专利名称：一种快速显微多道分光光度检测方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光电子及光谱技术，特别涉及一种波长分辨率高、取样时间短、取样体积小的快速显微多道分光光度检测方法及其装置。
显微分光光度检测技术是一种将光学显微镜和分光光度计结合在一起，在完整细胞水平上对细胞内成份进行定性、定量或局部定位分析的先进技术。它把定性细胞化学方法推进到数值化微小局部定量的研究范围。利用该技术可对生物组织、细胞、细胞产物及细菌、寄生虫等进行光密度测量、光谱吸收测量、荧光光度测量；由于研究对象的代谢成份极为复杂、形态各异，所以需要有足够高的波长分辨率才能分辨出微小的变化；此外，很多样品尤其是活细胞样品，其吸收光谱随生命的进程可能是一个变化过程，故吸收光谱的快速检测亦是非常必要的，所以对于显微分光光度检测技术，既需要有足够高的波长分辨率同时也需要有足够高的时间分辨率。现有的显微分光光度检测技术主要有两类一种是采用单通道光学检测系统，经样品吸收的光谱通过单色器分光后由探测器记录各个波长的吸收光强。由于一般要对350～800nm范围内逐个波长作检测，故检测时间长(一般长于1分钟)，难以进行时间分辨要求较高的光谱检测，而且仪器体积庞大，结构复杂，操作不便；另一种是近年来研制出的新型显微多道分光光度检测系统。这种系统使用二极管阵列作为检测器，可使检测时间加快到20ms，光谱波长检测范围350nm～800nm，最小检测区域5μm，但是由于其采用二极管阵列，空间分辨率受到很大限制。因此，此类显微分光光度检测系统的波长分辨率仅在2．5nm量级。
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种波长分辨率高、取样测定时间短的快速显微多道分光光度检测方法。
本发明的另一目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种可以实现上述方法的装置。
本快速显微多道分光光度检测方法包括下列操作步骤(1)显微镜将从样品透射出来的光会聚到分光器上后，由分光器展谱于多道光谱检测器上；(2)多道光谱检测器各感光像元检测出各波长的光强度；(3)同步数据采集卡将多道光谱检测器各感光像元的光电子信号按时序输出到计算机；(4)计算机对光电子信号作处理后获得各波长的吸收光谱。
所述的计算机对光电子信号作处理的过程是先采用取样平均法降低多道光谱检测器的随机噪杂，提高其信噪比，然后以快速中值滤波法，使之实现快速高信噪比采样，最后以分析计算软件计算每一波长对应的吸收光强(或透射光强)并以表格或曲线图象输出。
实现本快速显微多道分光光度检测方法的装置由显微镜、分光器、多道光谱检测器、同步数据采集卡、计算机组成，显微镜检测样品的透射光经分光器展谱后由多道光谱检测器接收，多道光谱检测器的输出端与同步数据采集卡电气连接，同步数据采集卡的输出端与计算机电气连接。
本发明快速显微多道分光光度检测方法及其装置相对于现有技术具有如下的优点和有益效果(1)本发明可对线径为1μm～125μm的微区样品进行快速光谱检测，检测时间可快达≤1ms；换言之，可在1秒内给出1千多个全谱吸收光谱，且波长分辨率可达≤0．2nm，所测光谱波长范围根据选用的多道光谱检测器而定；(2)由于具有探测波长全范围内光谱一次快速成像、分辨率高、积分时间可调、信噪比高、体积小、便于操作的特点，以及Windows操作环境下的系统软件和计算机强大的数据处理能力，所以利用本发明可实现快速、准确、无扰、多光谱显微测量等多功能的显微样品分析能力，因而本发明具有比现存其它显微分光光度技术更加明显的优势和显著的进步。
下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。
图1是本发明快速显微多道分光光度检测装置的结构示意图。
实施例1由图1可见，本发明快速显微多道分光光度检测装置包括显微镜、分光器、多道光谱检测器(线阵CCD)、同步数据采集卡、计算机等组件；其中显微镜采用Nikon的TE300型(或Olympus IX70型)倒置显微镜，分光器采用1200线／mm的反射光栅，多道光谱检测器采用TCD1206 CCD的线阵CCD，此线阵CCD同时带有同步数据采集卡，同步数据采集卡由A／D转换器、静态存储器、地址产生电路、数据总线接口电路(ISA总线)及A／D启动、数据读写控制电路等依次电气连接构成，计算机可采用带PIICPU及64M内存和2G硬盘的品牌机或兼容机。显微镜检测样品时可采用显微镜卤素灯或荧光卤素灯作光源，显微镜通过物镜和光阑检测经样品区域透射的光后，由反射光栅展谱给线阵CCD接收，高速线阵CCD的各感光像元检测出各波长的光强度。线阵CCD的输出端与同步数据采集卡电气连接，高速同步数据采集卡将CCD各感光像元的光电子信号按时序输出到与之连接的计算机，计算机先通过一在Windows环境下操作的控制软件，采用取样平均法降低CCD多道检测器的随机噪杂，提高其信噪比，然后以快速中值滤波法，使之实现快速高信噪比采样，最后以分析计算软件计算每一波长对应的吸收光强(或透射光强)并以表格或曲线图象输出即可完成快速显微多道分光光度检测过程。通过以上的检测过程可实现以下的检测指标(1)在检测光阑直径为0．2mm至2．5mm时，检测样品微区直径为1μm～125μm；(2)光谱响应范围达到300nm-1100nm；(3)波长分辨率达到0．2nm；(4)完成单次全光谱(300nm-800nm)检测时间为1ms。且可随照明光源的变换，分别对一般吸收光谱和荧光光谱进行检测。由此可见，采用本发明可对显微样品进行快速、准确的显微测量。
实施例2本发明快速显微多道分光光度检测装置的显微镜亦可采用Nikon的E600型正立显微镜，分光器采用1500线／mm的反射光栅，多道光谱检测器采用Reticon S系列线阵CCD，此线阵CCD也同时带有同步数据采集卡。计算机可采用带6X86CPU及64M内存和1G硬盘的兼容机，其它组件及相互间的安装及连接关系同实施例1；这样装置的工作及所获得的效果指标等也与实施例相似。
权利要求
1.一种快速显微多道分光光度检测方法，其特征在于包括下列操作步骤(1)显微镜将从样品透射出来的光会聚到分光器上后由分光器展谱于多道光谱检测器上；(2)多道光谱检测器各感光像元检测出各波长的光强度；(3)同步数据采集卡将多道光谱检测器各感光像元的光电子信号按时序输出到计算机；(4)计算机对光电子信号作处理后获得各波长的吸收光谱。
2.根据权利要求1所述的快速显微多道分光光度检测方法，其特征在于所述的计算机对光电子信号作处理是指先采用取样平均法降低CCD多道检测器的随机噪杂，提高其信噪比，然后以快速中值滤波法，使之实现快速高信噪比采样，最后以分析计算软件计算每一波长对应的吸收光强(或透射光强)并以表格或曲线图象输出。
3.一种快速显微多道分光光度检测方法的装置，其特征在于由显微镜、分光器、多道光谱检测器、同步数据采集卡、计算机组成，显微镜检测样品的透射光经分光器展谱后由多道光谱检测器接收，多道光谱检测器的输出端与同步数据采集卡电气连接，同步数据采集卡的输出端与计算机电气连接。
全文摘要
一种快速显微多道分光光度检测方法,显微镜透射出样品的光由分光器展谱于多道光谱检测器上并由其检测出各波长的光强度,然后由同步数据采集卡将光电子信号按时序输出到计算机并由其对光电子信号作处理后获得各波长的吸收光谱。一种快速显微多道分光光度检测装置,由显微镜、分光器、多道光谱检测器、同步数据采集卡、计算机连接组成,通过上述方法及装置可完成快速显微多道分光光度检测过程,检测分辨率高、分辨时间短,操作方便。
文档编号G01N21/17GK1289918SQ0011747
公开日2001年4月4日 申请日期2000年10月8日 优先权日2000年10月8日
发明者黄耀熊, 籍涛, 陈光炜 申请人:暨南大学