CN105973855A - 红外可见光荧光检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种红外可见光荧光检测系统，涉及检测仪器技术领域，包括按照光路依次设置的激发光装置、样品池和检测装置，激发光装置包括可以发出红外光和可见光的光源、可调单色器，可调单色器用于调整激发光的波长，检测装置包括光检测机构和光电转换机构，光检测机构包括用于检测红外光的第一光检测器、用于检测可见光的第二光检测器和用于切换第一光检测器和第二光检测器的切换组件。该系统可以实现宽波长范围的荧光检测，其可适用于PCR仪，在保证溶液浓度检测结果精确度的同时，提高了检测范围。
Description
技术领域
本发明涉及检测仪器技术领域，具体涉及一种红外可见光荧光检测系统。
背景技术
某些物质吸收了与它本身特征频率相同的光线以后，原子中的某些电子从基态中的最低振动能级跃迁到较高的某些振动能级。电子在同类分子或其他分子中撞击，消耗了相当的能量，从而下降到第一电子激发态中的最低振动能级，能量的这种转移形式称为无辐射跃迁。由最低振动能级下降到基态中的某些不同能级，同时发出比原来吸收的频率低、波长长的一种光，就是荧光。
随着生物荧光成像技术的发展，越来越多的荧光检测仪被用于食品安全、工业检测、药物研发和疾病诊断等领域。另外，在生物医学领域的PCR(聚合酶链反应)仪也可以利用荧光检测自动、快速实现对靶基因浓度的检测。
现有的荧光检测仪一般是利用紫外光作为激发光照射样品，然后利用光检测器接收样品发射的可见荧光，并检测该荧光的强度，然后利用荧光强度定量计算溶液中的荧光物质浓度。但是，由于仅能使用紫外线作为激发光，因此其适用范围较窄。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于现有的荧光检测仪因仅能使用紫外光作为激发光导致其适用范围窄。
为此，本发明提供了如下技术方案：
一种红外可见光荧光检测系统，包括按照光路依次设置的激发光装置、样品池和检测装置，激发光装置包括可以发出红外光和可见光的光源、可调单色器，可调单色器用于调整激发光的波长，检测装置包括光检测机构和光电转换机构，光检测机构包括用于检测红外光的第一光检测器、用于检测可见光的第二光检测器和用于切换第一光检测器和第二光检测器的切换组件。
优选地，检测装置还包括设置在光检测机构之前的可调光学过滤机构，可调光学过滤机构用于滤除波长与荧光波长不一致的干扰光。
优选地，可调单色器包括第一狭缝、第一球面反射镜、第一可调反射光栅、第二狭缝、第二球面反射镜、第二可调反射光栅和第三狭缝，第一球面反射镜用于将从第一狭缝入射的光源的光反射到第一可调反射光栅、和将从第一可调反射光栅反射回来的光会聚到第二狭缝，第二球面反射镜用于将从第二狭缝射入的光反射到第二可调反射光栅、和将从第二可调反射光栅反射回来的光会聚到第三狭缝。
优选地，可调光学过滤机构包括第一分光组件和/或第二分光组件，第一分光组件包括按照光路依次设置的第一入射狭缝、第一入射准直镜、第一棱镜、第一出射准直镜和第一出射狭缝；第二分光组件包括按照光路依次设置的第二入射狭缝、第二入射准直镜、第二光栅、第二出射准直镜和第二出射狭缝。
优选地，可调光学过滤机构包括滤光片转盘、传动机构和电机，滤光片转盘上设有多个不同波长的滤光片，电机通过传动机构带动滤光片转盘转动。
优选地，光源包括卤钨灯和氙灯以及切换电路，或包括多个发光二极管以及切换电路，多个二极管发出的光波长不同。
优选地，第一光检测器为硫化铅检测器，第二光检测器为InGaAs检测器。
优选地，切换组件包括反光镜，用于将射向第一光检测器的荧光反射至第二光检测器，或用于将射向第二光检测器的荧光反射至第一光检测器。
优选地，切换组件包括光检测器转盘，第一光检测器和第二光检测器设置于光检测器转盘上。
优选地，切换组件包括积分球，第一光检测器和第二光检测器的入射面面向积分球的内壁面且不与荧光的入射口直接相对。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提供的红外可见光荧光检测系统，通过在一台仪器上设置可以发出红外光和可见光的光源以及用于检测红外光的第一光检测器、用于检测可见光的第二光检测器和切换组件实现了宽波长范围的荧光检测。而且，针对不同的荧光激发需求选用不同的光源以及针对不同的荧光波长选用不同的光检测器可以大大提高荧光检测的精度。当该系统用于PCR仪或用于定量检测其他溶液浓度时，可以保证浓度检测结果的精确度，同时配合多种荧光染色剂可以大大提升荧光检测的适用范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中红外可见光荧光检测系统的结构框图；
图2为本发明实施例1中可调单色器的结构示意图；
图3为本发明实施例1中第一分光组件的结构示意图；
图4为本发明实施例1中第二分光组件的结构示意图；
图5为本发明实施例1中切换组件切换原理示意图。
附图标记：1-激发光装置，10-聚光部件，11-光源，12-可调单色器，1211-第一狭缝，1212-第一球面反射镜，1213-第一可调反射光栅，1214-第二狭缝，1215-第二球面反射镜，1216-第二可调反射光栅，1217-第三狭缝，2-样品池，3-检测装置，31-可调光学过滤机构，311-第一分光组件，3111-第一入射狭缝，3112-第一入射准直镜，3113-第一棱镜，3114-第一出射准直镜，3115-第一出射狭缝，312-第二分光组件，3121-第二入射狭缝，3122-第二入射准直镜，3123-第二光栅，3124-第二出射准直镜，3125-第二出射狭缝，32-光检测机构，321-第一光检测器，322-切换组件，323-第二光检测器，33-光电转换机构。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种红外可见光荧光检测系统，可以适用于PCR仪，包括按照光路依次设置的激发光装置1、样品池2和检测装置3，激发光装置1包括可以发出红外光和可见光的光源11、可调单色器12，可调单色器12用于调整激发光的波长，检测装置3包括光检测机构32和光电转换机构33，光检测机构32包括用于检测红外光的第一光检测器321、用于检测可见光的第二光检测器323和用于切换第一光检测器321和第二光检测器323的切换组件322。
具体地，光源11包括卤钨灯和氙灯以及切换电路，或包括多个发光二极管以及切换电路，多个二极管发出的光波长不同。卤钨灯用于提供可见光波段的激发光，氙灯用于提供红外波段的激发光。不同的发光二极管可以发出波长不同的光，因此本实施例可以使用各种不同的发光二极管组合作为宽波长光源。另外，光源11发出的光一般比较发散，本实施例在光源11与可调单色器12之间还设置了聚光部件10，用于将光源11的光会聚到可调单色器12的光路入口。
本实施例提供的红外可见光荧光检测系统，通过在一台仪器上设置可以发出红外光和可见光的光源11以及用于检测红外光的第一光检测器321、用于检测可见光的第二光检测器323和切换组件322实现了宽波长范围的荧光检测。而且，针对不同的荧光激发需求选用不同的光源以及针对不同的荧光波长选用不同的光检测器可以大大提高荧光检测的精度。当该系统用于PCR仪或用于定量检测其他溶液浓度时，可以保证浓度检测结果的精确度。
作为优选的实施方式，检测装置3还包括设置在光检测机构32之前的可调光学过滤机构31，可调光学过滤机构31用于滤除波长与荧光波长不一致的干扰光。
本实施例提供的红外可见光荧光检测系统，其可调光学过滤机构31用于滤除透射过样品池2的激发光以及其他干扰光，从而进一步提升了该荧光检测系统的精度。
作为可选的实施方式，如图2所示，可调单色器12包括第一狭缝1211、第一球面反射镜1212、第一可调反射光栅1213、第二狭缝1214、第二球面反射镜1215、第二可调反射光栅1216和第三狭缝1217，第一球面反射镜1212用于将从第一狭缝1211射入的光源11的光反射到第一可调反射光栅1213、和将从第一可调反射光栅1213反射回来的光会聚到第二狭缝1214，第二球面反射镜1215用于将从第二狭缝1214射入的光反射到第二可调反射光栅1216、和将从第二可调反射光栅1216反射回来的光会聚到第三狭缝1217。
本实施例提供的红外可见光荧光检测系统，其可调单色器12采用两个可调反射光栅进行两次分光，减少了激发光中的杂散光。且使用该两个可调反射光栅可以获取不同波长的激发光。
作为具体的实施方式，可调光学过滤机构31包括第一分光组件311和/或第二分光组件312。如图3所示(仅为示意图，不作为各部件形状及相对位置关系的限制)第一分光组件311包括按照光路依次设置的第一入射狭缝3111、第一入射准直镜3112、第一棱镜3113、第一出射准直镜3114和第一出射狭缝3115。如图4所示(仅为示意图，不作为各部件形状及相对位置关系的限制)，第二分光组件312包括按照光路依次设置的第二入射狭缝3121、第二入射准直镜3122、第二光栅3123、第二出射准直镜3124和第二出射狭缝3125。在其他的具体实施方式中，可调光学过滤机构31可包括串联的第一分光组件311和第二分光组件312。在本实施例中，虽然可通过切换电路选择光源11中的不同发光体以满足荧光激发需求，但是不同发光体发出的光波长都比较宽，而一种荧光染色剂一般只吸收一种波长的激发光，所以本实施例设置了第一可调光学过滤机构31来选出荧光染色剂对应波长的光作为激发光，滤除其他波长的光。
上述第一分光组件311为棱镜分光组件，第一入射狭缝3111为一定宽度的长条形通光孔，作为该分光组件的入射光通道。第一入射狭缝3111的宽度与第一棱镜3113以及其他光路结构一起决定了该分光组件的光谱带宽。第一入射准直镜3112用于将通过第一入射狭缝3111射入的入射光变为平行光照射到第一棱镜3113。该第一棱镜3113为分光元件，利用其色散机理进行分光。第一出射准直镜3114用于将经第一棱镜3113分光的平行光会聚于第一出射狭缝3115。
上述第二分光组件312为光栅分光组件，第二入射狭缝3121也为一定宽度的长条形通光孔，作为第二分光组件312的入射光通道。第二入射准直镜3122用于将通过第二入射狭缝3121射入的入射光变为平行光照射到第二光栅3123，该第二光栅3123为分光元件，利用其衍射干涉原理进行分光，第二出射准直镜3124用于将经第二光栅3123分光的平行光会聚于第二出射狭缝3125。
对于将串联的第一分光组件311和第二分光组件312作为可调单色器12的实施例中，经过两次分光，可大大增大激发光装置1发出的激发光纯度，即激发光中很少有荧光染色剂所需波长光以外的杂光。
作为可选的实施方式，第一光检测器321为硫化铅检测器，优选为低温恒温硫化铅检测器，第二光检测器323为InGaAs检测器。在其他的具体实施方式中，第一光检测器321也可以是其他光检测器，或者包括多个光检测器，各个光检测器对红外光中的不同波段敏感度不一样。同样地，第二光检测器323也可以是其他可见光检测器，或者包括多个可见光检测器，各个可见光检测器对可见光中的不同波段光敏感度不一样。
进一步地，如图5所示(仅为原理示意图，不作为各部件形状及相对位置关系的限制)，切换组件322包括反光镜，用于将射向第一光检测器321的荧光反射至第二光检测器323，或用于将射向第二光检测器323的荧光反射至第一光检测器321。
虽然光检测器的检测波长具有一定的宽度，但是光检测器对不同波长的光敏感度不一样。只有利用对一定波长敏感度高的光检测器来检测对应波长的光，才能保证光强检测的准确度。因此，本实施例设置有多个光检测器，然后根据发射荧光的光强来选用合适的光检测器，从而保证了光检测的准确性。使用反光镜来切换光检测器，结构简单，易于实现，方便操作。
实施例2
本施例提供一种红外可见光荧光检测系统，与上述实施例1的区别在于：
可调光学过滤机构31包括滤光片转盘、传动机构和电机，滤光片转盘上设有多个不同波长的滤光片，电机通过传动机构带动滤光片转盘转动。
本实施例通过滤光片来滤除发射荧光中的干扰光。且将滤光片设置在滤光片转盘上，通过转动转盘就可以实现滤光片的切换，结构简单、操作方便。
实施例3
本施例提供一种红外可见光荧光检测系统，与上述实施例1和2的区别在于：
切换组件322包括光检测器转盘，第一光检测器321和第二光检测器323设置于光检测器转盘上。
本实施例通过设置光检测器转盘来切换光检测器，结构简单操作方便。该光检测器转盘可手动转动，也可以由电机带动转动。
实施例4
本施例提供一种红外可见光荧光检测系统，与上述实施例1-3的区别在于：
切换组件322包括积分球，第一光检测器321和第二光检测器323的入射面面向积分球的内壁面且不与荧光的入射口直接相对。
本实施例通过积分球来实现不同光检测器对不同的波长荧光的检测，由于不需要可动的部件来转变光路或者切换光检测器，因此其可靠性高。另外，还可以同时使用多个光检测器来进行荧光强度的检测，然后选择检测结果最可靠的荧光强度来完成结果分析。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种红外可见光荧光检测系统，包括按照光路依次设置的激发光装置(1)、样品池(2)和检测装置(3)，其特征在于，所述激发光装置(1)包括可以发出红外光和可见光的光源(11)、可调单色器(12)，所述可调单色器(12)用于调整激发光的波长，所述检测装置(3)包括光检测机构(32)和光电转换机构(33)，所述光检测机构(32)包括用于检测红外光的第一光检测器(321)、用于检测可见光的第二光检测器(323)和用于切换所述第一光检测器(321)和所述第二光检测器(323)的切换组件(322)。
2.根据权利要求1所述的红外可见光荧光检测系统，其特征在于，所述检测装置(3)还包括设置在所述光检测机构(32)之前的可调光学过滤机构(31)，所述可调光学过滤机构(31)用于滤除波长与荧光波长不一致的干扰光。
3.根据权利要求1或2所述的红外可见光荧光检测系统，其特征在于，所述可调单色器(12)包括第一狭缝(1211)、第一球面反射镜(1212)、第一可调反射光栅(1213)、第二狭缝(1214)、第二球面反射镜(1215)、第二可调反射光栅(1216)和第三狭缝(1217)，所述第一球面反射镜(1212)用于将从所述第一狭缝(1211)入射的所述光源(11)的光反射到所述第一可调反射光栅(1213)、和将从所述第一可调反射光栅(1213)反射回来的光会聚到所述第二狭缝(1214)，所述第二球面反射镜(1215)用于将从所述第二狭缝(1214)射入的光反射到所述第二可调反射光栅(1216)、和将从所述第二可调反射光栅(1216)反射回来的光会聚到所述第三狭缝(1217)。
4.根据权利要求2所述的红外可见光荧光检测系统，其特征在于，所述可调光学过滤机构(31)包括第一分光组件(311)和/或第二分光组件(312)，所述第一分光组件(311)包括按照光路依次设置的第一入射狭缝(3111)、第一入射准直镜(3112)、第一棱镜(3113)、第一出射准直镜(3114)和第一出射狭缝(3115)；所述第二分光组件(312)包括按照光路依次设置的第二入射狭缝(3121)、第二入射准直镜(3122)、第二光栅(3123)、第二出射准直镜(3124)和第二出射狭缝(3125)。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的红外可见光荧光检测系统，其特征在于，所述可调光学过滤机构(31)包括滤光片转盘、传动机构和电机，所述滤光片转盘上设有多个不同波长的滤光片，所述电机通过所述传动机构带动所述滤光片转盘转动。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的红外可见光荧光检测系统，其特征在于，所述光源(11)包括卤钨灯和氙灯以及切换电路，或包括多个发光二极管以及切换电路，所述多个二极管发出的光波长不同。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的红外可见光荧光检测系统，其特征在于，所述第一光检测器(321)为硫化铅检测器，所述第二光检测器(323)为InGaAs检测器。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的红外可见光荧光检测系统，其特征在于，所述切换组件(322)包括反光镜，用于将射向所述第一光检测器(321)的荧光反射至所述第二光检测器(323)，或用于将射向所述第二光检测器(323)的荧光反射至所述第一光检测器(321)。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的红外可见光荧光检测系统，其特征在于，所述切换组件(322)包括光检测器转盘，所述第一光检测器(321)和所述第二光检测器(323)设置于所述光检测器转盘上。
10.根据权利要求1-7中任一项所述的红外可见光荧光检测系统，其特征在于，所述切换组件(322)包括积分球，所述第一光检测器(321)和所述第二光检测器(323)的入射面面向所述积分球的内壁面且不与荧光的入射口直接相对。
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