CN1727878A - 一种高亮度发光二极管诱导荧光检测器 - Google Patents

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关亚风
杨丙成
谭峰
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Abstract

本发明一种用高亮度发光二极管为光源的诱导荧光检测器，涉及微量检测技术领域，主要适用于生物、环境和食品监测等领域中的微量样品检测。其由激发光源、透镜组、分束镜、滤光片、光电转换器件和检测池组成，该检测器采用荧光收集光路和激发光路在检测池的同侧且同轴的光学结构；在检测器中分束镜与激发光路和荧光收集光路的轴线成45°角放置。本发明相对于正交式诱导荧光检测器而言具有结构简单、体积小，同时由于该结构可以使用高数值孔径的荧光收集透镜，能得到较高的荧光收集效率。并适用于毛细管电泳、毛细管液相色谱、流动注射和芯片流动分析系统在线检测。

Description

一种高亮度发光二极管诱导荧光检测器
技术领域
本发明涉及微量检测技术领域，是一种发光二极管诱导荧光检测器，主要适用于生物、环境和食品监测等领域中的微量样品检测。
背景技术
荧光检测作为一种光致发光型检测技术具有很高的灵敏度和极高的选择性，在微量和痕量样品检测中应用非常广泛。激发光源作为荧光检测系统的关键部件，常常是该系统最昂贵的部件之一。气体放电灯和激光器是荧光检测应用最为广泛的激发光源。但这种光源都存在尺寸大、能耗高和寿命短等缺点。高亮度发光二极管(LED)作为一种经济的微型光源近年来逐渐引起了人们的关注。高亮度发光二极管具有能耗低(可用电池供电)、输出功率稳定、体积小和极长的工作寿命(＞105小时)等优点，非常适合于微型化的荧光检测系统。目前已有很多关于发光二极管(LED)诱导荧光检测的报道。在以前的报道中，为减少激发光干扰，其光学结构多采用正交式，即激发光路和荧光收集光路相互垂直。尽管该结构在一定程度上可以降低激发光干扰，但其缺点在于结构复杂、体积较大、成本较高。这些缺点决定了正交式光学结构不利于系统的微型化或小型化。另外，受空间位阻的限制，在正交式结构中无法使用大数值孔径的荧光收集透镜，因此其荧光收集效率有限。
发明内容
本发明的目的是提供一种发光二极管诱导荧光检测器，相对于正交式诱导荧光检测器而言，其结构简单、体积小、成本低廉、具有较高的荧光收集效率，并可以与流动分析系统在线联用。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：一种用高亮度发光二极管为光源的诱导荧光检测器，主要由激发光源、透镜组、分束镜、滤光片、光电转换器件和检测池组成，该检测器采用荧光收集光路和激发光路在检测池的同侧且同轴的光学结构；在检测器中分束镜与激发光路和荧光收集光路的轴线成45°角放置。
所述的发光二极管诱导荧光检测器，其在激发光源的光路上，顺序设有光阑、透镜、激发滤光片和分束镜；分束镜与激发光路成45°角设置，激发光路在分束镜上反射或透射后，经物镜聚焦于检测池；检测池内的样品被激发光照射后产生荧光，荧光经物镜收集聚焦成为荧光收集光路，其光路上顺序设有成45°角相交的分束镜，收集滤光片、目镜和光电转换器件；光电转换器件的输出信号经放大器放大，然后输出给记录设备。
所述的发光二极管诱导荧光检测器，其所述物镜为高数值孔径的透镜。
所述的发光二极管诱导荧光检测器，其所述激发光源为高亮度发光二极管(LED)。
所述的发光二极管诱导荧光检测器，其所述光电转换器件为光电倍增管(PMT)、光电池、光电二极管或电荷耦合器件(CCD)。
所述的发光二极管诱导荧光检测器，其所述检测池为毛细管柱上检测池，或用不锈钢、塑料材料制成的柱后检测池或比色皿检测池。
在本发明装置中，激发光路和荧光收集光路集成为一体。因此该结构相对于正交式诱导荧光检测器而言具有结构简单、体积小、成本低等优点；同时由于该结构可以使用高数值孔径的荧光收集透镜，因此具有较高的荧光收集效率。
本发明检测器采用荧光收集光路和激发光路在检测池的同侧且同轴的光学结构。本发明称该结构为共线性或共聚焦式结构。该检测器通过毛细管柱上检测池、柱后检测池或比色皿可以和毛细管电泳、毛细管液相色谱、流动注射、芯片电泳等流动分析系统在线联用。
附图说明
图1为本发明发光二极管诱导荧光检测器的第一种基本结构示意图；
图2为本发明发光二极管诱导荧光检测器的第二种基本结构示意图；
图3为本发明发光二极管诱导荧光检测器用在毛细管电泳检测所得到的谱图。
具体实施例
如图1所示，为本发明发光二极管诱导荧光检测器的第一种基本结构示意图，该检测器采用荧光收集光路和激发光路在检测池的同侧且同轴的光学结构。本发明称该结构为共线性或共聚焦式结构。该检测器主要由激发光源1、透镜组、分束镜5、滤光片、光电转换器件10和检测池7等部分组成。激发光源1为高亮度发光二极管(LED)，其所发射的光轴方向与检测池7平行，在激发光源1的光路上，顺序设有光阑2、透镜3、激发滤光片4和分束镜5；分束镜5与激发光路成45°角设置，激发光路在分束镜5上反射后，改变方向与检测池7垂直，经物镜6聚焦于检测池7。检测池7内的样品被激发光照射后产生荧光，该荧光经物镜6收集聚焦进入收集光路，其光路轴线与检测池7垂直，其光路上顺序设有成45°角相交的分束镜5，收集滤光片8、目镜9和光电转换器件10；光电转化器件10与放大器11连接。分束镜5反射光源波长的光，透射荧光波长的光。
如图2所示，为本发明发光二极管诱导荧光检测器的第二种基本结构示意图，其与第一种基本结构的组成构件都相同，区别在：激发光源1所发射光的轴线与检测池7垂直；荧光收集光路，在成45°角相交的分束镜5处反射，其光路的光与检测池7平行。分束镜5反射荧光波长的光，透射光源波长的光。
本发明发光二极管诱导荧光检测器的具体实施步骤为：在激发光源1(高亮度发光二极管)发出的激发光经光阑2、透镜3的准直系统和适配的激发滤光片4后成为平行的准单色光束；该光束经分束镜5反射或透射至物镜6后被聚焦到检测池7中心；检测池7内的样品被激发后产生荧光，该荧光被同一物镜6收集、聚焦后经同一分束镜5透射或反射至收集滤光片8和目镜9后照射到光电转换器件10的光敏窗口上转化为电信号，经放大器11放大后输出。
本发明检测器的物镜6可以为高数值孔径的透镜。
本发明检测器的光电转化器件10为光电倍增管(PMT)、光电池、光电二极管或电荷耦合器件(CCD)。
本发明检测器的检测池7为毛细管柱上检测池，或用不锈钢、塑料材料制成的柱后检测池或比色皿检测池。比较理想的为毛细管柱上检测池。结合相应的检测池，该检测器可以方便的应用在毛细管电泳、毛细管液相色谱、流动注射和芯片流动分析系统作为检测器。
实施例
本发明的发光二极管诱导荧光检测器用在毛细管电泳中检测异硫氰酸荧光素标记的苯丙胺酸。
测试条件：缓冲溶液：Na2B4O7(20mM，pH 9.2)；熔融石英毛细管：0.05mm i.d.×46/34cm(总长/有效)；重力进样：10cm-15s。分离电压：16kV。
图3为用本发明发光二极管诱导荧光检测器得到的电泳谱图，谱图中1号峰为异硫氰酸荧光素；2号峰为苯丙胺酸。
测试结果：取信噪比为3，该发光二极管诱导荧光检测器对异硫氰酸荧光素标记的苯丙胺酸的浓度检测限为10nM。

Claims (6)

1、一种高亮度发光二极管诱导荧光检测器，主要由激发光源、透镜组、分束镜、滤光片、光电转换器件和检测池组成，其特征在于：该检测器采用荧光收集光路和激发光路在检测池的同侧且同轴的光学结构；在检测器中分束镜与激发光路和荧光收集光路的轴线成45°角放置。
2、如权利要求1所述的发光二极管诱导荧光检测器，其特征在于：在激发光源的光路上，顺序设有光阑、透镜、激发滤光片和分束镜；分束镜与激发光路成45°角设置，激发光路在分束镜上反射或透射后，经物镜聚焦于检测池；检测池内的样品被激发光照射后产生荧光，荧光经物镜收集聚焦进入收集光路，其光路上顺序设有成45°角相交的分束镜，收集滤光片、目镜和光电转换器件；光电转换器件的输出信号经放大器放大，然后输出给记录设备。
3、如权利要求2所述的发光二极管诱导荧光检测器，其特征在于：所述物镜为高数值孔径的透镜。
4、如权利要求1或2所述的发光二极管诱导荧光检测器，其特征在于：所述激发光源为高亮度发光二极管。
5、如权利要求1或2所述的发光二极管诱导荧光检测器，其特征在于：所述光电转换器件为光电倍增管、光电池、光电二极管或电荷耦合器件。
6、如权利要求1或2所述的发光二极管诱导荧光检测器，其特征在于：所述检测池为毛细管柱上检测池，或用不锈钢、塑料材料制成的柱后检测池或比色皿检测池。
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