专利名称：微区原位显微荧光光谱测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种显微荧光光谱仪，具体说是一种微区原^M微荧光光谱测MS，
可用于测量M術荨片、矿物薄片及其他固体薄片材料的微区在紫外光激发下的荧光光谱。
背景技术：
许多薄片材料在紫外光激发下会发出荧光，依据其荧光光谱可x^才料进行分析。材
料的微区荧光光谱尤为重要，它反映了材料的局^t寺性。例如地质流体^#记录了原 始的成矿流体的性质，而矿物薄片中的小颗粒的槟燥隙中常有油气显示等。M体的性
质厕麟隙中油气盼M可舰它们的荧光光谱加以分析。卵戰荒体^#是指矿物结 晶生长时，原先存在于储层中的微型流術皮成岩作用胶结物所捕获而爐在矿物晶格的 缺陷或窝穴内的物质，发育于储层岩石中的自生矿物包裹体及赋予其中的微量的束纟靴 态的流微质.流体被体记录了烃类流体和孔隙冰的'顿、组分、物化劍牛及地胸 力条件.由于包裹体形成之后没有外来物质的加入和自身物^的流出，因而可作为原始 成矿物质来研究具有可靠的原生性。在一定地区水平和垂直方向上有规律地取样，对 ^^岩i^矿物中流体M体进行，、特征、丰度、组分等对比研究以及均一，的 测定,可以大致了解盆地深部流体的运移方向、运移鹏体系^7jc动力状况的模拟研究， 确定;)g^i移的时间、深度和运移相态、方向和趣t为石油勘探指明方向。
除了油气^ ^卜， 一些晶傳材料中也含有包裹体，生物体也含有 体。以下以 油气^^为例进fiH兑明。
油气^^是流体M体的一种，其成分中包含有禾几质，如甲烷、沥青、高^^碳 氢化^tl等。其中的芳香烃在紫外光的、微下会发出荧光，这是油气^^和船Jc爐 体的区另!J之一，人们常用油气包裹体的这~#点在荧皿微镜下区别油气^#和船乂 体， 据油气^#的荧光的颜色判断其成熟度。然而通常的荧，微H^用的 ^^卖发光光源，其光谱范围很宽，尽管显微镜的荧光，中，了M滤色片和荧光 滤块，但得至啲激发光具有一定的带宽，而不是光谱范围很窄的单色光；il^卜，单1^
体的大小普遍集中在5—25nm，显微镜的折射式显微物镜聚焦的焦斑大于25拜，因此 显微镜的焦斑实际上鶴了多^ *，致使现有技术测量的^^的显微荧光光谱实 际上是宽带单色光 下的多^^体的荧光光谱。以上两个因素导致了不同成分的两 个油气^^的光谱相似而难以M荧光光谱区分它们。为了区分，的^ ，需要
用窄带单色光去激发，且焦斑的面积与单4^ ^，即单色光只皿单^ ， 这样不同成分的油气M体的光谱不同而會,区分它们。
已有的测量单个油气^^的显微荧^g^用了深紫外IEfi荧;)M微镜，由于深 紫外显微镜非常昂贵， 一台奥林巴,碟外荧^M微镜18万美元，而一台徕卡深紫外荧光 显微镜30万欧元，这样高的价格导致了m^g的造价太高，因此大大限制了它的普及 舰。
发明内容
本发明的目的是Jli共一种微区原^M微荧光光谱测^S，它不仅能测量群体被 体的荧光光谱，还能测量单个流体爐的荧光光谱，以弥补现有技术的不足。
本发明是在已有的带有i^处理的计穀几的荧光M光度计和倒置荧^M微镜的基 础上，即在带有 处理的计#^几与光纤基座的荧光， 计和包括显微物镜、载物 台在内的倒置荧^M微镜的基础上，专门在倒置荧，微lti:设有一个高精度调节架， 高精度调节架与一 Y形光缆的一端(即黻光纤与鎌光纟玲二为一的一端)连接，Y 形光缆的另两端分别与荧光^fc爐计上的光纤基座的m^^千端口和^l寸光纤端口连 接，'微光纤与鄉光纤在与高精度调节架相连联的一端合二为一，中间一根的#^光 纤前端是一^MI竟组，其周边围绕多,寸光纤，激发光纤用于导出荧光分光光度计中 的单色光，此单色形魏Mf彭I^平行光并聚焦至U^^術薄片上，用以激发单一油气 ^^发出荧光，荧形纖寸光纤4输到荧光就舰it^行光谱测量。
本发明的技^:方案包括带有i^处理的计Mlll与含有光纤基座10的荧光^t ，计9和包括显微物镜2、载物台3在内的倒置荧光显微镜1，期寺征是它还包括&h 述倒置荧，微镜1上设有的高精度调节架4，并且高精度调节架4与一根Y形，6 的一端的光纤 11^且合体5相连，光缆6的另外的两端B端与C端分别接入荧光^: M计9的光纤基座10的皿光纤端口 B和发射形千端口 C，光缆6的激发光纤7的A 端ltr^设一与其共轴的^SI彭且12，而JJl^的^^lfciil彭且合体5与荧划到置显微镜 1的显微物镜2共轴。此 ^& 12是两端均为凸邀竟(E与F)的石英柱，在技术上保 证激发形千的A端面与凸ME的焦平面重合，^!寸光纤8围绕 1彭且12 ,形祠伊J。
本发明结构简单，，會,充分利用现有的倒置荧，微镜和荧光^:计及其附件， 舰Y型光翻織竟组将它们有,结合在一起，将显微定位、单色光激微荧光收 難为一体，解决了单一油气^#由于術只微小难以准确定位聚焦的问题，同时使光 谱测量范围从深紫外到可见光，以普通倒置荧，微镜代替深紫外显微镜，大大斷氐了 仪器的造价，且结构简单，易于调节。本^S用途广泛，不仅可以测量群体^#的荧 光光谱，也可以测量单一油气^ ^的荧光光谱。由于，了倒置荧3tM微镜，因而也 可以用于生物M体a他固体薄片中的M体及其4财才料的微区荧光光谱的测量。
图1本发明的总体结构示意图。
图2本发明的Y形^l!l结构示意图。
图3本发明的光纤Wfia合体的i^面示意图。
图4本发明的Y形光缆C端截面示意图。
图5本发明的Y形形览的B端截面示意图。
图6本发明的光绍t^l彭且合体的纵向剖面示意图
图7单个油气^ 的定位和 1示意图。
其中，l倒置荧舰微镜2显微物镜3载物台4高精度调节架5光纤m^ 组合体6光缆7^^光纤8Mt光纤 9荧光分光光度计IO光纤基座11带 有 处理的计#^几12〗^tf彭且13视场 14单个油气^^体 15焦斑 B— 微光纤端口 C—鄉光纤端口 A—黻光纤的一端E， F"^H竟两端的凸纖 L 一倒置荧^M微镜的光源系统L2 —荧光分光光度计的光源系统。
具体实施例方式
本发明的技术方案包括带有 处理的计,11与含有光纤基座10的荧光皿 ，计9和包括显微辦竟2、载物台3在内的倒置荧^M微镜1，期寺征是它还包括^J: 述倒置荧舰微镜1上设有的高精度调微4，并且高精度调节架4与一根Y形光缆6 的一端的光纤货iitl^且合体5相连，光缆6的另外的两端B端与C端分别接入荧光分光 ，计9的光纤基座10的、皿光纤端口 B和，光纤端口 C，光缆6的 光纤7的A 端驗设一与其共轴的1t^彭且12，而JJM的光纤f^tl彭且合体5与荧光倒置显微镜 1的显微物镜2共轴。啦t^竟组12是两端均为凸M(E与F)的g柱，在M上保 证激发光纤的A端面与凸邀竟E的焦平面重合，mf光纤8围绕^l^且12，形S咧。
，的高精度调节架，M上要求在空间三个方向上的1 fMS少为土5鹏空间分辨 率为1微米。
上述的光缆为Y形(见图2),长度1-2m，光缆内有多根光纤，中间为一根，周围均 布有多根.中间一根为^1光纤，用于导出荧光^^W计的单色光，此单色3t^凸透 镜E顿平行光，再经凸纖F聚焦至崎测样品上。 ||纟鹏围均布的多根光纤为发 射光纤，用于收集荧光并导入荧光絲爐计，舰荧光分光爐计测量荧光光谱。
本发明的测量单个油气键体的荧光光谱的测量步骤如下(见图7):(1) 通过倒置荧舰微镜寻，饼定位待观啲油气爐体将已制备好的待测键術薄片 放在倒置荧 微镜的载物台上，调节显微镜，使目镜中看到的^ 晰；然后选用 倒置荧腿微f肚的标准紫外荧光滤块，舰目激见察该^ *是否发荧光，若发荧光， 贝IJ确定为油气^^，并将载物台上的该^#调节至诉形汤中心；
(2) 再开启荧光分光M计，将m^:波长^a在可见光范围，如550nm^调节高精度调节 架4,使焦斑出现在视场中M小，进一步调节高精度调节架的x 、 y旋钮，使^M逐 渐与待测MM4，此时关闭倒置荧^lM微镜的光源L ;
(3) 然后将荧光^^爐计的^:波长设置在紫外区，如320nm, M荧光做鹏计和 带有麵处理的计娜己录和分析光谱。
若是要求测量多个離体^#的荧光光谱，则只要Mil调大焦斑即可。
下面以实施例详细说明本发明。
实施例1
倒置荧，微镜1为实验室常用仪器，含有内置的连续光源和标准荧光滤块，用于 观察单个油气^ ^ 14在可见光和单色光照Jff的颜M荧^1^色，以识别油气條 体，并禾偶载物台上的可调旋纽，将该油气^#定位在鄉1/的中心。 倒置荧腿微镜l翻德国Leica的公司产品，例如DM ILM型。 高精度调节架4 ^H维的(x， y， z)调节架，在空间三个方向的可调范围至少为士5mm，
空间^ff率为1可采用上海联ilDt纤激光器lir的产品。
光缆6为Y形(见图2)，光缆6内由9根光纤纟贼，它们呈WE状分布，在230-800nm 波长范围的M:率可达90% o中间的一根为M^光纤7其直径为800Mm，用于导出荧 光分光，计的单色光，^:光纤A端设一〗ti^l^且12，此^l^且是一个两端都为凸 (E与F)的石英柱，石英柱长lcm，直径l咖，凸 E的焦距为0. 5咖，凸 F 的焦距为1. 5魔纖单色^^凸itliE后顿平行光，再经凸纖F聚焦，焦斑面积5叫 在技术上保证激发光纤7的A端与 ||组12共轴，激发光纤的A端面与凸ME的焦 平面重合，8t^M光纤8围缴tM组12j^形排列，其直径均为为600mhi，用于收 集荧光并导入荧光^:光度计9， M:荧光^:M计9和带有自处理的计穀几11进 行光谱记录和分析。光缆6的B端、C端与光纤基座10的#^3^千端口 B与^j"光纤端 口 C相连.
荧光分光舰计9采用PerlinElmer公司的产品，如LS50/55型.其脉冲惊灯的功
率为20kw， ^^:織光栅均为闪耀光栅，每M^蛾为1800条.^g:和劍寸光谱范
围为200-950rm刻俄测器为R298高灵敏光电倍增管，灵驗高达750:1 ，波长分 辨率为0. lrm
以上配制可测tt径大于5jum的单个油气^^的激发光谱、二维荧光光谱、三维 荧光光谱及同步荧光光谱。
实施例2
倒置荧，微镜为实验室常用仪器，含有内置的连续光源和标准荧光滤块，用于观
察^tt可见光和单色光照射下的M^:荧MS色，以识别油气^#，并利用载物
台上的可调旋纽，将油气^^定位在m^的中心。
倒置荧舰微镜l娜为本NIKON公司产品，例如Eclipse TE2000型。 高精度调节架是4四维的(x,y，z，ez)调节架，在空间三个方向的可调范围至少为
土5nm，空间分辨率为1 ， ez的可调范围至少为±2°，可，北京大恒光电厂等厂家
的产品.
光缆6为Y形(见图2),光缆内由12根光纤纟賊，它们呈1^l^状分布，在230-800nm 波长范围的 :率可达90%.中间的一根为、皿光纤，其直径为800Min，用于导出荧光 ^bW计的单色光，,光纤A端设一^!liai2，此Mf彭且是一个两端都为凸透 镜(E与F)的石英柱，石英柱长lc恥直径1.2咖,凸3f^E的焦距为0.6nim,凸透镜F 的焦距为2皿戮单色^^圣凸纖E后 平行光，再经凸邀竟F聚焦，焦斑面积5叫 在技术上保证^:光纤的A端与货i^彭，轴，、^:光纤的A端面与凸皿E的焦平面 重合，Ut^光纤8围绕1tM^^F形排列，其直径均为为400pm，用于收集荧光 并导入荧光分光，计9， i!3i荧光^:皿计9和带有 处理的计^#111进行光谱 记录和分析。光缆6的B端、C端与光纤基座9的激发光纤端口 B与发射光纤端口 C相 连.
荧光分光皿计10OTH0RIBAJobinYvon公司的产品(FloraMAX4)，荧光^fc光 度计的连续氤灯的功率为150W， M^^f光栅均为闪耀光栅，每M^i践为1200条激 发和鄉光谱范围为200-950rm激揽测器为光:？1十数光电倍增管.灵鹏高达3000:1. 波长彌率为0. lrm
以上配制可测tt径大于5nm的单个油气爐体的激发光谱、二维荧光光谱、三维 荧光光谱及同步荧光光谱.
权利要求
1.一种微区原位显微荧光光谱测量装置，其包括带有数据处理的计算机(11)与含有光纤基座(10)的荧光分光光度计(9)和包括显微物镜(2)、载物台(3)在内的倒置荧光显微镜(1)，其特征是其还包括在上述倒置荧光显微镜(1)上设有的高精度调节架(4)，并且高精度调节架(4)与一根Y形光缆(6)的一端的光纤微透镜组合体(5)相接，光缆(6)的另外的两端(B)端与(C)端分别接入荧光分光光度计(9)的光纤基座(10)的激发光纤端口(B)和发射光纤端口(C)，而且上述的光纤微透镜组合体(5)与荧光倒置显微镜(1)的显微物镜(2)共轴。
2、 如权利要求1所述的微区原位显微荧光光谱测量装置，其特征是 上述的光纤微透镜组合体(5)是在激发光纤(7)的(A)端前方设一与其共轴 的微透镜组(12)，且发射光纤(8)围绕微透镜组(12)成环形排列。
3、 如权利要求l所述的微区原位显微荧光光谱测量装置，其特征是 上述的微透镜组(12)是两端均为凸透镜(E)与(F)的石英柱，它们是成一体 的，且激发光纤(7)的(A)端面与凸透镜(E)的焦平面重合。
4、 如权利要求1所述的微区原位显微荧光光谱测量装置，其特征是 上述的高精度调节架(4),在空间三个方向上的行程至少为士5mm，空间分辨率为l微米。
全文摘要
本发明涉及一种微区原位显微荧光光谱测量装置。包括有数据处理的计算机与含有光纤基座的荧光分光光度计和倒置荧光显微镜，其特征是它还包括上述倒置荧光显微镜上设有的高精度调节架，该调节架与一根Y形光缆的一端的光纤微透镜组合体相连，光缆另外的两端B与C端分别接入荧光分光光度计的光纤基座的激发光纤端口B和发射光纤端口C，光缆的激发光纤A端前方设一与其共轴的微透镜组，且上述光纤微透镜组合体与荧光倒置显微镜的显微物镜共轴。其结构简单，易于调节，造价低，用途广泛，不仅可测量群体包裹体的荧光光谱，也可测量单一油气包裹体的荧光光谱。由于采用倒置荧光显微镜，也可用于生物包裹体或其他固体薄片材料的微区的荧光光谱测量。
文档编号G01N21/64GK101373177SQ20081012716
公开日2009年2月25日 申请日期2008年6月23日 优先权日2008年6月23日
发明者张金亮, 李世荣, 杨爱玲 申请人:杨爱玲