CN212432983U - 一种荧光光谱检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种荧光光谱检测系统，包括计算机、光源模块、参考光模块、微通道样品池和探测光模块；计算机和光源模块连接，用于控制光源模块发出激发光信号；光源模块和参考光模块连接，用于将激发光信号通过参考光模块发送至计算机作为参考光信号；光源模块和微通道样品池连接，用于通过激发光信号对微通道样品池内的污染物进行荧光激发；探测光模块和微通道样品池连接，用于探测获取荧光信号，并将荧光信号发送至计算机；计算机用于对参考光信号和荧光信号进行处理，以获取污染物的种类及浓度。本实用新型能够实现微型、灵敏、高效和快速检测。

Description

一种荧光光谱检测系统

技术领域

本实用新型涉及检测技术领域，具体涉及一种荧光光谱检测系统。

背景技术

随着工业的发展，世界各国对石油的开采量越来越大，与此同时，工厂排出的石油类污染物和海上开采、船舶运输溢出的石油，严重威胁着人类的健康和生态环境的安全。显然，准确高效地检测石油类污染物的成分及其含量，对于保障生态健康，维持人与环境的可持续发展具有重要意义。

目前，检测石油类污染物的主要方法有：称重法、色谱法、近红外光谱法和荧光光谱法。其中，荧光光谱检测技术精确度高，选择性好，已被广泛应用于土壤和大气等领域的成分检测中。但实践中发现，现有技术中的用于荧光光谱检测的样品池的尺寸较大，试剂消耗多，并且只能手工加样，自动化程度不高。另外，现有技术中的激发光源不稳定、波动较大，直接导致检测结果不准确。

发明内容

鉴于此，本实用新型实施例提供一种荧光光谱检测系统，以解决上述技术问题。

为实现上述技术目的，本实用新型实施例提供一种荧光光谱检测系统，其改进之处在于：包括计算机、光源模块、参考光模块、微通道样品池和探测光模块；

所述计算机和所述光源模块连接，用于控制所述光源模块发出激发光信号；

所述光源模块和所述参考光模块连接，用于将激发光信号通过所述参考光模块发送至所述计算机作为参考光信号；

所述光源模块和所述微通道样品池连接，用于通过激发光信号对所述微通道样品池内的污染物进行荧光激发；

所述探测光模块和所述微通道样品池连接，用于探测获取荧光信号，并将荧光信号发送至所述计算机；

所述计算机用于对参考光信号和荧光信号进行处理，以获取污染物的种类及浓度。

本实用新型由于采取以上技术方案，与现有技术相比，其具有以下优点：

1.本实用新型通过设置参考光模块以使得计算机能够获取参考光信号，并设置探测光模块以使得计算机能够获取荧光信号，从而可以通过计算机计算参考光信号和荧光信号的比值，以得到荧光的相对强度，进而可以有效消除激发光源不稳定的影响，有效提高检测结果的准确性。

2.本实用新型通过具体设置微通道样品池，有效减小了样品池的体积，减小了试样和试剂消耗，节约了成本，减少了检测过程产生的污染物，提高了检测效率，且使得检测系统更加集成化、自动化，最终实现了微型、灵敏、高效和快速检测分析的目标。

本实用新型操作方便，成本低，可以广泛应用于检测技术领域。

附图说明

图1是本实用新型的荧光光谱检测系统其中一个实施例的原理图；

图2是图1中微通道样品池的其中一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

如图1～2所示，本实用新型实施例提供一种荧光光谱检测系统，包括计算机1、光源模块2、参考光模块3、微通道样品池4和探测光模块5；

计算机1和光源模块2连接，用于控制光源模块2发出激发光信号；

光源模块2和参考光模块3连接，以将激发光信号通过参考光模块3发送至计算机1作为参考光信号；

光源模块2和微通道样品池4连接，以通过激发光信号对微通道样品池4内的污染物进行荧光激发；

探测光模块5和微通道样品池4连接，以探测获取荧光信号，并将荧光信号发送至计算机1；

计算机1用于对参考光信号和荧光信号进行处理，以获取污染物的种类及浓度。

显然，通过设置参考光模块3以使得计算机1能够获取参考光信号，并设置探测光模块5以使得计算机1能够获取荧光信号，从而可以通过计算机1计算参考光信号和荧光信号的比值，以得到荧光的相对强度，进而可以有效消除激发光源23不稳定的影响，有效提高检测结果的准确性。

在一些实施例中，计算机1包括处理器和比较器；

处理器用于对参考光信号和荧光信号进行放大、滤波和计算处理，以获取荧光相对强度值；

比较器用于将荧光相对强度值与预存的不同种类有机物在不同浓度下的荧光强度数据进行比较，以得到污染物的种类及浓度。

在一个实施例中，计算机1与通讯接口6连接，以通过通讯接口6连接输入设备和输出设备；

其中，输入设备可以为键盘、鼠标等，以通过输入设备对相关参数进行设置，相关参数包括激发与发射光的波长等；

输出设备包括显示器等，以通过输出设备输出检测结果，以使得检测人员直观、实时了解，检测结果包括污染物的种类及浓度、光谱、荧光强度与浓度的线性拟合曲线等。

本实施例中，计算机1与数据采集卡7连接，以通过数据采集卡7采集获取参考光信号和荧光信号。

在一些实施例中，光源模块2包括同步控制电路21、驱动电路22、激发光源23、激发光单色器24和激发光耦合器25；

同步控制电路21和计算机1连接，用于接收计算机1的控制指令，以根据控制指令通过驱动电路22控制激发光源23是否发光，发光亮度，以及发光频率范围；

激发光单色器24和激发光源23连接，以将激发光源23所发出的光分光转换成单色光，并选取特定频率的单色光作为激发光，其中，特定频率的单色光可以根据实际需要进行选择，在此不进行限定；

激发光耦合器25和激发光单色器24连接，以将激发光分光为参考光信号和激发光信号，并将参考光信号和激发光信号对应发送至参考光模块3和微通道样品池4。

在一个实施例中，激发光源23可以采用氙灯。

其中，氙灯是一种利用灯内的氙气短弧气体可被电压击穿放电而发光的一种光源。氙灯外套一般采用石英材质，由于石英对波长小于250nm的光线有吸收现象，因此，氙灯的最小发射波长为250nm，最大可发射出的波长数值为800nm。氙灯在300到400nm波段内的射线强度几乎相等，仅在450nm附近有几条锐线。氙灯发光具有光谱连续、发射功率大等特点，因此，氙灯非常适合用于荧光分析的激发光源23。

同时，由于石油类产品污染物，如汽油、煤油、柴油等，需要激发发射光谱在250到500nm之间的连续光谱，并要求有一定的激发光强度，本实施例中，选用光强足够大且能发射连续光谱的氙灯光源。

另外，氙灯发出的光为在一定波长范围内连续的光，因此，采用分光元件对其进行分成单一波长的光，以能有效对样品激发，本实施例中，分光元件可以采用单色器、棱镜、滤光片、光栅等。

在一些实施例中，参考光模块3包括参考光耦合器31、第一光子计数器32和第一光电倍增管33；

参考光耦合器31和光源模块2连接，以对参考光信号进行耦合；

第一光子计数器32和参考光耦合器31连接，以对参考光信号进行检测；

第一光电倍增管33和第一光子计数器32连接，以对参考光信号进行放大，并将放大后的参考光信号发送至计算机1。

显然，由于光子计数器和光电倍增管具有高灵敏度、高精度等特点，因此，通过设置第一光子计数器32和第一光电倍增管33，能够有效提高对微弱光信号的检测能力，进而有效提高检测结果的准确性。

在一些实施例中，微通道样品池4包括基底41、检测池42、混合道43、进样道44和出样道45；

基底41上间隔开设一个以上检测池42，每个检测池42的进口均与混合道43的出口连接，每个混合道43的进口均通过两个以上的微控阀分别连接两个以上的进样道44的出样口，进样道44的进样口用于连接外部供样装置，每个检测池42的出口均连接出样道45的进口，每个出样道45的出口用于连接外部收集装置。

在一个实施例中，基底41采用透光材料加工制作而成，例如，可以采用石英玻璃。

在一个实施例中，检测池42设置为长方体池，其长宽高可以为15*10*2mm；长方体池的一侧水平设置光纤束46，以使得激发光信号通过光纤束46水平射入长方体池内，进而使得激发的荧光能够垂向射出长方体池外。

本实施例中，检测池42的个数为四个，以有效增强荧光信号强度，但是不限于此，实际使用时，可以根据需要进行设置，

在一个实施例中，每个进样道44上均设置有一个以上出样口，出样口的个数根据检测池42的个数对应设置，因此，本实施例中，每个进样道44上均设置有四个出样口。

本实施例，进样道44个数设置为两个，但是不限于此，实际使用时，可以根据需要进行混合的样品的类别数进行对应设置。

在一个实施例中，混合道43设置为螺旋道，以便于样品充分混合，进而使得混合均匀的样品进入检测池42，以进一步有效提高检测结果的准确性。

本实施例中，混合道43可以设置在基底41底面，且混合道43可以采用PDMS加工制作而成。

另外，微通道样品池4可以设置为微米级尺度。

显然，通过以上方案，有效减小了样品池的体积，减小了试样和试剂消耗，节约了成本，减少了检测过程产生的污染物，提高了检测效率，且使得检测系统更加集成化、自动化，最终实现了微型、灵敏、高效和快速检测分析的目标。

在一些实施例中，探测光模块5包括光纤探头、测量光耦合器51、荧光单色器52、第二光子计数器53和第二光电倍增管54；

光纤探头设置在检测池42上方，以使得荧光信号能够垂直射入光纤探头；

测量光耦合器51和光纤探头连接，以对荧光信号进行耦合；

荧光单色器52和测量光耦合器51连接，以对荧光信号进行分光，以输出单一波长的荧光信号；

第二光子计数器53和荧光单色器52连接，以对荧光信号进行检测；

第二光电倍增管54和第二光子计数器53连接，以对荧光信号进行放大。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本实用新型实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本实用新型实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型实施例可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种荧光光谱检测系统，其特征在于，包括计算机、光源模块、参考光模块、微通道样品池和探测光模块；

所述计算机和所述光源模块连接，用于控制所述光源模块发出激发光信号；

所述光源模块和所述参考光模块连接，用于将激发光信号通过所述参考光模块发送至所述计算机作为参考光信号；

所述光源模块和所述微通道样品池连接，用于通过激发光信号对所述微通道样品池内的污染物进行荧光激发；

所述探测光模块和所述微通道样品池连接，用于探测获取荧光信号，并将荧光信号发送至所述计算机；

所述计算机用于对参考光信号和荧光信号进行处理，以获取污染物的种类及浓度。

2.根据权利要求1所述一种荧光光谱检测系统，其特征在于，所述计算机包括处理器和比较器；

所述处理器用于对参考光信号和荧光信号进行放大、滤波和计算处理，以获取荧光相对强度值；

所述比较器用于将荧光相对强度值与预存的不同种类有机物在不同浓度下的荧光强度数据进行比较，以得到污染物的种类及浓度。

3.根据权利要求1所述一种荧光光谱检测系统，其特征在于，所述光源模块包括同步控制电路、驱动电路、激发光源、激发光单色器和激发光耦合器；

所述同步控制电路和所述计算机连接，用于接收所述计算机的控制指令，以根据控制指令通过所述驱动电路控制所述激发光源；

所述激发光单色器和所述激发光源连接，用于将所述激发光源所发出的光分光转换成单色光，并选取特定频率的单色光作为激发光；

所述激发光耦合器和所述激发光单色器连接，用于将激发光分光为参考光信号和激发光信号，并将参考光信号和激发光信号对应发送至所述参考光模块和所述微通道样品池。

4.根据权利要求1所述一种荧光光谱检测系统，其特征在于，所述参考光模块包括参考光耦合器、第一光子计数器和第一光电倍增管；

所述参考光耦合器和所述光源模块连接，以对参考光信号进行耦合；

所述第一光子计数器和所述参考光耦合器连接，以对参考光信号进行检测；

所述第一光电倍增管和所述第一光子计数器连接，以对参考光信号进行放大，并将放大后的参考光信号发送至所述计算机。

5.根据权利要求1所述一种荧光光谱检测系统，其特征在于，所述微通道样品池包括基底、检测池、混合道、进样道和出样道；

所述基底上间隔开设一个以上所述检测池，每个所述检测池的进口均与所述混合道的出口连接，每个所述混合道的进口均通过两个以上的微控阀分别连接两个以上的所述进样道的出样口，所述进样道的进样口用于连接外部供样装置，每个所述检测池的出口均连接所述出样道的进口，每个所述出样道的出口用于连接外部收集装置。

6.根据权利要求5所述一种荧光光谱检测系统，其特征在于，所述检测池设置为长方体池，所述长方体池的一侧水平设置光纤束，以使得激发光信号通过所述光纤束水平射入所述长方体池内，进而使得激发的荧光垂向射出所述长方体池外。

7.根据权利要求5所述一种荧光光谱检测系统，其特征在于，所述混合道设置为螺旋道。

8.根据权利要求5所述一种荧光光谱检测系统，其特征在于，所述探测光模块包括光纤探头、测量光耦合器、荧光单色器、第二光子计数器和第二光电倍增管；

所述光纤探头设置在所述检测池上方，以使得荧光信号能够垂直射入所述光纤探头；

所述测量光耦合器和所述光纤探头连接，以对荧光信号进行耦合；

所述荧光单色器和所述测量光耦合器连接，以对荧光信号进行分光，以输出单一波长的荧光信号；

所述第二光子计数器和所述荧光单色器连接，以对荧光信号进行检测；

所述第二光电倍增管和所述第二光子计数器连接，以对荧光信号进行放大。

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