CN204514810U - 一种激光诱导荧光检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种激光诱导荧光检测系统，依次包括光源、待分析样品放置装置、光纤束传感器和滤光片，还包括用于分别接收经滤光片过滤后的光信号的光谱分析装置和光强分析装置。本实用新型的激光诱导荧光检测系统光路和结构简单，制造成本低；使用本装置进行荧光检测的过程简单明了，检测的准确度也高。

Description

一种激光诱导荧光检测系统

技术领域

本实用新型涉及荧光检测领域，具体涉及一种激光诱导荧光检测系统。

背景技术

激光诱导荧光检测是一种新型高灵敏度检测方法，其作用是测定被分析样品的有关组分及其含量。为了研发体积小，便于携带、价格低廉、灵敏度高的激光诱导荧光检测装置，国内外各大研究机构和仪器公司投入了大量的精力进行与荧光检测装置有关的仪器设备的开发与产业化。如加拿大Albert公司利用共聚焦光路检测研制的用于微流控芯片分析的激光诱导荧光检测装置，该装置的基本原理是利用半导体激光器产生530nm激光，并经过一个滤光片变成一个比较单色的光，经过一个半透半反镜后，经物镜照射到微流控芯片的管道中，管道中如果有荧光物质存在，它们在激光的照射下获得能量后，会放出一定波长的荧光。然后，此荧光经过物镜进入光学回路，再经过一个滤光片将非荧光波长的光过滤掉，荧光再经针孔进入光电倍增管，经放大后将光信号转变为电信号，再经信号采集单元整理输入数据处理器，经软件处理，在数据处理器屏幕上显示其时间-电压曲线。

该装置存在以下不足：

（1）     采用共聚焦光路系统，且聚焦为手动聚焦，光路聚焦复杂且不方便，而且要想获得较好的重复性比较难，同时检测系统的体积比较大；

（2）     发射波长只有570nm一个波长，限制了染料的选择，有较大的局限性；

（3）     采用光电倍增管将光信号转换为电信号，最后显示电压-时间关系，由于荧光信号采用电压输出方式，从而影响了检测系统的最低检出限，最终影响系统的灵敏度。

而国内的东北大学采用气体激光器作为激光光源，利用共聚焦光路检测研制了一套激光诱导荧光检测装置，该系统存在的不足是：

（1）采用气体激光器或半导体激光器来诱导荧光检测，而气体激光器存在体积大、能耗高和成本高的缺点，不适合微全分析系统的集成化和便携化；

（2）由于与通常的激光诱导荧光检测系统一样，需要在光源与检测器之间加入棱镜、透镜等光学元件，还需要进行复杂的共聚焦光路的调节，距离集成化仍有相当的差距；

（3）     检测灵敏度不高，其最低检测限仅为10 mol/L。

另外，申请号为201310396508.3的中国发明专利申请公开一种荧光扫描检测装置，该装置包括光源、光纤、透镜、光探测单元、控制处理单元、移动装置，通过将光源产生的检测光通过光纤的第一端口进入光纤，并由光纤的第二端口照射到透镜上，透镜将检测光汇聚到放置在移动装置上的试纸上，试纸上的荧光标记物被检测光照射后产生的荧光通过透镜，由光纤的第二端口进入光纤，通过光纤的第三端口到达光探测单元，光探测单元将接收到的荧光转换为电信号，并将电信号发送给控制处理单元，控制处理单元利用接收到的电信号确定试纸上目标物的浓度。该装置存在与Albert公司研发的装置共同的缺点，即采用光探测单元将光信号转换为电信号，由于荧光信号采用电信号输出方式，从而影响了检测系统的最低检出限，最终影响系统的灵敏度。此外，虽然该装置无需采用共聚焦光路系统，在某种程度上有效简化了荧光扫描检测装置的结构，降低了成本，但其采用的光纤具有多个端口，不同类型的光从不同的端口耦合进入或发出，光路和装置结构还是比较复杂，调节还是比较困难；而采用步进电机、皮带和卡仓作为移动装置来移动试纸，使得整个检测装置的结构仍不够简单。总体来说，该装置的光路和结构还是不够简单，调节检测过程还是比较复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种体积小、结构简单、便于集成携带且灵敏度高的激光诱导荧光检测系统，采用的技术方案如下：

一种激光诱导荧光检测系统，依次包括光源、待分析样品放置装置、光纤束传感器和滤光片，还包括用于分别接收经滤光片过滤后的光信号的光谱分析装置和光强分析装置。

工作时光源发出检测光，照射到待分析样品上，待分析样品在检测光的照射下发出荧光信号并通过光纤束传感器照射到滤光片上，滤光片滤除其中的检测光后将光线分别送至光谱分析装置和光强分析装置，通过光谱分析装置分析检测荧光信号的光谱范围，通过光强分析装置分析检测荧光信号的强度，进一步标定就可以分析待分析样品的成分和含量。本实用新型的激光诱导荧光检测系统光路和结构简单，制造成本低，使用本装置进行荧光检测的过程简单明了，最后输出荧光信号的光谱和光强并进一步标定提高了检测的准确度和灵敏度。

作为优选，所述光谱分析装置为光谱分析仪，所述光强分析装置包括光子计数器、与光子计数器连接的A/D转换电路，所述A/D转换电路还与数据处理器连接。

荧光信号经滤光片滤除其中的检测光后分别到达光谱分析仪和光子计数器，通过光谱分析仪检测荧光的光谱范围，通过光子计数器采集荧光信号经A/D转换后供数据处理器实时采样，经数据处理器进行数据处理后就可在得到荧光信号的强度，进一步标定就可以分析待分析样品的成分和含量。

作为优选，所述光源和待分析样品放置装置之间设有准直透镜。

检测光经过准直透镜后，其发散角度不超过2°，可以汇聚成小圆斑并垂直照射到瓜果活体叶片上，使得检测结果准确度更高。

作为优选，所述准直透镜和待分析样品放置装置之间设有衰减片。

通过衰减片可以调节光的强度从而选择不同光强作为激发待分析样品产生荧光的检测光，通过分析检测光强度不同时的检测结果便可确定使得检测结果准确度最高的最佳激发光源。

相比于LED光源，固体激光器具有体积小、效率高、光束质量好、结构紧凑、寿命长等优点，因此，作为优选，所述光源为输出功率为30mW的红光固体激光器或蓝光固体激光器。

本实用新型的有益效果：本实用新型的激光诱导荧光检测系统光路和结构简单，制造成本低；使用本装置进行荧光检测的过程简单明了，检测的准确度也高。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

实施例：

如图1所示，一种激光诱导荧光检测系统，依次包括光源、准直透镜2、衰减片3、待分析样品放置装置4、光纤束传感器5、滤光片7，还包括用于分别接收经滤光片7过滤后的光信号的光谱分析仪8和光子计数器9，所述光子计数器9与A/D转换电路10连接，所述A/D转换电路10与数据处理器11连接。

进一步地，所述光源为输出功率为30mW的红光固体激光器1，准直透镜为谱镭光电的74-UV准直透镜，衰减片为吸收率OD＝0.5中性密度光学滤光镜，光纤束传感器为单根多模光纤，光谱分析仪的仪器型号为：AvaSpec-2048-USB2。

本实施例的工作过程：激光器1发出检测光，经准直透镜2汇聚后垂直照射到衰减片3上，通过衰减片3调节选择不同强度的光作为诱导待分析样品4产生荧光的检测光，经过衰减片3选择后检测光垂直照射到待分析样品4上，待分析样品4在检测光的照射下发出荧光信号并通过光纤束传感器5照射到滤光片7上，滤光片7滤除其中的检测光后将光线分别送至光谱分析仪8和光子计数器9，通过光谱分析仪8检测荧光的光谱范围，通过光子计数器9采集荧光信号经A/D转换后供数据处理器11实时采样，经数据处理器11进行数据处理后就可在得到整个荧光信号的强度，进一步标定就可以分析待分析样品的成分和浓度。

Claims (5)

1.一种激光诱导荧光检测系统，其特征在于，依次包括光源、待分析样品放置装置、光纤束传感器和滤光片，还包括用于分别接收经滤光片过滤后的光信号的光谱分析装置和光强分析装置。

2.根据权利要求1所述的一种激光诱导荧光检测系统，其特征在于，所述光谱分析装置为光谱分析仪，所述光强分析装置包括光子计数器、与光子计数器连接的A/D转换电路，所述A/D转换电路还与数据处理器连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种激光诱导荧光检测系统，其特征在于，所述光源和待分析样品放置装置之间设有准直透镜。

4. 根据权利要求3所述的一种激光诱导荧光检测系统，其特征在于，所述准直透镜和待分析样品放置装置之间设有衰减片。

5.根据权利要求4所述的一种激光诱导荧光检测系统，其特征在于，所述光源为输出功率为30mW的红光固体激光器或蓝光固体激光器。