第三透镜L3，且这些透镜L1、L2、L3皆分别具有正折射力。第一透镜L1设置于管体122的第一部分P1内以使第一透镜L1位于容置槽AS的第一侧S1，并且第一透镜L1位于发光元件112与容置槽AS之间。第二透镜L2与第三透镜L3设置于管体122的第二部分P2以使第二透镜L2与第三透镜L3位于容置槽AS的第二侧S2。第二透镜L2位于第三透镜L3与容置槽AS之间。容置槽AS位于第一透镜L1与第二透镜L2之间。
更详细来说，在本实施例中，透镜群130例如是球面透镜群。换言之，第一透镜L1、第二透镜L2至第三透镜L3可以为球面透镜。上述的透镜各自具有朝向第一侧S1且使照明光束IB入光的入光面11、21、31以及朝向第二侧S2且使照明光束IB出光的岀光面12、22、32。入光面即为上述透镜中朝向发光元件112的表面，岀光面即为透镜中朝向光谱仪主体210的表面。换言之，第一侧S1可被视为入光侧，而第二侧S2可被视为出光侧。在本实施例中，第一透镜L1的入光面11可为凹面，且第一透镜L1的岀光面12为凸面。第二透镜L2的入光面21为凸面，且第二透镜的岀光面22为凹面。第三透镜L3的入光面31为凸面，且第三透镜L3的岀光面32为凸面。此外，在本实施例中，第二透镜L2与第三透镜L3组成胶合透镜(Cemented Lens)，其中胶合透镜在光路上的相对位置为贴合在一起，故将两片透镜胶合起来方便组装至穿透式取样模块中，也就是只需要组装一组胶合透镜，不需要组装两片镜片，且可以减少两片镜片组装所产生的公差。值得注意的是，透镜皆为玻璃材质，由于塑胶材质的透镜会吸收大部分的照明光束的光谱将干扰光谱仪对于待侧物光谱的分析。
接着，以下内容将举出透镜群130之一实施例。需注意的是，下述表一中所列的数据资料并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者在参照本发明之后，当可应用本发明的原则对其参数或设定作适当的更动，其仍应属于本发明的范畴内。
元件 材质 折射率 阿贝数(Vd)
第一透镜 玻璃 1.80518 25.43
第二透镜 玻璃 1.80518 25.43
第三透镜 玻璃 1.5168 64.17
表一
光谱仪主体210位于第二侧S2，光谱仪主体210具有一狭缝S。狭缝S用于接收来自透镜群130的光束。光谱仪主体210内设置有光学元件(未示出)以及感测器(未示出)，光学元件用以将由狭缝S入射的光束分光且导引至感测器，以使感测器感应光束的光谱分布。值得注意的是，在本实施例中是光谱仪主体是具有狭缝S，但在本发明中并不加以限制，本发明也可用于在其他的光谱仪主体具有针孔(Aperture)，差异在于使用针孔(Aperture)的光谱仪主体对于光谱解析度的要求不高。基于上述理由，本发明中，进光处(Light incidentarea)代表狭缝或针孔等，此进光处用于让样品光束通过。
在本实施例中，第一透镜L1、第二透镜L2以及第三透镜L3可一起被模块化设计，其中第一透镜L1与第二透镜L2以及第三透镜L3分离而设置，第二透镜L2以及第三透镜L3设置在一起。于其他的实施例中，第一透镜L1可以与发光元件一起被模块化设计。第三透镜L3以及狭缝S可一起被模块化设计，也就是设置在一起，本发明并不以此为限制。
另外，本实施例的光谱仪200中的各重要参数定义以及范围说明如下，其中：
GE1为发光元件112的发光面ES至第一透镜L1的入光面11在光轴I上的距离，其中GE1的范围优选地例如是落在0毫米(mm)至2毫米的范围内；
G12为第一透镜L1的岀光面12至第二透镜L2的入光面21在光轴I上的镜间距(透镜与透镜间的距离)，其中G12的范围例如是落在5毫米至20毫米的范围内；
G3S为第三透镜L3的岀光面32至光谱仪主体210的狭缝S在光轴I上的距离，其中G3S的范围例如是落在10.5毫米至11毫米的范围内。
GES为发光元件112的发光面ES至光谱仪主体210的狭缝S在光轴I上的距离，其中GES的范围例如是小于等于44毫米。
为求清楚表示，于图3中将GE1、G12、G3S以及GES以平行于光轴I的方式绘示于光轴I上方。
另外，再定义：
NA为透镜群130的数值孔径(Numerical Aperture)，其中NA的范围例如是小于0.25。
D11为第一透镜L1的入光面11的光学有效径(clear aperture)，其中D11的范围例如是落在1毫米至4毫米之间。
D12为第一透镜L1的岀光面12的光学有效径，其中D12的范围例如是落在6毫米至8毫米之间。
D21为第二透镜L2的入光面21的光学有效径，其中D21的范围例如是落在6毫米至8毫米之间。
D22为第二透镜L2的岀光面22的光学有效径，其中D22的范围例如是落在6毫米至8毫米之间。
D31为第三透镜L3的入光面31的光学有效径，其中D31的范围例如是落在6毫米至8毫米之间。
D32为第三透镜L3的岀光面32的光学有效径，其中D32的范围例如是落在6毫米至8毫米之间。
基于上述可知，第二透镜L2的光学有效径相同于第三透镜L3的光学有效径。
于以下的段落中会详细地说明本实施例中的穿透式取样模块100的光学路径。
请参照图3，发光元件112发出的照明光束IB沿光轴I通过第一透镜L1后并传递至待测物OB。待测物OB将照明光束IB转换成样品光束SB。样品光束SB沿光轴I通过第二透镜L2以及第三透镜L3后投射至光谱仪主体210的狭缝S上，并由狭缝S进入光谱仪主体210。光谱仪主体210再透过设置于其中的光学元件(未示出)以将样品光束SB传递至光谱仪主体210内部的感测器(未示出)。光谱仪主体210根据样品光束SB取得待测物OB的光学资讯。
举例来说，在本实施例中，待测物OB例如是可以吸收照明光束IB中的部分光频段，因而产生样品光束SB。后端的光谱仪主体210则可以透过其软硬体功能并根据样品光束SB来判断待测物OB的吸收光谱。换言之，于此实施例中，光学资讯例如是代表待测物OB样品光束SB的光谱。
图4以及图5是针对本实施例的穿透式取样模块100以及光谱仪200所得到的结果。请参照图4，由图4可以看出样品光束SB经过透镜群130而在狭缝S上的成像的形状为一直径Dia在1.5毫米至2.2毫米的类圆形光斑，且其能量均匀度大于99.9％。样品光束SB的光斑可完全覆盖光谱仪主体210的狭缝S，其中狭缝S具有宽度W为10微米(μm)至200微米的范围，长度L为0.5毫米至1.8毫米的范围，但不以此为限。
由此可验证图1中的穿透式取样模块100可以对后端的光谱仪主体210的狭缝S处，提供照射范围大且具有良好的光束能量均匀度的光斑图形(例如是类圆形光斑)。请参照图5，由图5可看出以图1与图2的光谱仪200并针对具有不同折射率(折射率n＝1、1.33以及1.88)的待测物OB的吸收光谱强度变化量。图5的纵轴代表的是吸收度变化量。图5的横轴代表的是波长，其单位是纳米(nm)，以900～1700纳米为例。由此可验证在待测物OB的折射率范围在1至1.88(即量测具有不同折射率的待测物OB)的情况下，图1的光谱仪200可以提供变异小于0.01的吸收光谱强度变化量。
承上述，在本实施例的穿透式取样模块100中，藉由将透镜群130的折射力设计为正以及透镜群130中各透镜相对于容置槽AS以及发光元件112的位置配置方式，因而穿透式取样模块100可以提供大范围且具有良好能量均匀度的光斑图形。由于本实施例的光谱仪200具有上述的穿透式取样模块100，因此其可以提供准确且变异性低的量测结果。
接着，在本实施例的穿透式取样模块100以及光谱仪200中，由于发光元件112例如是藉由组装于承托座120的管体122的第一部分P1而整合于承托座120，而省去了已知需要使用光纤管的连接步骤与构件，操作上相较于已知更为方便且成本为低。
此外，在本实施例的光谱仪200中，透镜群130中的第一透镜L1、第二透镜L2以及第三透镜L3各自所具有的光学有效径小于等于8毫米，并且发光元件112的发光面ES至光谱仪主体210的狭缝S在光轴I上的距离小于等于44毫米，本实施例的穿透式取样模块100的体积为50x13x24mm3，因此本实施例的穿透式取样模块100以及光谱仪200可符合微型化的趋势。
在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的部分内容，省略了相同技术内容的说明，关于相同的元件名称可以参考前述实施例的部分内容，下述实施例不再重复赘述。
图6是本发明另一实施例的穿透式取样模块的剖面示意图。图7是图6的穿透式取样模块的光路示意图。图8是样品光束在图6的光谱仪主体的狭缝上的成像示意图。图9是以光谱仪具有图6的穿透式取样模块针对具有不同折射率的待测物的吸收光谱强度变化量。其中，为求清楚表示，图7中只绘示出发光元件、透镜群以及光谱仪主体的狭缝，而其他元件则省略而不绘示。
请参照图6以及图7，本实施例的穿透式取样模块100a与光谱仪200a大致类似于穿透式取样模块100以及光谱仪200，其主要差异在于：透镜群130a沿透镜群130a的光轴I依序包括第一透镜L1a以及第二透镜L2a。并且，透镜群130a为非球面透镜群，具有正折射力。也就是说，第一透镜L1a以及第二透镜L2a皆为非球面透镜，且分别具有正折射力。第一透镜L1a的入光面11a为凹面，且第一透镜L1a的岀光面12a为凸面。第二透镜L2a的入光面21a为凸面，且第二透镜L2a的岀光面22a为凹面。
以下内容将举出透镜群130a之一实施例。需注意的是，下述表二中所列的数据资料并非用以限定本发明，任何本领域技术人员在参照本发明之后，当可应用本发明的原则对其参数或设定作适当的更动，惟其仍应属于本发明之范畴内。
元件 材质 折射率 阿贝数(Vd)
第一透镜 玻璃 2.022 29.06
第二透镜 玻璃 2.022 29.06
表二
接着，由于上述的第一透镜L1a以及第二透镜L2a皆为非球面透镜，因此上述的入光面11a、21a以及入光面12a、22a皆为非球面，或者第一透镜L1a以及第二透镜L2a的单一表面为非球面，另一表面可为球面。非球面透镜的公式如下式(1)所示：
Figure BDA0001619041950000101
在上式(1)中，X为光轴I方向的偏移量(sag)，C为接近光轴I处的曲率半径的倒数。k是二次曲面系数(conic)，s是非球面高度，即透镜任一点至光轴I的距离，而系数A4、A6、A8…为非球面系数(aspheric coefficient)。在第一透镜L1a中，入光面11a的k值为0.047，其他的系数A4、A6、A8…皆为0。岀光面12a的k值为-0.35，其他的系数A4、A6、A8…亦皆为0。在第二透镜L2a中，入光面21a的k值为0，其他的系数A4、A6、A8…皆为0，岀光面22a的k值为0，其他的系数A4、A6、A8…亦皆为0，但不以此为限。
在本实施例中，第一透镜L1a以及第二透镜L2a可一起被模块化设计。于其他的实施例中，第一透镜L1a可以与发光元件112一起被模块化设计。第二透镜L2a以及狭缝S可一起被模块化设计，本发明并不以此为限制
另外，本实施例的光谱仪200a中的各重要参数定义以及范围说明如下，其中：
GE1为发光元件112的发光面ES至第一透镜L1a的入光面11a在光轴I上的距离，其中GE1的范围例如是落在0毫米至2毫米的范围内；
G12为第一透镜L1a的岀光面12a至第二透镜L2a的入光面21a在光轴I上的镜间距，其中G12的范围例如是落在5毫米至20毫米的范围内；
G2S为第二透镜L2a的岀光面22a至光谱仪主体210的狭缝S在光轴I上的距离，其中G2S的范围例如是落在3毫米至6毫米的范围内。
GES为发光元件112的发光面ES至光谱仪主体210的狭缝S在光轴I上的距离，其中GES的范围例如是小于等于39毫米。
为求清楚表示，于图7中将GE1、G12以及GES以平行于光轴I的方式绘示于光轴I上方。
另外，再定义：
NAa为透镜群130a的数值孔径，其中NAa的范围例如是小于0.25。
D11a为第一透镜L1a的入光面11a的光学有效径，其中D11a的范围例如是落在1毫米至4毫米之间。
D12a为第一透镜L1a的岀光面12a的光学有效径，其中D12的范围例如是落在7毫米至9毫米之间。
D21a为第二透镜L2a的入光面21a的光学有效径，其中D21a的范围例如是落在7毫米至9毫米之间。
D22a为第二透镜L2a的岀光面22a的光学有效径，其中D22a的范围例如是落在1毫米至4毫米之间。
于以下的段落中会详细地说明本实施例中的穿透式取样模块100a的光学路径。
基于上述可知，第一透镜L1a的光学有效径相同于第二透镜L2a的光学有效径。
请参照图7，光谱仪200a的光学路径大致上类似于光谱仪200的光学路径，其主要差异在于：样品光束SB穿过第二透镜L2a后直接投射至光谱仪主体210的狭缝S，而其他的说明类似于图1的光谱仪200的光学路径，于此不再赘述。
图8以及图9是针对本实施例的穿透式取样模块100a以及光谱仪200a所得到的结果。请参照图8，由图8可以看出样品光束SB在狭缝S上的成像的形状为一直径Dia在1.5毫米至2.2毫米的类圆形光斑，且其能量均匀度大于99.9％。样品光束SB的光斑可完全覆盖光谱仪主体210的狭缝S，其中狭缝S具有宽度W为10微米(μm)至200微米的范围，长度L为0.5毫米至1.8毫米的范围，但不以此为限。由此可验证图6中的穿透式取样模块100a亦可以提供范围大且具有良好的能量均匀度的光斑图形(例如是类圆形光斑)。请参照图9，由图9可看出以光谱仪200a具有图6的穿透式取样模块100a针对具有不同折射率(折射率n＝1、1.33以及1.88)的待测物OB的吸收光谱强度变化量。图9的纵轴代表的是吸收度变化量。图9的横轴代表的是波长，其单位是纳米(nm)，以900～1700纳米为例。由此可验证在待测物OB的折射率范围在1至1.88(即量测具有不同折射率的待测物OB)的情况下，光谱仪200a可以提供变异小于0.01的吸收光谱强度变化量。
由于图6的实施例类似于图1的实施例，因而其优点类似于图1的实施例，于此不再赘述。
此外，在本实施例的光谱仪200a中，透镜群130a中的第一透镜L1a以及第二透镜L2a各自所具有的光学有效径小于等于9毫米，并且，发光元件112的发光面ES至光谱仪主体210的狭缝S的在光轴I上的距离小于等于39毫米，本实施例的穿透式取样模块100a的体积为43x14x24mm3，因此本实施例的穿透式取样模块100a以及光谱仪200a可符合装置微型化的趋势。
综上所述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本发明的实施例的穿透式取样模块中，藉由透镜群的折射力设计为正以及透镜群中各透镜相对于容置槽以及发光元件的位置配置方式，因而穿透式取样模块可以提供大范围且具有良好能量均匀度的光斑图形。由于本实施例的光谱仪具有上述的穿透式取样模块，因此其可以提供准确且变异性低的量测结果。
以上所述，仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求书及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明之权利范围。此外，本说明书或申请专利范围中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(Element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。
附图标记
5：试管
11、11a、21、21a、31：入光面
12、12a、22、22a、32：出光面
100、100a：穿透式取样模块
110：光源组件
112：发光元件
114：壳体
120：承托座
122：管体
124：调整件
130、130a：透镜群
200、200a：光谱仪
210：光谱仪主体
AS：容置槽
Dia：直径
ES：出光面
GE1、G2S、G3S、GES：距离
G12：镜间距
H：螺孔
I：光轴
IB：照明光束
L：长度
L1、L1a：第一透镜
L2、L2a：第二透镜
L3：第三透镜
P1：第一部分
P2：第二部分
S：狭缝
SB：样品光束
SW：侧墙
S1：第一侧
S2：第二侧
W：宽度
OB：待测物。

Claims (14)

1.一种穿透式取样模块，可拆卸于光谱仪主体，其特征在于，所述穿透式取样模块包括：
发光元件，用于发出照明光束；
容置槽，用于容置待测物，所述容置槽具有彼此相对的第一侧以及第二侧，其中所述发光元件设置于所述第一侧；以及
透镜群，具有正折射力以及具有光轴，所述透镜群从所述第一侧至所述第二侧沿所述光轴依序包括第一透镜以及第二透镜，所述第一透镜位于所述第一侧且位于所述发光元件与所述容置槽之间，所述第二透镜位于所述第二侧，且所述容置槽位于所述第一透镜与所述第二透镜之间，
其中，所述照明光束沿所述光轴通过所述第一透镜并传递至所述待测物，所述待测物将所述照明光束转换成样品光束，所述样品光束沿所述光轴通过所述第二透镜，
其中，所述透镜群还包括第三透镜，所述第三透镜位于所述第二侧，且所述第二透镜位于所述第三透镜与所述容置槽之间，其中，所述样品光束沿所述光轴依序通过所述第二透镜以及所述第三透镜后以传递至所述光谱仪主体，其中，所述光谱仪主体具有狭缝，所述样品光束形成光斑，所述光斑完全覆盖所述狭缝，由所述发光元件的发光面至所述光谱仪主体的所述狭缝沿所述光轴上的距离小于等于44毫米，以及
其中，所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜各自具有朝向所述第一侧的入光面以及朝向所述第二侧的出光面，其中：
所述第一透镜的所述入光面为凹面，且所述第一透镜的所述出光面为凸面，其中所述发光元件的发光面至所述第一透镜的入光面在光轴上的距离落在0毫米至2毫米的范围内；
所述第二透镜的所述入光面为凸面，且所述第二透镜的所述出光面为凹面，其中所述第一透镜的出光面至所述第二透镜的入光面在光轴上的距离落在5毫米至20毫米的范围内；以及
所述第三透镜的所述入光面为凸面，且所述第三透镜的所述出光面为凸面。
2.如权利要求1所述的穿透式取样模块，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜为球面透镜。
3.如权利要求1所述的穿透式取样模块，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜各自的光学有效径小于等于8毫米。
4.如权利要求1所述的穿透式取样模块，其特征在于，所述第二透镜与所述第三透镜组成胶合透镜。
5.一种穿透式取样模块，可拆卸于光谱仪主体，其特征在于，所述穿透式取样模块包括：
发光元件，用于发出照明光束；
容置槽，用于容置待测物，所述容置槽具有彼此相对的第一侧以及第二侧，其中所述发光元件设置于所述第一侧；以及
透镜群，具有正折射力以及具有光轴，所述透镜群从所述第一侧至所述第二侧沿所述光轴依序包括第一透镜以及第二透镜，所述第一透镜位于所述第一侧且位于所述发光元件与所述容置槽之间，所述第二透镜位于所述第二侧，且所述容置槽位于所述第一透镜与所述第二透镜之间，
其中，所述照明光束沿所述光轴通过所述第一透镜并传递至所述待测物，所述待测物将所述照明光束转换成样品光束，所述样品光束沿所述光轴通过所述第二透镜，以传递至所述光谱仪主体，其中，所述光谱仪主体具有狭缝，所述样品光束形成光斑，所述光斑完全覆盖所述狭缝，由所述发光元件的发光面至所述光谱仪主体的所述狭缝沿所述光轴上的距离小于等于39毫米，
其中，所述第一透镜以及所述第二透镜为非球面透镜，以及
其中，所述第一透镜以及所述第二透镜各自具有朝向所述第一侧的入光面以及朝向所述第二侧的岀光面，其中：
所述第一透镜的所述入光面为凹面，且所述第一透镜的所述出光面为凸面，其中所述发光元件的发光面至所述第一透镜的入光面在光轴上的距离落在0毫米至2毫米的范围内；以及
所述第二透镜的所述入光面为凸面，且所述第二透镜的所述出光面为凹面，其中所述第一透镜的出光面至所述第二透镜的入光面在光轴上的距离落在5毫米至20毫米的范围内。
6.如权利要求5所述的穿透式取样模块，其特征在于，所述第一透镜以及所述第二透镜各自的光学有效径小于等于9毫米。
7.如权利要求1或5所述的穿透式取样模块，其特征在于，所述穿透式取样模块还包括承托座，所述承托座包括管体，所述管体用于围绕出所述容置槽，且所述发光元件整合于所述承托座。
8.一种光谱仪，其特征在于，所述光谱仪包括穿透式取样模块以及光谱仪主体，
所述穿透式取样模块包括：发光元件、容置槽以及透镜群，
所述发光元件用于发出照明光束；
所述容置槽用于容置待测物，所述容置槽具有彼此相对的第一侧以及第二侧，其中所述发光元件设置于所述第一侧；
所述透镜群具有正折射力以及具有光轴，所述透镜群从所述第一侧至所述第二侧沿所述光轴依序包括第一透镜以及第二透镜，所述第一透镜位于所述第一侧且位于所述发光元件与所述容置槽之间，所述第二透镜位于所述第二侧，且所述容置槽位于所述第一透镜与所述第二透镜之间；
所述光谱仪主体位于所述第二侧，
其中，所述照明光束沿所述光轴通过所述第一透镜后并传递至所述待测物，所述待测物将所述照明光束转换成样品光束，所述样品光束沿所述光轴通过所述第二透镜，
其中，所述透镜群还包括第三透镜，所述第三透镜位于所述第二侧，且所述第二透镜位于所述第三透镜与所述容置槽之间，其中，所述样品光束沿所述光轴依序通过所述第二透镜以及所述第三透镜后以传递至所述光谱仪主体，其中，所述光谱仪主体具有狭缝，所述样品光束形成光斑，所述光斑完全覆盖所述狭缝，由所述发光元件的发光面至所述光谱仪主体的所述狭缝沿所述光轴上的距离小于等于44毫米，以及
其中，所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜各自具有朝向所述第一侧的入光面以及朝向所述第二侧的出光面，其中：
所述第一透镜的所述入光面为凹面，且所述第一透镜的所述岀光面为凸面，其中所述发光元件的发光面至所述第一透镜的入光面在光轴上的距离落在0毫米至2毫米的范围内；
所述第二透镜的所述入光面为凸面，且所述第二透镜的所述出光面为凹面，其中所述第一透镜的出光面至所述第二透镜的入光面在光轴上的距离落在5毫米至20毫米的范围内；以及
所述第三透镜的所述入光面为凸面，且所述第三透镜的所述出光面为凸面。
9.如权利要求8所述的光谱仪，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜为球面透镜。
10.如权利要求8所述的光谱仪，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜各自的光学有效径小于等于8毫米。
11.如权利要求8所述的光谱仪，其特征在于，所述第二透镜与所述第三透镜组成胶合透镜。
12.一种光谱仪，其特征在于，所述光谱仪包括穿透式取样模块以及光谱仪主体，
所述穿透式取样模块包括：发光元件、容置槽以及透镜群，
所述发光元件用于发出照明光束；
所述容置槽用于容置待测物，所述容置槽具有彼此相对的第一侧以及第二侧，其中所述发光元件设置于所述第一侧；
所述透镜群具有正折射力以及具有光轴，所述透镜群从所述第一侧至所述第二侧沿所述光轴依序包括第一透镜以及第二透镜，所述第一透镜位于所述第一侧且位于所述发光元件与所述容置槽之间，所述第二透镜位于所述第二侧，且所述容置槽位于所述第一透镜与所述第二透镜之间；
所述光谱仪主体位于所述第二侧，
其中，所述照明光束沿所述光轴通过所述第一透镜后并传递至所述待测物，所述待测物将所述照明光束转换成样品光束，所述样品光束沿所述光轴通过所述第二透镜后以传递至所述光谱仪主体，其中，所述光谱仪主体具有狭缝，所述样品光束形成光斑，所述光斑完全覆盖所述狭缝，由所述发光元件的发光面至所述光谱仪主体的所述狭缝沿所述光轴上的距离小于等于39毫米，
其中，所述第一透镜以及所述第二透镜为非球面透镜，以及
其中，所述第一透镜以及所述第二透镜各自具有朝向所述第一侧的入光面以及朝向所述第二侧的出光面，其中：
所述第一透镜的所述入光面为凹面，且所述第一透镜的所述出光面为凸面，其中所述发光元件的发光面至所述第一透镜的入光面在光轴上的距离落在0毫米至2毫米的范围内；以及
所述第二透镜的所述入光面为凸面，且所述第二透镜的所述出光面为凹面，其中所述第一透镜的出光面至所述第二透镜的入光面在光轴上的距离落在5毫米至20毫米的范围内。
13.如权利要求12所述的光谱仪，其特征在于，所述第一透镜以及所述第二透镜各自的光学有效径小于等于9毫米。
14.如权利要求8或12所述的光谱仪，其特征在于，所述穿透式取样模块还包括承托座，所述承托座包括管体，所述管体用于围绕出所述容置槽，且所述发光元件整合于所述承托座。
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