CN106706574B - 一种弱荧光的探测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种弱荧光的探测装置。可以精准的探测弱荧光信号的波长和单条谱线的时间分辨。包括一个激发光源，两个光源光全反镜，两个光阑，在两个光阑中间是样品池，光阑的中心和样品池的两端圆形窗口的中心重合，样品池是一个在侧面对称位置开了两个窗口的腔体。在第二块平行光管光高反镜和样品池的中间有一个凸透镜。在平行光管光聚焦的过程中保证光在样品池侧面窗口的位置的光斑的大小和样品池的侧面窗口的大小相同。在平行光管光出射的这一侧窗口后面摆放一组透镜，一个凸透镜放置于单色仪出口狭缝后面，用这个凸透镜将穿过单色仪的光调到探测装置的响应区域。该装置可以显著地提高弱信号的信噪比和分辨率。

Description

一种弱荧光的探测装置
技术领域
本发明为一种探测弱荧光的装置。针对一些非常弱的荧光，(如一些原子自发辐射的荧光信号)可以让荧光经过单色仪测试其波长分辨和单条谱线的时间分辨。对于荧光信号的信噪比和分辨率的提升非常有效。
背景技术
弱荧光信号的单条谱线的探测是一个比较困难的问题，因为对于这样的信号经过单色仪之后通常都会变得更加弱，探测器很难探测到经过单色仪之后的单条荧光谱线的信号。
另外一种测试手段是采用灵敏探测器前面加滤波片的方式，但是这种方法的弊端是显而易见的。因为滤波片的过滤效果很难达到百分之百，所以很难说是否有光源散射的光信号透过滤波片引起探测器响应，这种影响在光源和荧光波长较为接近时更加显著。
除此之外，对于荧光谱线比较多的体系，需要更多的滤波片，而如果荧光谱线中有几条线比较接近的时候，滤波片也很难分离彻底。
发明内容：
针对上述问题，提出了一种利用平行光管来准直荧光信号，让准直光通过单色仪，最后在单色仪后面的探测器上测荧光的波长和时间分辨信号的装置。
本发明涉及一个激发光源，两个光源光全反镜，两个光阑，在两个光阑中间是样品池，光阑的中心和样品池的两端圆形窗口的中心重合，样品池是一个在侧面对称位置开了两个窗口的腔体。在第二块平行光管光高反镜和样品池的中间有一个凸透镜，使得平行光管的光在池子内的焦点正好位于光源的光束中间，这样平行光管光很好地模拟了在焦点附近的物质受光源激发之后的荧光。
在平行光管光聚焦的过程中保证光在样品池侧面窗口的位置的光斑的大小和样品池的侧面窗口的大小相同，因为样品池是对称的，所以样品池另外一侧的侧窗位置的光斑大小也会和侧窗的大小相同。这样使得产生的荧光充分得到利用，会使得信噪比和分辨率提高。在平行光管光出射的这一侧窗口后面摆放一组透镜，通过这一组透镜将模拟荧光的平行光管光调进单色仪入口狭缝中。一个凸透镜放置于单色仪出口狭缝后面，用这个凸透镜将穿过单色仪的光调到探测装置的响应区域。
附图说明
图1为本发明的装置示意图，图中：1-光源，2-光源光高反镜，3-光源光高反镜，4-光阑，5-平行光管，6-平行光管光高反镜，7-平行光管光高反镜，8-凸透镜，9-凸透镜，10-凸透镜，11-单色仪，12-凸透镜，13，检测装置(一般采用PMT，APD等)，14-样品池。
图2为本发明的光路图，图中：：1-光源，2-光源光高反镜，3-光源光高反镜，4-光阑，5-平行光管，6-平行光管光高反镜，7-平行光管光高反镜，8-凸透镜，9-凸透镜，10-凸透镜，11-单色仪，12-凸透镜，13，检测装置(一般采用PMT，APD等)，14-样品池。
具体实施方式
本发明先采用两个光源光高反镜将光调入两个光阑中，光阑的中心与样品池窗口的中心重合。通过两个平行光管光高反镜将平行光管光的传播方向和光源光的传播方向垂直，利用一块凸透镜将平行光聚焦，使其焦点正好位于光源光束中间。保证平行光在经过透镜聚焦之后传播到样品侧面池窗口位置的光斑大小和样品池的窗口大小相同，因为样品池是对称的，所以可以保证平行光经过焦点之后再经过另外一块窗口位置的光斑大小和样品池的窗口大小一样。从而使得荧光的收集效率达到最大。而让焦点正好在光源光的中心可以使得平行光管光非常好地模拟了在焦点附近的物质受光源激发之后的荧光。在样品池的的出射侧窗后面摆放一组透镜组，使得准直光通过单色仪狭缝。经过单色仪之后，在输出狭缝后面加一块透镜将准直光调到检测装置的有效区域，若要检测荧光的波长分辨探测装置可以采用ICCD，而探测单条谱线的时间分辨则可以采用PMT。
本发明在探测Xe的亚稳态的荧光谱线中对于信噪比提升作用显著。激发光源采用的是固体激光器泵浦染料激光器，再经过倍频之后(249.5649nm，能量约0.6mJ)利用双光子泵浦使得Xe激发到p5能级，之后观测p5-s4(828.2nm)，p6-s4(895.5nm)，p6-s5(823.4nm)，p7-s4(916.5nm)，p7-s5(841.1nm)，p8-s5(882.2nm)，p9-s4(992.6nm)，p9-s5(904.8nm)，p10-s5(980.2nm)这九条荧光谱线。其中不乏有823.4nm和828.2nm这样很难用滤波片分开的谱线。这九条谱线的时间分辨可以全部探测到，其中最强的荧光谱线823.4nm的强度可以达到450mv(探测器是APD120)。若不采用本装置，经过单色仪之后完全探测不到信号。同时滤波片也很难分开823.4nm和828.2nm的信号并且保证完全滤去杂散光。

Claims (6)

1.一种弱荧光的探测装置，其特征是：包括激发光源、样品池、平行光发生装置、凸透镜A、凸透镜B、单色仪、凸透镜D、检测装置；样品池是一个密闭容器，在密闭容器的上、下、左、右四个侧壁分别设有透明窗口；上、下两个侧壁的透明窗口对称设置，左、右两个侧壁的透明窗口对称设置；激发光源发出的光依次经过左侧透明窗口、右侧透明窗口；平行光发生装置发出的平行光依次经过凸透镜A聚焦、下侧透明窗口、上侧透明窗口、凸透镜B聚焦到单色仪入口狭缝中，单色仪分出的单色光经出口狭缝和凸透镜D聚焦到检测装置的响应区域；平行光经凸透镜A聚焦的焦点在样品池中激发光源光的光路上。
2.根据权利要求1所述的弱荧光的探测装置，其特征是：在平行光高反镜后面是一块凸透镜A，其作用是将平行光管光聚焦，并且其焦点在激发光的中心；这样经过焦点之后平行光迅速发散，可以模拟发散的荧光信号。
3.根据权利要求1所述的弱荧光的探测装置，其特征是：可以模拟弱信号的传播路径，显著提高信噪比和分辨率。
4.根据权利要求1所述的弱荧光的探测装置，其特征是：激发光源发出的光首先经过光源光高反镜A和光源光高反镜B反射后，依次经过左侧光阑、左侧透明窗口、右侧透明窗口、右侧光阑。
5.根据权利要求1所述的弱荧光的探测装置，其特征是：平行光发生装置发出的平行光首先经过平行光高反镜A和平行光高反镜B反射后，依次经过凸透镜A聚焦、下侧透明窗口、上侧透明窗口、凸透镜B聚焦到单色仪中。
6.根据权利要求1所述的弱荧光的探测装置，其特征是：凸透镜B与单色仪之间设有凸透镜C；透过上侧透明窗口的平行光依次经过凸透镜B和凸透镜C聚焦到单色仪中。
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