CN104931471A - 大气活性自由基的激光诱导荧光检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大气活性自由基的激光诱导荧光检测系统，其包括：激光器，其发射激光束；大气样品束；凹球面反射镜，其镜面中心设有轴向通孔，轴向通孔具有位于凹球面反射镜的镜面的入口端和位于凹球面反射镜的背面的出口端；椭球面反射镜，其镜面与凹球面反射镜的镜面同轴相向设置，椭球面反射镜具有靠近其镜面的第一焦点和远离其镜面的第二焦点，第一焦点与凹球面反射镜的球心重合，第二焦点位于轴向通孔的出口端；以及荧光检测器，其设置在凹球面反射镜的背面，且位于轴向通孔的出口端附近；其中，激光束、大气样品束与椭球面反射镜的光轴相互垂直相交于第一焦点。本发明采用反射式系统，适用范围广，并能够提升荧光信号的收集效率。

Description

大气活性自由基的激光诱导荧光检测系统
技术领域
本发明涉及一种荧光检测系统，特别涉及一种大气活性自由基的荧光检测系统。
背景技术
现有的气相荧光检测系统中，通常采用透射式荧光收集装置，如图1所示，通常通过凹球面反射镜11、透镜组12和滤光片13来收集荧光。凹球面反射镜11的球心位于透镜组12的物平面上，并且气体样品14位于凹球面反射镜11的球心处。激光束(图中未示出)射向气体样品14从而激发气体样品14产生荧光信号，凹球面反射镜11一侧的荧光信号经过凹球面反射镜11反射后，再依次经过透镜组12透射、滤光片13滤光后被信号检测器(图中未示出)接收，透镜组12一侧的荧光信号直接由透镜组12透射、滤光片13滤光后被信号检测器接收。然而，使用透镜组收集荧光信号，不同波长荧光光线的焦距不同。此种荧光收集装置需要针对不同的荧光体系来设计光学元件(例如，检测HOx的荧光信号时，需要针对308nm的荧光信号来设计透镜组)，因此适用范围较窄。
此外，现有的激光诱导荧光检测通常使用窄带纳秒激光脉冲，脉冲与大气气体样品作用时间过长，大气样品中的臭氧等分子会光解产生次生活性物质，次生活性物质会严重干扰原有的活性自由基的检测，造成检测结果的准确度降低。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大气活性自由基的激光诱导荧光检测系统，从而克服现有技术中荧光检测系统的缺点，以提升荧光信号的收集效率及荧光检测系统的适用范围。
为实现上述目的，本发明提供了一种大气活性自由基的激光诱导荧光检测系统，其包括：激光器，其发射激光束；大气样品束；凹球面反射镜，其镜面中心设有轴向通孔，轴向通孔具有位于凹球面反射镜的镜面的入口端和位于凹球面反射镜的背面的出口端；椭球面反射镜，其镜面与凹球面反射镜的镜面同轴相向设置，椭球面反射镜具有靠近其镜面的第一焦点和远离其镜面的第二焦点，第一焦点与凹球面反射镜的球心重合，第二焦点位于轴向通孔的出口端；以及荧光检测器，其设置在凹球面反射镜的背面，且位于轴向通孔的出口端附近；其中，激光束、大气样品束与椭球面反射镜的光轴相互垂直相交于第一焦点。
优选地，上述技术方案中，激光器为飞秒脉冲激光器。
优选地，上述技术方案中，激光诱导荧光检测系统还包括：圆柱套筒，凹球面反射镜和椭球面反射镜分别设置在圆柱套筒的两端，圆柱套筒开设有两对小孔，其中一对小孔供激光束穿过，另一对小孔供大气样品束穿过。
优选地，上述技术方案中，凹球面反射镜和椭球面反射镜为宽带介电质镀膜反射镜。
优选地，上述技术方案中，荧光检测器为光谱仪、光电倍增管或光子计数器。
优选地，上述技术方案中，激光器为掺钛蓝宝石激光器。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.采用凹球面反射镜和椭球面反射镜组成的反射式荧光收集装置，相比现有的透射式荧光收集装置，适用范围更广，荧光信号收集效率更高，有利于极微弱荧光信号的收集，从而提升检测结果的准确度；
2.本发明在优选实施例中采用宽带镀膜反射镜，可以用于多种大气活性分子的激光诱导荧光检测；
3.本发明在优选实施例中使用飞秒超短脉冲作为激发光源，超短脉冲与大气样品作用时间极短，次生活性物质不会被激发，从而避免干扰原有的活性物质检测，从而提升检测结果的准确度；
附图说明
图1是现有技术中气相荧光检测系统中的透射式荧光收集系统示意图。
图2是根据本发明的大气活性自由基的激光诱导荧光检测系统的示意图。
主要附图标记说明：
11-凹球面反射镜，12-透镜组，13-滤光片，14-气体样品；
20-大气样品束，21-凹球面反射镜，211-轴向通孔，22-椭球面反射镜，23-荧光检测器。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其他明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其他元件或其他组成部分。
如图2所示，根据本发明具体实施方式的一种大气活性自由基的激光诱导荧光检测系统包括：激光器(图中未示出)、大气样品束20、凹球面反射镜21、椭球面反射镜22和荧光检测器23。凹球面反射镜21的镜面中心设有轴向通孔211，轴向通孔211位于凹球面反射镜21的镜面的一端为入口端，位于凹球面反射镜21的背面的一端为出口端。椭球面反射镜22的镜面与凹球面反射镜21的镜面同轴相向设置，椭球面反射镜22靠近其镜面的焦点标记为第一焦点，远离其镜面的焦点标记为第二焦点，其中第一焦点与凹球面反射镜21的球心重合，第二焦点位于轴向通孔211的出口端，即凹球面反射镜21的背面。荧光检测器23设置在凹球面反射镜21的背面，且位于轴向通孔211的出口端附近，即第二焦点附近。激光束、大气样品束20与椭球面反射镜22的光轴相互垂直相交于第一焦点。
具体地，大气样品沿垂直于椭球面反射镜22的光轴的方向喷入，形成大气样品束20，并且大气样品束20能够经过椭球面反射镜22的第一焦点，即离椭球面反射镜22的镜面较近的焦点。激光器发射的激光束垂直于大气样品束20和椭球面反射镜22的光轴，即激光束在图2中垂直纸面的方向，并且激光束能够在第一焦点处与大气样品束20相遇，从而激发大气样品产生荧光。该荧光从椭球面反射镜22的第一焦点(即凹球面反射镜21的球心)处散射。因此，根据反射定律，射向椭球面反射镜22的荧光经过反射，直接通过轴向通孔211会聚到椭球面反射镜22的第二焦点处，进而被荧光检测器23接收；射向凹球面反射镜21的荧光经过反射后，沿原路返回经第一焦点射向椭球面反射镜22后，再经过椭球面反射镜22的反射也通过轴向通孔211会聚到第二焦点处，进而被荧光检测器23接收。如上所述，本发明采用反射式荧光收集装置，相比现有的透射式荧光收集装置，适用范围更广，荧光信号收集效率更高，有利于极微弱荧光信号的收集，从而提升检测结果的准确度。
应了解地，轴向通孔211的直径应至少满足从椭球面反射镜22边缘反射的荧光能够通过轴向通孔211会聚到第二焦点处，这是本领域技术人员能够考虑到的要求，并不用于限制本发明。
根据本发明的一个或多个实施方式，激光器可选用飞秒脉冲激光器，更具体地，可以选用掺钛蓝宝石激光器，其脉冲宽度为100飞秒左右。使用飞秒超短脉冲作为激发光源，超短脉冲与大气样品作用时间极短，次生活性物质不会被激发，从而避免干扰原有的活性物质检测，从而提升检测结果的准确度。
根据本发明的一个或多个实施方式，凹球面反射镜21和椭球面反射镜22分别设置在圆柱套筒(图中未示出)的两端，用以精确保证两面反射镜同轴及镜间距。圆柱套筒开设有两对小孔，其中一对小孔供激光束穿过，另一对小孔供大气样品束穿过。
根据本发明的一个或多个实施方式，凹球面反射镜21和椭球面反射镜22均镀有宽带介电质镀膜。其中紫外波段的介电质镀膜的反射率大于90％，有利于极微弱的荧光信号的收集。并且在现有技术中，镀膜属于比较常规的技术，容易操作，并且本领域技术人员可以根据实际需要选择不同波段的镀膜。
根据本发明的一个或多个实施方式，荧光检测器23可以为光谱仪、光电倍增管或光子计数器，从而能够实现荧光光谱的采集、大气样品中活性自由基的定量分析等功能。荧光检测器23的选择及其连接方式是本领域技术人员的常规技术，在此不多赘述，并且并不用于限制本发明。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (6)

1.一种大气活性自由基的激光诱导荧光检测系统，其特征在于，所述激光诱导荧光检测系统包括：
激光器，其发射激光束；
大气样品束；
凹球面反射镜，其镜面中心设有轴向通孔，所述轴向通孔具有位于所述凹球面反射镜的镜面的入口端和位于所述凹球面反射镜的背面的出口端；
椭球面反射镜，其镜面与所述凹球面反射镜的镜面同轴相向设置，所述椭球面反射镜具有靠近其镜面的第一焦点和远离其镜面的第二焦点，所述第一焦点与所述凹球面反射镜的球心重合，所述第二焦点位于所述轴向通孔的出口端；以及
荧光检测器，其设置在所述凹球面反射镜的背面，且位于所述轴向通孔的出口端附近；
其中，所述激光束、所述大气样品束与所述椭球面反射镜的光轴相互垂直相交于所述第一焦点。
2.根据权利要求1所述的大气活性自由基的激光诱导荧光检测系统，其特征在于，所述激光器为飞秒脉冲激光器。
3.根据权利要求1所述的大气活性自由基的激光诱导荧光检测系统，其特征在于，所述激光诱导荧光检测系统还包括：
圆柱套筒，所述凹球面反射镜和所述椭球面反射镜分别设置在所述圆柱套筒的两端，所述圆柱套筒开设有两对小孔，其中一对小孔供所述激光束穿过，另一对小孔供所述大气样品束穿过。
4.根据权利要求1所述的大气活性自由基的激光诱导荧光检测系统，其特征在于，所述凹球面反射镜和所述椭球面反射镜为宽带介电质镀膜反射镜。
5.根据权利要求1所述的大气活性自由基的激光诱导荧光检测系统，其特征在于，所述荧光检测器为光谱仪、光电倍增管或光子计数器。
6.根据权利要求1所述的大气活性自由基的激光诱导荧光检测系统，其特征在于，所述激光器为掺钛蓝宝石激光器。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105300952A (zh) * 2015-12-02 2016-02-03 南京先进激光技术研究院 大气oh自由基测量系统和方法
CN106770071A (zh) * 2016-11-29 2017-05-31 中国科学院合肥物质科学研究院 一种自由基的测量系统及方法
CN106970461A (zh) * 2017-06-02 2017-07-21 哈尔滨工业大学 基于椭球面反射镜的全内反射荧光显微成像装置
WO2018076244A1 (zh) * 2016-10-27 2018-05-03 西安精英光电技术有限公司 一种基于椭球面反射镜的生物荧光采集结构及采集方法
CN108593631A (zh) * 2018-06-07 2018-09-28 华中科技大学 一种气溶胶辅助激光探针检测分子自由基光谱的方法
CN114994008A (zh) * 2022-08-05 2022-09-02 北京大学 检测气体中羟基自由基含量的系统
CN115015210A (zh) * 2022-08-05 2022-09-06 北京大学 检测气体中羟基自由基含量的方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0316171A1 (en) * 1987-11-10 1989-05-17 The Secretary of State for Defence in Her Britannic Majesty's Government of the United Kingdom of Great Britain and Particle asymmetry analyser
JPH0927484A (ja) * 1995-03-22 1997-01-28 Hyundai Electron Ind Co Ltd エッチング副産物に対するモニタリング方法及びその装置
JPH1019779A (ja) * 1996-06-28 1998-01-23 Shimadzu Corp 微弱蛍光測定装置
WO2003085387A1 (en) * 2002-04-04 2003-10-16 Biomed Photonics Co., Ltd. An apparatus for the detection of laser-induced epifluorescence
CN2786619Y (zh) * 2005-05-20 2006-06-07 中国科学院安徽光学精密机械研究所 单粒子气溶胶紫外荧光分析光学测量装置
CN101939814A (zh) * 2007-12-13 2011-01-05 百维吉伦特系统有限公司 通过同时的尺寸/荧光测量进行的病原体检测
CN102253021A (zh) * 2011-05-03 2011-11-23 杭州电子科技大学 一种线形激光光束增强型重金属含量检测方法
CN202471593U (zh) * 2012-02-16 2012-10-03 无锡迈通科学仪器有限公司 基于发光二极管的荧光微生物检测仪
CN103674911A (zh) * 2013-12-02 2014-03-26 中国科学院安徽光学精密机械研究所 一种用于大气HOx自由基实时测量的荧光池
CN104655601A (zh) * 2015-02-03 2015-05-27 中国科学院合肥物质科学研究院 用于气体扩张激光诱导荧光技术测量oh自由基定标系统

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0316171A1 (en) * 1987-11-10 1989-05-17 The Secretary of State for Defence in Her Britannic Majesty's Government of the United Kingdom of Great Britain and Particle asymmetry analyser
JPH0927484A (ja) * 1995-03-22 1997-01-28 Hyundai Electron Ind Co Ltd エッチング副産物に対するモニタリング方法及びその装置
JPH1019779A (ja) * 1996-06-28 1998-01-23 Shimadzu Corp 微弱蛍光測定装置
WO2003085387A1 (en) * 2002-04-04 2003-10-16 Biomed Photonics Co., Ltd. An apparatus for the detection of laser-induced epifluorescence
CN2786619Y (zh) * 2005-05-20 2006-06-07 中国科学院安徽光学精密机械研究所 单粒子气溶胶紫外荧光分析光学测量装置
CN101939814A (zh) * 2007-12-13 2011-01-05 百维吉伦特系统有限公司 通过同时的尺寸/荧光测量进行的病原体检测
CN102253021A (zh) * 2011-05-03 2011-11-23 杭州电子科技大学 一种线形激光光束增强型重金属含量检测方法
CN202471593U (zh) * 2012-02-16 2012-10-03 无锡迈通科学仪器有限公司 基于发光二极管的荧光微生物检测仪
CN103674911A (zh) * 2013-12-02 2014-03-26 中国科学院安徽光学精密机械研究所 一种用于大气HOx自由基实时测量的荧光池
CN104655601A (zh) * 2015-02-03 2015-05-27 中国科学院合肥物质科学研究院 用于气体扩张激光诱导荧光技术测量oh自由基定标系统

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RODAT AUDREY ET AL.: "An ellipsoidal mirror for detection of laser-induced fluorescence in capillary electrophoresis system: Applications for labelled antibody analysis", 《ELECTROPHORESIS》 *
YAO MANWEN ET AL.: "A laser-induced fluorescence biosensor by using ellipsoidal reflector", 《OPTICS AND LASER TECHNOLOGY》 *
任信荣等: "OH自由基绝对标定系统的建立和研究", 《环境科学学报》 *
任信荣等: "利用激光诱导荧光技术测量大气氢氧自由基的研究进展", 《环境科学进展》 *
任信荣等: "激光诱导荧光技术测量OH自由基的建立和研究", 《光谱实验室》 *
楼晟荣: "大气环境中OH自由基反应活性的检测技术", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105300952A (zh) * 2015-12-02 2016-02-03 南京先进激光技术研究院 大气oh自由基测量系统和方法
CN105300952B (zh) * 2015-12-02 2018-05-25 南京先进激光技术研究院 大气oh自由基测量系统和方法
WO2018076244A1 (zh) * 2016-10-27 2018-05-03 西安精英光电技术有限公司 一种基于椭球面反射镜的生物荧光采集结构及采集方法
CN106770071A (zh) * 2016-11-29 2017-05-31 中国科学院合肥物质科学研究院 一种自由基的测量系统及方法
CN106970461A (zh) * 2017-06-02 2017-07-21 哈尔滨工业大学 基于椭球面反射镜的全内反射荧光显微成像装置
CN106970461B (zh) * 2017-06-02 2019-04-05 哈尔滨工业大学 基于椭球面反射镜的全内反射荧光显微成像装置
CN108593631A (zh) * 2018-06-07 2018-09-28 华中科技大学 一种气溶胶辅助激光探针检测分子自由基光谱的方法
CN108593631B (zh) * 2018-06-07 2020-07-14 华中科技大学 一种气溶胶辅助激光探针检测分子自由基光谱的方法
CN114994008A (zh) * 2022-08-05 2022-09-02 北京大学 检测气体中羟基自由基含量的系统
CN115015210A (zh) * 2022-08-05 2022-09-06 北京大学 检测气体中羟基自由基含量的方法

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