CN204989019U - 叶绿素浓度荧光检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种叶绿素浓度荧光检测装置，其包括：第一激发光组件、第二激发光组件、样品池及光电转换组件，其中，所述第一激发光组件发出第一激发光至所述样品池中，使得所述样品池中的样品因被所述第一激发光激发而产生的第一荧光由所述光电转换组件转换为第一参考信号；所述第二激发光组件发出第二激发光至所述样品池中，使得所述样品池中的样品因被所述第二激发光激发而产生的第二荧光由所述光电转换组件转换为第二参考信号，以通过计算机根据所述第一、第二参考信号进行荧光光谱强度检测计算得出叶绿素浓度。本实用新型可以避免叶绿素浓度测量精度不高的问题。

Description

叶绿素浓度荧光检测装置

技术领域

本实用新型涉及生物检测技术领域，特别涉及一种叶绿素浓度荧光检测装置。

背景技术

目前，世界各地海洋、湖泊、河流、水库等各个水域水质污染日益严重，水质监测，特别是水质的实时原位监测越来越受到人们的重视。实时原位监测可以掌握水质变化动态，预测水质变化，及时防范大范围污染。特别是当水体中某一种藻类大量繁殖时，将会发生水华、赤潮，因此对浮游植物的检测是非常有必要的。

天然水体中不同藻类含有不同的特征色素，但几乎所有藻类都含有叶绿素，叶绿素浓度通常用来估计浮游植物的生产量和生产力。在激发光的照射下，叶绿素能发出特有的荧光光谱，且荧光强度同叶绿素浓度呈一定的比例关系，因此，常用荧光法检测叶绿素浓度。

但是，由于受到水中各种杂散光的干扰，导致目前的荧光法检测到的叶绿素浓度的精度不高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单的叶绿素浓度荧光检测装置，用于解决现有技术中的叶绿素浓度测量精度不高的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种叶绿素浓度荧光检测装置，包括：第一激发光组件、第二激发光组件、样品池及光电转换组件，其中，所述第一激发光组件发出第一激发光至所述样品池中，使得所述样品池中的样品因被所述第一激发光激发而产生的第一荧光由所述光电转换组件转换为第一参考信号；所述第二激发光组件发出第二激发光至所述样品池中，使得所述样品池中的样品因被所述第二激发光激发而产生的第二荧光由所述光电转换组件转换为第二参考信号，以通过计算机根据所述第一、第二参考信号进行荧光光谱强度检测计算得出叶绿素浓度。

优选地，所述第一激发光组件包括：第一光源、第一透镜及第一滤光器，所述第一光源发出所述第一激发光经所述第一透镜聚光、所述第一滤光器滤除杂散光后，入射至所述样品池中。

优选地，所述第一光源的中心波长为450nm，所述第一滤光器的选定波长为450nm。

优选地，所述第二激发光组件包括：第二光源、第二透镜及第二滤光器，所述第二光源发出所述第二激发光经所述第二透镜聚光、所述第二滤光器滤除杂散光后，入射至所述样品池中。

优选地，所述第二光源的中心波长为680nm，所述第二滤光器的选定波长为680nm。

优选地，所述光电转换组件包括：第三透镜、第三滤光器及光电倍增管，所述第一荧光或者第二荧光经所述第三透镜聚光、所述第三滤光器滤除杂散光后，由所述光电倍增管转换为所述第一参考信号或者第二参考信号。

优选地，所述第三滤光器的选定波长为680nm。

优选地，所述叶绿素浓度荧光检测装置还包括二向色镜，通过所述第一激发光组件的布设方向与所述第二激发光组件的布设方向垂直，以使所述第一激发光经所述二向色镜透射至所述样品池，而所述第二激发光经所述二向色镜反射至所述样品池。

优选地，所述叶绿素浓度荧光检测装置还包括调制解调器，用于使用1KHz的调制频率对所述第一激发光组件与第二激发光组件进行调制。

优选地，所述叶绿素浓度荧光检测装置还包括数据采集卡，用于采集所述第一、第二参考信号至所述计算机，使得所述计算机根据所述第一、第二参考信号进行荧光光谱强度的检测。

由上可知，与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

通过设置两组激发光组件，即第一、第二激发光组件，由该第一、第二激发光组件发出第一、第二激发光，使得样品池中的样品因被第一、第二激发光激发产生的第一、第二荧光可由光电转换组件转换为第一、第二参考信号，通过计算机比对第一、第二参考信号，将各种杂散光滤除，进而利用滤除杂散光后的高精度的参考信号计算得出高精度的叶绿素浓度，从而避免了现有技术中叶绿素浓度测量精度不高的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型各实施例或者现有技术中的技术方案，下面将对本实用新型各实施例或者现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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为一实施例的叶绿素浓度荧光检测装置的结构框图。

图2为图1中第一激发光组件的结构框图。

图3为图1中第二激发光组件的结构框图。

图4为图1中光电转换组件的结构框图。

图5为一具体实施例的叶绿素浓度荧光检测装置的结构框图。

其中，附图标记说明如下：

100、叶绿素浓度荧光检测装置；1、第一激发光组件；11、第一光源、第一激光器；12、第一透镜；13、第一滤光器；2、第二激发光组件；21、第二光源、第二激光器；22、第二透镜；23、第二滤光器；3、样品池；31、32、33、窗片；4、光电转换组件；41、第三透镜；42、第三滤光器；43、光电倍增管；5、计算机；6、二向色镜；7、调制解调器；8、数据采集卡。

具体实施方式

为了使本领域的普通技术人员更好地理解本实用新型中的技术方案，并使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的各实施例中的技术方案予以进一步地详尽说明。

请参阅图1，在一实施例中，一种叶绿素浓度荧光检测装置100包括：第一激发光组件1、第二激发光组件2、样品池3及光电转换组件4。

其中，第一激发光组件1发出第一激发光至样品池3中，使得样品池3中的样品因被第一激发光激发而产生的第一荧光由光电转换组件4转换为第一参考信号；第二激发光组件2发出第二激发光至样品池3中，使得样品池3中的样品因被第二激发光激发而产生的第二荧光由光电转换组件4转换为第二参考信号，以通过计算机5根据第一、第二参考信号进行荧光光谱强度检测计算得出叶绿素浓度。

本实施例中，样品池3为不透光可进水容器，其中样品包含有叶绿素，其与第一、第二激发光组件1、2以及光电转换组件4通过透光件(例如，窗片或者石英片)相互连接，以使第一、第二激发光可以由透光件入射至样品池3中激发样品，而样品池3中所产生的第一、第二荧光可以由透光件入射至光电转换组件4中进行光电转换。

请参阅图2，在一实施例中，第一激发光组件1包括：第一光源11、第一透镜12及第一滤光器13。

其中，第一光源11发出第一激发光经第一透镜12聚光、第一滤光器13滤除杂散光后，入射至样品池中。

第一光源11可以是激光器也可以是LED光源等宽谱光源。

进一步地，第一光源11的中心波长为450nm，以用于对样品中叶绿素浓度进行检测。相应地，第一光源11发出的第一激发光的中心波长也为450nm。

在450nm的第一激发光的激发下，叶绿素会形成荧光效应，使得含叶绿素的样品因被第一激发光激发而产生中心波长大致为680nm的第一荧光。

第一滤光器13的选定波长为450nm。也就是说，波长为450nm以外的杂散光无法通过第一滤光器13而会被滤除，波长为450nm的光，例如第一激发光，则可以通过第一滤光器13而不会被滤除，从而消除了中心波长为450nm的第一激发光所产生的450nm以外的杂散光对叶绿素浓度检测的干扰。

本实施例中，第一滤光器13为带通滤波器，当然，在其他实施例中，第一滤光器13也可以由滤波片、高通滤波器或者低通滤波器等其他滤光器件替代。

请参阅图3，在一实施例中，第二激发光组件2包括：第二光源21、第二透镜22及第二滤光器23。

其中，第二光源21发出第二激发光经第二透镜22聚光、第二滤光器23滤除杂散光后，入射至样品池中。

第二光源21可以是激光器也可以是LED光源等宽谱光源。

进一步地，第二光源21的中心波长为680nm，以用于对样品池的水中的杂散光进行滤除。相应地，第二光源21发出的第二激发光的中心波长也为680nm。

第二滤光器23的选定波长为680nm。也就是说，波长为680nm以外的杂散光无法通过第二滤光器23而会被滤除，波长为680nm的光，例如第二激发光，则可以通过第二滤光器23而不会被滤除。

由于样品池中的水中总存在着或多或少的杂散光，通过第二光源21发出的第二激发光对样品激发，所产生的第二荧光并非实际意义上的荧光效应所产生的荧光，而是波长各不相等的杂散光。利用该杂散光作为第一荧光的参考光，即可滤除中心波长为680nm的第一荧光中几乎所有杂散光，以获取精度较高的参考信号，从而计算得出精度较高的叶绿素浓度。

本实施例中，第二滤光器23为带通滤波器，当然，在其他实施例中，第二滤光器23也可以由滤波片、高通滤波器或者低通滤波器等其他滤光器件替代。

请参阅图4，在一实施例中，光电转换组件4包括：第三透镜41、第三滤光器42及光电倍增管43。当然，在其他实施例中，光电倍增管43也可以由其他光电转换电路替代。

其中，第一荧光或者第二荧光经第三透镜41聚光、第三滤光器42滤除杂散光后，由光电倍增管43转换为第一参考信号或者第二参考信号。第一、第二参考信号均为计算机可解析的电信号。

进一步地，第三滤光器42的选定波长为680nm。也就是说，波长为

680nm以外的杂散光无法通过第三滤光器42而会被滤除，波长为680nm的光，例如第一、第二荧光，则可以通过第三滤光器42而不会被滤除，使得最终入射至光电倍增管43的杂散光仅剩下中心波长接近680nm的杂散光，通过计算机中根据由第一、第二荧光经光电倍增管43转换的第一、第二参考信号的比对，滤除掉仅剩下的中心波长接近680nm的杂散光，从而获取到用于计算叶绿素浓度的高精度的参考信号。

本实施例中，第三滤光器42为带通滤波器，当然，在其他实施例中，第三滤光器42也可以由滤波片、高通滤波器或者低通滤波器等其他滤光器件替代。

请参阅图5，在一具体实施例中，叶绿素浓度荧光检测装置100还包括二向色镜6，通过第一激发光组件1的布设方向与第二激发光组件2的布设方向垂直，以使第一激发光经二向色镜6透射至样品池3，而第二激发光经二向色镜6反射至样品池3。

进一步地，叶绿素浓度荧光检测装100还包括调制解调器7，用于使用1KHz的调制频率对第一激发光组件1与第二激发光组件2进行调制，以利于通过计算机5方便地检测出相应调制下的荧光光谱。也就是说，因样品被第一、第二激发光激发而产生的第一、第二荧光的周期性变化规律与相应的第一、第二激发光所受到的调制的调制频率一致，使得通过计算机检测出相应调制下的荧光光谱，即可滤除波长与荧光接近的杂散光而计算得出精度较高的叶绿素浓度。

进一步地，叶绿素浓度荧光检测装置100还包括数据采集卡8，连接在光电转换组件4中的光电倍增管43与计算机5之间，用于采集第一、第二参考信号至计算机5，使得计算机5根据第一、第二参考信号进行荧光光谱强度的检测。

进一步地，本实施例中，第一激发光组件1、第二激发光组件2以及光电转换组件4形成一体成型的L型结构，样品池3通过窗片31、32与该L型结构相互连接，以使第一、第二激发光通过窗片31入射至样品池3中激发样品，而样品池3中产生的第一、第二荧光通过窗片32入射至光电转换组件4中进行光电转换。其中，L型结构为防水的整体结构，其上仅有与窗片31、32的连接处可以透光，其余结构均不可透光，样品池3为不透光可进水的整体结构，从而使得叶绿素浓度荧光检测装置100可以被置于河水、湖泊等水域中进行叶绿素浓度的检测。

现结合图1至图4，对图5中所示的该具体实施例中的叶绿素浓度荧光检测装置100的工作原理加以详细地说明如下。

(1)调制解调器7以1KHz的调制频率分别对第一激光器11、第二激光器21进行调制，使第一激光器11发出经调制的中心波长为450nm的第一激发光，第二激光器21发出经调制的中心波长为680nm的第二激发光。

(2)关闭第一激光器11，打开第二激光器21，第二激发光经第二透镜22聚焦、第二滤光器23滤除680nm以外的杂散光后，经二向色镜6反射至窗片31并透射至样品池31内，因激发样品而产生第二荧光(中心波长为680nm的杂散光)，再散射至窗片32并到达第三透镜41进行聚光，由第三滤光器42再次滤除水中的680nm以外的杂散光后，经光电倍增管43转换为第二参考信号(中心波长为680nm的杂散光)，由数据采集卡8采集至计算机5中待进行叶绿素浓度检测。

(3)关闭第二激光器21，打开第一激光器11，第一激发光经第一透镜12聚焦、第一滤光器13滤除450nm以外的杂散光后，经二向色镜6透射至窗片31并透射至样品池31内，因激发样品而产生第一荧光(中心波长为680nm的荧光)，再散射至窗片32并到达第三透镜41进行聚光，由第三滤光器42滤除水中的680nm以外的杂散光后，经光电倍增管43转换为第一参考信号(中心波长为680nm的荧光)，由数据采集卡8采集至计算机5中待进行叶绿素浓度检测。

(4)通过计算机5比对第一、第二参考信号，即比照中心波长均为680nm的荧光与杂散光的光谱，将波长与荧光的波长接近的杂散光滤除，从而得到精度较高的参考信号，并对该高精度的参考信号进行荧光光谱的强度检测，即可计算出高精度的叶绿素浓度。

由上可知，通过多次滤除水中的杂散光，排除了杂散光对荧光的干扰，从而使得叶绿素浓度的测量精度大大提高，解决了现有技术中叶绿素浓度测量精度不高的问题。

上述内容，仅为本实用新型的较佳实施例，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种叶绿素浓度荧光检测装置，其特征在于，包括：第一激发光组件、第二激发光组件、样品池及光电转换组件，其中，所述第一激发光组件发出第一激发光至所述样品池中，使得所述样品池中的样品因被所述第一激发光激发而产生的第一荧光由所述光电转换组件转换为第一参考信号；所述第二激发光组件发出第二激发光至所述样品池中，使得所述样品池中的样品因被所述第二激发光激发而产生的第二荧光由所述光电转换组件转换为第二参考信号，以通过计算机根据所述第一、第二参考信号进行荧光光谱强度检测计算得出叶绿素浓度。

2.如权利要求1所述的叶绿素浓度荧光检测装置，其特征在于，所述第一激发光组件包括：第一光源、第一透镜及第一滤光器，所述第一光源发出所述第一激发光经所述第一透镜聚光、所述第一滤光器滤除杂散光后，入射至所述样品池中。

3.如权利要求2所述的叶绿素浓度荧光检测装置，其特征在于，所述第一光源的中心波长为450nm，所述第一滤光器的选定波长为450nm。

4.如权利要求1所述的叶绿素浓度荧光检测装置，其特征在于，所述第二激发光组件包括：第二光源、第二透镜及第二滤光器，所述第二光源发出所述第二激发光经所述第二透镜聚光、所述第二滤光器滤除杂散光后，入射至所述样品池中。

5.如权利要求4所述的叶绿素浓度荧光检测装置，其特征在于，所述第二光源的中心波长为680nm，所述第二滤光器的选定波长为680nm。

6.如权利要求1所述的叶绿素浓度荧光检测装置，其特征在于，所述光电转换组件包括：第三透镜、第三滤光器及光电倍增管，所述第一荧光或者第二荧光经所述第三透镜聚光、所述第三滤光器滤除杂散光后，由所述光电倍增管转换为所述第一参考信号或者第二参考信号。

7.如权利要求6所述的叶绿素浓度荧光检测装置，其特征在于，所述第三滤光器的选定波长为680nm。

8.如权利要求1所述的叶绿素浓度荧光检测装置，其特征在于，还包括二向色镜，通过所述第一激发光组件的布设方向与所述第二激发光组件的布设方向垂直，以使所述第一激发光经所述二向色镜透射至所述样品池，而所述第二激发光经所述二向色镜反射至所述样品池。

9.如权利要求1所述的叶绿素浓度荧光检测装置，其特征在于，还包括调制解调器，用于使用1KHz的调制频率对所述第一激发光组件与第二激发光组件进行调制。

10.如权利要求1所述的叶绿素浓度荧光检测装置，其特征在于，还包括数据采集卡，用于采集所述第一、第二参考信号至所述计算机，使得所述计算机根据所述第一、第二参考信号进行荧光光谱强度的检测。