CN1050089A - 荧光测试的光路设置方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种荧光光度测试光路的设置方法 及其装置，这种荧光测试光路设有一个荧光反射聚光 光路，激发光路和荧光检测光路处于同一光轴上。根 据这一光路设置的方法所设计的光度计装置，包括专 用荧光光度计，荧光-紫外-可见光多功能光分光度 计以及与现有分光光度计配合使用的附件等，具有较 高的荧光效率和荧光测试稳定性，还可扩大分光度计 的使用功能，提高仪器的利用率。

Description

本发明涉及一种荧光光度测试的光路设置方法及光度计装置。

荧光是样品分子受入射光激发后产生的一种发射光，这种发射光向四周散射，所以进行荧光光度测试时，激发光路与荧光检测光路不在同一光轴上，一般成直角。现行的各种荧光光度测试仪器均依此原理设计的，即入射样品的激发光光路与收集荧光的测光光路按直角设置。荧光光度测试的这种传统光路设计原理，其缺点主要由两个方面：其一是荧光效率较低，荧光测光光路只能收集激发光路一侧的部分散射荧光，加之样品本身的荧光强度较弱，所以要求荧光光度计的光源有较强的发射光强度;其二是使荧光光度和分光光度测试难以在同一仪器上进行。众所周知光度测试所需的光源，单色光器，光检测器及记录、显示装置性能类同，就部件的性能而言，荧光光度计和分光光度计的主要差别仅在于比色杯，因为荧光分析仪的激发光光路与荧光收集光路垂直设置，荧光比色杯四周均为透光层，而分光光度比色杯的两个侧壁一般为阻光层，可减少测光干扰。然而现行的荧光光度计和分光光度计为两类独立的仪器，分析功能互不兼容。

本发明的目的首先在于公开一种荧光效率较高的荧光光度测试光路设置方法，以提高荧光光度测试的灵敏度和稳定性，降低设备对激发光强度的要求;本发明的目的还在于根据上述发明目的提供若干种光度计或附件装置设计方案。

本发明采用下述光路设置方法：

将入射样品池的激发光光路和射向荧光单色光器和光检测器的荧光光路置于同一光轴上;样品分子发射的荧光经一反射聚光光路通过荧光单色光器聚焦于光检测器;激发光光路经产生上述聚光光路的聚光装置的中央通光孔入射样品池，并为一个置于样品池后的档光层所阻断。

采用上述光路设置方法，可收集样品池两侧的散射荧光，并将其聚焦于光检测器，其荧光效率显然要比只收集样品池单侧光的传统光路高。由于荧光效率增高，一方面可以提高荧光测试灵敏度，另一方面也为降低对荧光分析设备的激发光强度提供可能。后一特点不但可降低设备的制造成本，而且对提高荧光测试的稳定性也是有益的，因为过强的激发光刺激对样品显然会产生不利影响的。最后采用这种新的光路设置方法，可扩展光度计的分析功能扩散。

所述的荧光聚光光路可以是抛物面反射光路及其类同光路，例如球面镜光路或者是抛物柱面反射光路及其类同光路，例如柱面镜光路。前一种光路适用于样品池较小的场合，后一种用于使用柱形比色杯场合。自然前一种光路的荧光效率要更高些。由于一般光度计使用的光检测器的感光区域不是很小，所以这种感光聚光光路只需要的适度聚焦效果，便可满足使用需要。具有类抛物线截线形状的反射镜均可产生这种光路效果。

上述荧光光度测试的光路设置方法，使下述几种光度计或其附件的设计成为可能。

一种荧光光度计，主要包括光源、激发光单色光器，荧光单色光器、样品池和光检测器，其特点是在激发光单色光器和样品池之间设有一个带中央通光孔的聚光镜，聚光镜的反射面背向激发光单色光器;荧光单色光器和光检测器置于样品池的另一侧的激发光光轴线上，在样品池和荧光单色光器之间设有一阻断激发光的档光层。

激发光穿过聚光镜的中央通孔射向样品池，射出样品池的透射光为档光层阻断。聚光镜将样品分子受激发射的部分荧光反射向光检测器。聚光镜的中央部位本来就是荧光散射强度最弱的区域，而反射镜的其它部位处于较强的荧光散射区域，这些区域的荧光经反射镜聚焦，基本不受样品池和档光层的影响，射向荧光单色光器和光检测器。

一种光度计，具有紫外-可见光分光光度计的机构设置及其结构，其特点是所述光度计的样品池中至少包括一个荧光光度测试样品池机构，该机构与分光光度样品池并列设置。一个带中央通光孔的聚光镜置于样品池的入射光一侧，一个档光板置于荧光样品池的另一侧，聚光镜的反射镜面背向入射光方向。

上述第一种光度计设计方案是对现行荧光光度计的改进。光度计光源、单色器和光检测器等部件的设计可与原光度计一致，以获得较高的荧光测试灵敏度;或者适当降低光源发光强度，这种情况下可在保持仪器灵敏度前提下，提高测试稳定性，同时降低仪器制造成本及使用寿命。

第二种光度计设计方案是对现行紫外-可见光光度计的一种改进，使其成为一种荧光-紫外-可见光多功能光度计。由于荧光测试的激发光一般为可见光和近紫外光，所以，紫外-可见光分光光度计的光源和单色光器能满足荧光测试所需激发光波长的要求。分光光度计光源强度一般较荧光光度计低。本发明在一定程度上缩小了两种分析对光源要求的差距。作为一种新的设计方案，一个独立的多功能光度计产品系列，其光源、单色光器及光检测器等部件的设计自然应该兼顾到两类分析的需要，而不是简单套用原紫外-可见光分光度计设计。

下面提供两种光度计附件设计方案，使用这类附件可将现有分光光度计直接进行荧光光度计测试。

一种矩形柱体样品池，其特点在于柱体内的一侧设有带中央通孔的柱面反射镜，在另一侧柱壁中央设有纵向条状档光层。这一条状档光层可用档光材料直接附在该侧柱壁外侧中央而制成。另一种方案是该侧柱壁自身用两种不同材料制成，中央纵向条状区用档光材料制作，两边区域用透光材料制作。

这种样品池可直接作为现有分光光度计的荧光测试附件，将其替代分光测试样品池，即可在分光光度计上进行荧光光度测定。

一种光度计附件，由附件架、流动池、聚光镜、档光板组成，聚光镜、流动池和档光板依次成直线排列，安装在附件架上，聚光镜中央设有入射光通光孔，其反射镜面向着流动池和档光板方向。

这种附件是作为活动池紫外检测仪的荧光测试附件，在现有流动池紫外检测仪上卸下原流动池机构，装上本附件，即可进行荧光分析。

考虑到现行这类紫外检测仪器的单色光器功能较弱，某些场合不能满足荧光分析需要，附件上还可设滤光片。具体方法是在附件架的聚光镜外侧和档光板外侧各设一个滤光片架。使用时可按需要插入滤光片。

上述四种装置中所涉及的聚光镜，除具体标明外，均可采用旋转抛物镜及其类同反射镜，或抛物柱面镜及其类同反射镜。由于聚光镜处理的荧光一般为可见光，所以对其制作材料无多限制，可用光学玻璃反射镜，也可用抛光金属反射镜。自然，将聚光镜置于样品池内部时不宜使用抛光金属反射镜。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明提供的一种新型荧光光度计机构和光路设置示意图。

图2是荧光-紫外-可见光分光光度计结构示意图。

图3是图2中荧光样品池的A-A剖视图。

图4是内置聚光镜的荧光样品池结构图。

图5是带有滤光片的荧光测试附件结构图。

图1中光源1、激发光单色器2、光栏3、4、荧光单色光器5和光检测器6均为一般荧光光度计常用部件，它们依次成直线排列。样品池7置于光栏3、4中间，在样品池7与光栏3之间设有聚光镜8，该聚光镜8反射镜面向着光检测器6方向，中间开有激发光通光孔10。样品池7的另一侧设有档光板9，其宽度稍大于样品池7的宽度，激发光光路11从光源1出发，经单色光器2过滤，穿过光栏3和聚光镜8，入射样品池7，透过样品池7的光为档光板9阻断。样品分子受激发射的荧光经聚光镜8形成荧光聚光光路12，该光路经单色光器5过滤掉干扰杂波到达光检测器6。

图2中光源1，单色光器2、5，光栏3、4，光检测器6，分光测试样品池13以及池架15，滑槽架14和拉杆16为紫外-可见光分光光度计基本部件，与普通分光光度计不同的是该光度计的池架15内还设有两个荧光样品池7，样品池7的入射光一侧设有带孔10的聚光镜8另一侧设有档光板9。使用时操纵拉杆16，将样品池7定位在光路上可进行荧光测定;将样品池13定位于光路上，即可进行紫外-可见光光度测试。

图3是图2A-A剖视图，聚光镜8，档光板9设在样品池7两侧，样品池7插入池架15内，池架15固定在滑槽架14上，聚光镜8的中央开有通光孔10。

图4是带内置式聚光镜的荧光样品池顶视图。柱面镜置于矩形样品池7内一侧，中央通孔10位于样品池7柱壁中央位置。正对柱面镜7反射镜面的柱壁中央18为档光材料制成，两边17为透光材料制成，在柱面镜8后壁和样品7侧壁间用填充材料填实。

图5是紫外检测仪荧光测试附件结构示意图。图中塑料管接通件19，流动池22，仪器前档板20和附件架21的形状和结构与紫外检测仪样品池架相同，聚光镜8和档光板9分别设在流动池22的前后侧，激发光滤色片架23固定在承装板24上，荧光滤色片架25和档光板9固定在附件架21上。聚光镜8可选抛物面镜。使用时可在滤色片架23或25中插入合适滤色片，以弥补紫外检测仪器单色光器功能的不足。

本发明公开的光路设置方法具有荧光效率高，测试稳定性好等特点，采用这种荧光测试光路设置方法改造现有荧光光度计或分光光度计，结构紧凑，成本低廉，并可充分发挥仪器功能，实现荧光和紫外-可见光分析功能兼容。

Claims (16)

1、一种荧光光度测试光路设置方法，其特征是：

A、入射样品池的激发光光路和射向荧光单色器、光检测器的荧光光路处于同一光轴上。

B、样品分子发射的荧光经反射聚光光路，透过荧光单色光器聚焦于光检测器，

C、激发光光路经产生上述聚光光路的聚光镜中央通孔入射样品池，并为一个置于样品池后的档光层所阻断。

2、根据权利要求1所述的光路设置方法，其特征是所述的荧光光路为抛物面反射光路或抛物柱面反射光路其中的一种。

3、一种荧光光度计，主要包括光源、激发光单色光器，荧光单色光器，样品池和光检测器，其特征是在所述的激发光单色光器和样品池之间设有一个带中央通光孔的聚光镜，聚光镜的反射镜面背向、激发光单色光器，所述的荧光单色光器和光检测器置于样品池另一侧的激发光光轴线上，在样品池和荧光单色光器之间设有一个阻断激发光的档光层。

4、按权利要求3所述的荧光光度计，其特征是所述的聚光镜是抛物面镜或抛物柱面镜其中的一种。

5、按权利要求3或4所述的荧光光度计，其特征是所述的聚光镜是光学玻璃反射镜或抛光金属反射镜其中的一种。

6、一种光度计，具有紫外-可见光度计的机构设置及其结构，其特征是所述光度计的样品池架机构中至少包括一个荧光光度测试样品池机构，该机构包括荧光样品池，聚光镜和档光板，荧光样品池与分光样品池并列排列，聚光镜带中央通孔，置于荧光样品池入射光一侧，档光板置于荧光样品池的另一侧，聚光镜的反射镜面背向入射光方向。

7、按权利要求6所述的光度计，其特征在是所述的聚光镜是抛物面镜或抛物柱面镜其中的一种。

8、按权利要求6或7所述的光度计，其特征是所述的聚光镜是光学玻璃反射镜或抛光金属反射镜其中的一种。

9、按权利要求6所述的光度计，作为荧光-紫外-可见光多功能分光光度测试仪器。

10、一种荧光样品池，外形是矩形柱体，其特征是所述的样品池的柱体内壁一侧设有一个带中央通光孔的聚光镜，聚光镜的通光孔处于柱壁中央位置，聚光镜的反射镜面向着柱体的另一侧壁，在该侧壁的中央设有纵向条状档光层。

11、按权利要求10所述的样品池，其特征是所述的条状档光层是附在柱侧外壁中央的档光材料。

12、按权利要求10所述的样品池，其特征是所述的条状档光层是制作柱壁中央部位的档光材料。

13、按权利要求10、11或12所述的样品池，其特征是所述的聚光镜是光学玻璃柱面反射镜。

14、按权利要求10所述的样品池作为分光光度计的荧光测试附件。

15、一种流动池紫外检测仪附件，其特征是该附件由附件架、流动池、聚光镜、档光板组成，流动池、聚光镜、档光板固定于附件架上，聚光镜具有中央通光孔，设在流动池的入射光路一侧，反射镜面向着流动池方向，档光板设在流动池的另一侧。

16、按权利要求15所述的附件，其特征是所述的附件还设有两个滤光片架，一个是激发光滤光片架，设在聚光镜外侧，另一个是荧光滤光片架，设在档光板的外侧。

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