CN110441278A - 一种使信号倍增的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种使信号倍增的装置及方法，包括：光源、透镜组、激发单色仪、比色皿、发射单色仪、至少一凹面反射镜、激发光汇聚透镜组和信号收集透镜组；光源发出的光依次经过透镜、激发单色仪、激发光汇聚透镜组进入比色皿激发出荧光信号后经过信号收集透镜组及发射单色仪后进入检测器；凹面反射镜设置在激发光光路及信号收集光路之外的其他光路上。利用本申请，可以实现对激发光和荧光信号进行收集利用的功能，能够解决现有技术中激发光的利用率低以及荧光信号收集有限的问题。
Description
技术领域
本申请属于光谱分析技术领域，具体地讲，涉及一种使荧光信号倍增的装置及方法。
背景技术
荧光光谱分析技术广泛应用于生物化学、生物医学、环境化工等领域，荧光分光光度计是测量物质荧光光谱的主要仪器。通过荧光分光光度计来测量透光样品(以下简称样品)的荧光/拉曼信号(以下简称信号)的方法为：把待测样品放入比色皿或者特制的样品架中，激发光汇聚到样品后激发出样品的信号，样品的信号以激发光的汇聚点为中心向外发散，信号光收集透镜组只能在特定的角度内进行信号收集，因此收集到的信号有限，激发光汇聚到样品，然后穿过样品离开样品区域，激发光利用率低。
发明内容
本申请提供了一种使荧光信号倍增的装置及方法，以至少解决现有技术中荧光信号收集有限，激发光利用率低的问题。
根据本申请的一个方面，提供了一种使荧光信号倍增的装置，包括：光源、透镜组、激发单色仪、比色皿、发射单色仪、至少一凹面反射镜、激发光汇聚透镜组和信号收集透镜组；
光源发出的光依次经过透镜、激发单色仪、激发光汇聚透镜组进入比色皿激发出荧光信号后经过信号收集透镜组及发射单色仪后进入检测器；
激发单色仪发射的激发光光路与发射单色仪收集的信号收集光路可以相互垂直；凹面反射镜设置在激发光光路及信号收集光路之外的其他光路上。
在一实施例中，激发光光路穿过比色皿的第一面；信号收集光路穿过比色皿的第二面。
在一实施例中，第一面相对的面所在的光路上设置有一凹面反射镜。凹面反射镜的光轴与所述激发光汇聚透镜组的光轴共线。
在一实施例中，第二面相对的面所在的光路上设置有一凹面反射镜。凹面反射镜的光轴与所述信号收集透镜组的光轴共线。
在一实施例中，在激发光光路及信号收集光路之外的其他光路上均设置有一凹面反射镜。
在一实施例中，发射单色仪连接一检测器，检测器与发射单色仪和信号收集透镜组在同一光路上。
在一实施例中，检测器连接一计算机，检测器将检测结果传输至计算机。
在一实施例中，光源、透镜、激发单色仪与激发光汇聚透镜组在同一光路上。
在一实施例中，凹面反射镜的凹面面向比色皿。
根据本申请的另一方面，还提供了一种使用该装置使信号倍增的工作方法，包括：
利用光源提供光，光经过透镜后汇集进入激发单色仪，激发单色仪发射出激发光，激发光通过激发光汇聚透镜组后汇集入比色皿；
利用激发光激发比色皿中样品放射荧光；
利用凹面反射镜收集穿过比色皿的激发光和荧光，再将收集到的激发光和荧光反射入比色皿中；
利用信号收集透镜组汇聚荧光并汇集进入发射单色仪中；
利用发射单色仪将荧光信号发射进入检测器中进行荧光光谱检测；
利用检测器将检测结果发送至计算机中进行荧光光谱分析。
利用本申请，可以实现对激发光和荧光信号进行收集利用的功能，能够解决现有技术中激发光的利用率低以及荧光信号收集有限的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本申请中使信号倍增的装置的结构图。
图2为本申请中使信号倍增的工作方法具体操作流程图。
附图标号：
1、比色皿的第一面；
2、比色皿的第二面；
3、凹面反射镜；
4、凹面反射镜；
5、透镜组；
6、激发光汇聚透镜组；
7、信号收集透镜组。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
在现有技术中，激发光汇聚到液体内部后激发出液体的荧光/拉曼信号，液体的荧光/拉曼信号以激发光的汇聚点为中心向外发散，信号光收集透镜组只能收集到特定角度的荧光/拉曼信号，收集信号有限，而激发光汇聚到液体中，然后部分激发光会穿过液体造成激发光浪费，利用率低。基于上述问题，本申请提供了一种使信号倍增的装置，如图1所示，包括：光源、透镜组5、激发单色仪、比色皿、发射单色仪、至少一凹面反射镜、激发光汇聚透镜组6和信号收集透镜组7；
光源发出的光依次经过透镜组5、激发单色仪、激发光汇聚透镜组6进入比色皿激发出荧光信号后经过信号收集透镜组7及发射单色仪后进入检测器；
激发单色仪发射的激发光光路与发射单色仪收集的信号收集光路可以相互垂直，也可以呈锐角或钝角；凹面反射镜设置在激发光光路及信号收集光路之外的其他光路上。
在一具体实施例中，光源发射出光信号，光源可以为高压汞蒸气灯、氘灯、氙弧灯、溴钨灯，其中氙弧灯较为常用。
光信号经过透镜组5汇集后射入激发单色仪中，使得激发单色仪从光信号中筛选出特定的激发光，激发光经过激发光汇聚透镜组6汇集后射入比色皿中，比色皿中盛放待测试的液体或固体样品。液体或固体样品中的荧光物质在激发光的照射下发出荧光信号，荧光信号的产生是由在通常状况下处于基态的物质分子吸收激发光后变为激发态，在返回基态的过程中将一部分能量以光的形式放出从而产生荧光信号。
荧光信号穿过信号收集透镜组7射入发射单色仪中，筛选出特定的发射光。一实施例中，可以选用光栅作为发射单色仪。
发射单色仪筛选出的发射光射入检测器中，检测器将发射光信号放大并转为电信号。一实施例中，可以选用光电管、光电倍增管等单点探测器作为检测器，也可以选用CCD、CMOS等阵列探测器作为检测器。
在一实施例中，激发光光路穿过比色皿的第一面1；信号收集光路穿过比色皿的第二面2。
在一具体实施例中，当测试的样品为液体时，激发光光路与信号收集光路垂直以保证收集到的荧光信号最大。
在一实施例中，第一面1相对的面所在的光路上设置有一凹面反射镜。凹面反射镜的光轴与所述激发光汇聚透镜组的光轴共线。
在一具体实施例中，在激发光光路的延长线上，比色皿的另一侧设置有一凹面反射镜3，实现了将穿过比色皿的激发光以及荧光信号收集并反射入比色皿中避免激发光浪费并提升激发光利用率的效果。
在一实施例中，第二面2相对的面所在的光路上设置有一凹面反射镜。凹面反射镜的光轴与所述信号收集透镜组的光轴共线。
在一具体实施例中，在信号收集光光路的延长线上，比色皿相对于信号收集透镜组7的另一侧设置有一凹面反射镜4，实现了将比色皿中激发出的荧光信号收集反射以使荧光信号增强的作用。
在一实施例中，在激发光光路及信号收集光路之外的其他光路上均设置有一凹面反射镜。
在一具体实施例中，在除了激发光光路以及信号收集光光路之外的其他光路上均可设置一凹面反射镜。
在一实施例中，发射单色仪连接一检测器，检测器与发射单色仪和信号收集透镜组7在同一光路上。
在一具体实施例中，不同物质由于分子结构的不同，其激发态能级的分布具有各自不同的特征，这种特征反映在荧光上表现为各种物质都有其特征荧光激发和发射光谱，检测器接收到发射单色仪发送的发射光后，将发射光信号转为电信号。
在一实施例中，检测器连接一计算机，检测器将检测结果传输至计算机。
在一具体实施例中，检测器将电信号(检测结果)发送到计算机，计算机根据电信号来定性地进行物质鉴定。
在一实施例中，光源、透镜5、激发单色仪与激发光汇聚透镜组6在同一光路上。
在一实施例中，凹面反射镜的凹面面向比色皿。
在一具体实施例中，凹面反射镜的凹面朝向比色皿用以收集穿过比色皿的激发光和荧光信号。
本申请还提供了一种使用该装置使信号倍增的工作方法，如图2所示，包括：
S201：光源发出光经过透镜后汇集进入激发单色仪，所述激发单色仪发射出激发光。
S202：所述激发光通过激发光汇聚透镜组后汇集入比色皿，激发所述比色皿中液体放射荧光。
S203：利用凹面反射镜收集穿过比色皿的激发光和荧光，再将收集到的激发光和荧光反射入所述比色皿中。
S204：利用信号收集透镜组汇聚所述比色皿发出的荧光并汇集进入发射单色仪中。
S205：利用发射单色仪将荧光发射至检测器中进行荧光光谱检测。
S206：利用检测器将检测结果发送至计算机中进行荧光光谱分析。
利用本申请，可以实现对激发光和荧光信号进行收集利用的功能，能够解决现有技术中激发光的利用率低以及荧光信号收集有限的问题，实现了激发光和荧光信号的反射汇集并最终实现了荧光信号的放大的作用。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。以上所述仅为本说明书实施例的实施例而已，并不用于限制本说明书实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种使信号倍增的装置，其特征在于，包括：光源、透镜组、激发单色仪、比色皿、发射单色仪、至少一凹面反射镜、激发光汇聚透镜组和信号收集透镜组；
所述光源发出的光依次经过所述透镜、所述激发单色仪、所述激发光汇聚透镜组进入所述比色皿激发出荧光信号后经过所述信号收集透镜组及发射单色仪后进入检测器；
所述凹面反射镜设置在所述激发光光路及信号收集光路之外的其他光路上。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激发光光路穿过所述比色皿的第一面；信号收集光路穿过所述比色皿的第二面。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一面相对的面所在的光路上设置有一所述凹面反射镜，所述凹面反射镜的光轴与所述激发光汇聚透镜组的光轴共线。
4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述第二面相对的面所在的光路上设置有一所述凹面反射镜，所述凹面反射镜的光轴与所述信号收集透镜组的光轴共线。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在所述激发光光路及信号收集光路之外的其他光路上均设置有一所述凹面反射镜。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发射单色仪连接一检测器，所述检测器与所述发射单色仪和所述信号收集透镜组在同一光路上。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述检测器连接一计算机，所述检测器将检测结果传输至所述计算机。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光源、所述透镜组、所述激发单色仪与所述激发光汇聚透镜组在同一光路上。
9.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述凹面反射镜的凹面面向所述比色皿。
10.一种信号倍增方法，应用于权利要求1所述的装置，其特征在于，所述方法包括：
光源发出光经过透镜后汇集进入激发单色仪，所述激发单色仪发射出激发光；
所述激发光通过激发光汇聚透镜组后汇集入比色皿，激发所述比色皿中样品放射荧光；
利用凹面反射镜收集穿过比色皿的激发光和荧光，再将收集到的激发光和荧光反射入所述比色皿中；
利用信号收集透镜组汇聚所述比色皿发出的荧光并汇集进入发射单色仪中；
利用发射单色仪将荧光发射至检测器中进行荧光光谱检测；
利用检测器将检测结果发送至计算机中进行荧光光谱分析。
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