;控制分析部件18与位移控制部件6、荧光光电探测器14和二维成像光电探测器17相连接，实现荧光信息、图像信息、移动通光孔5移动选择波长光束通过等功能，实现藻类原位分析。
[0015]本实施例中，宽光谱光源I为非相干光源，宽光谱分束元件3为光栅分束元件，宽光谱合束元件8为光栅合束元件，荧光光电探测器14为光电二极管，二维成像光电探测器17为电荷耦合器件，光束整形元件2透射型光束整形透镜组，准直整形元件4为宽光谱准直整形，位移控制部件6为纳米移动平台，荧光激发聚焦元件10为复消色差透镜，探测会聚元件12为消色差透镜，显微物镜15为平场复消色差物镜，成像元件16为透镜组，控制分析部件18为嵌入式系统。
[0016]本实施例的工作过程:宽光谱光源I出射光束经过光束整形元件2进行光束整形后，通过宽光谱6分束元件3在波长维度上的分束，移动通光孔5与位移控制部件6相连接，移动通光孔5在位移控制部件6控制下移动，选择实现所需波长光束通过，形成荧光激发光束；移动通光孔5透射的荧光激发光束上依次设置有光束会聚元件7、宽光谱合束元件8、激发光束整形元件9、荧光激发聚焦元件10，光束会聚元件7和宽光谱合束元件8构成光路，实现在不同波长通过移动通光孔5后，荧光激发光路不用移动，荧光激发聚焦元件10将荧光激发光束聚焦到被检测水体11。检测水体11的藻类被荧光激发光束激发后，荧光光束依次经过探测会聚元件12、滤光元件13、荧光光电探测器14，荧光光电探测器14检测经过探测会聚元件12会聚和滤光元件13滤波后的藻类荧光信号；在检测水体11区域设置有显微物镜15、成像元件16、二维成像光电探测器17，构成原位藻类显微成像模块，进行关键藻类图像采集;控制分析部件18与位移控制部件6、荧光光电探测器14和二维成像光电探测器17相连接，控制分析部件18控制位移控制部件6对移动通光孔5发出移动指令，实现不同波长激发，实现不同波长激发下的荧光信息采集和分析，控制分析部件18通过二维成像光电探测器17进行图像信息，作为关键藻类图像信息采集，对藻类荧光信息进行补充，控制分析部件18通过分析不同波长光激发藻类荧光信息及部分图形信息实现藻类原位分析。
[0017]本实施例在太湖进行了藻类检测分析实验，对蓝藻、绿藻、硅藻、甲藻进行了测试分析，并于显微检测方法进行比较，不仅实现了荧光藻类原位分析，还显示本发明装置具有原位检测、在线检测、精度高、准确性好、客观可靠、抗干扰能力强、实时性好、算法简单、容易实现、分析能力强、信息量大、应用范围广、智能化程度高、灵活性好、功能易于扩充的等特点。
[0018]本发明的基于宽光谱分束合束的荧光藻类原位分析装置的工作过程为:宽光谱光源出射光束经过光束整形元件进行光束整形后，通过宽光谱分束元件在波长维度上的分束，移动通光孔与位移控制部件相连接，移动通光孔在位移控制部件控制下移动，选择实现所需波长光束通过，形成荧光激发光束;移动通光孔透射的荧光激发光束上依次设置有光束会聚元件、宽光谱合束元件、激发光束整形元件、荧光激发聚焦元件，光束会聚元件和宽光谱合束元件构成光路，实现在不同波长通过移动通光孔后，荧光激发光路不用移动，荧光激发聚焦元件将荧光激发光束聚焦到被检测水体。检测水体的藻类被荧光激发光束激发后，荧光光束依次经过探测会聚元件、滤光元件、荧光光电探测器，荧光光电探测器检测经过探测会聚元件会聚和滤光元件滤波后的藻类荧光信号；在检测水体区域设置有显微物镜、成像元件、二维成像光电探测器，构成原位藻类显微成像模块，进行关键藻类图像采集；控制分析部件与位移控制部件、荧光光电探测器和二维成像光电探测器相连接，控制分析部件控制位移控制部件对移动通光孔发出移动指令，实现不同波长激发，实现不同波长激发下的荧光信息采集和分析，控制分析部件通过二维成像光电探测器进行图像信息，作为关键藻类图像信息采集，对藻类荧光信息进行补充，控制分析部件通过分析不同波长光激发藻类荧光信息及部分图形信息实现藻类原位分析。
[0019]本发明中色散元件制备与使用、宽光谱光源驱动、位移部件控制、探测器电路、荧光原理、显微图像处理等均为成熟技术，本发明的发明点在于基于荧光光谱分析原理和色散元件作用机理，利用宽光谱分束合束技术，将宽光谱光源进行波长维度分束，实现不同波长荧光激发调控，在水体中实现藻类原位激发通过不同藻类的荧光特性差异，检测分析藻类，集成显微成像原位观察模块，进行关键图像信息采集，实现荧光藻类原位分析，给出一种原位检测、在线检测、精度高、准确性好、客观可靠、抗干扰能力强、实时性好、算法简单、容易实现、分析能力强、信息量大、应用范围广、智能化程度高、灵活性好、功能易于扩充的基于宽光谱分束合束的荧光藻类原位分析装置。
【主权项】
1.一种基于宽光谱分束合束的荧光藻类原位分析装置，包括:宽光谱光源(I)、光束整形元件(2)、宽光谱分束元件(3)、准直整形元件(4)、移动通光孔(5)、位移控制部件(6)、光束会聚元件(7)、宽光谱合束元件(8)、激发光束整形元件(9)、荧光激发聚焦元件(10)、探测会聚元件(12)、滤光元件(13)、荧光光电探测器(14)、显微物镜(15)、成像元件(16)、二维成像光电探测器(17)、控制分析部件(18)，其特征在于:所述宽光谱光源(I)出射光路上依次设置有光束整形元件(2)、宽光谱分束元件(3)、准直整形元件(4)、移动通光孔(5)，其中，所述宽光谱分束元件(3)实现光束在波长维度上的分束，所述移动通光孔(5)与位移控制部件(6)相连接，所述移动通光孔(5)在位移控制部件(6)控制下移动，用于选择实现所需波长光束通过，形成荧光激发光束;所述移动通光孔(5)透射的荧光激发光束上依次设置有光束会聚元件(7)、宽光谱合束元件(8)、激发光束整形元件(9)、荧光激发聚焦元件(10)，所述宽光谱合束元件(8)实现在不同波长通过移动通光孔(5)后，荧光激发光路固定，所述荧光激发聚焦元件(10)将荧光激发光束聚焦到被检测水体(11);所述检测水体(11)的藻类被荧光激发光束激发后，荧光光束光路上依次设置有探测会聚元件(12)、滤光元件(13)、荧光光电探测器(14)，所述荧光光电探测器(14)检测经过探测会聚元件(12)会聚和滤光元件(13)滤波后的藻类荧光信号;所述检测水体(11)区域设置有显微物镜(15)、成像元件(16)、二维成像光电探测器(17)，构成原位藻类显微成像模块，用于关键藻类图像采集;所述控制分析部件(18)与位移控制部件(6)、荧光光电探测器(14)和二维成像光电探测器(17)相连接，实现荧光信息、图像信息、移动通光孔(5)移动选择波长光束通过，实现藻类原位分析。2.根据权利要求1所述的基于宽光谱分束合束的荧光藻类原位分析装置，其特征在于:所述的宽光谱光源(I)为非相干光源或可调谐激光器。3.根据权利要求1所述的基于宽光谱分束合束的荧光藻类原位分析装置，其特征在于:所述的宽光谱分束元件(3)为光栅分束元件、棱镜分束元件或微纳分束元件中的任一种。4.根据权利要求1所述的基于宽光谱分束合束的荧光藻类原位分析装置，其特征在于:所述的宽光谱合束元件(8)为光栅合束元件、棱镜合束元件或微纳合束元件中的任一种。5.根据权利要求1所述的基于宽光谱分束合束的荧光藻类原位分析装置，其特征在于:所述的荧光光电探测器(14)为光电二极管、雪崩管或光电倍增管中的任一种。6.根据权利要求1所述的基于宽光谱分束合束的荧光藻类原位分析装置，其特征在于:所述的二维成像光电探测器(17)为电荷耦合器件或互补金属氧化物半导体电传感器。
【专利摘要】本发明涉及一种基于宽光谱分束合束的荧光藻类原位分析装置，宽光谱光源出射光路上依次设置有光束整形元件、宽光谱分束元件、准直整形元件、移动通光孔，移动通光孔透射的荧光激发光束上依次设置有光束会聚元件、宽光谱合束元件、激发光束整形元件、荧光激发聚焦元件，荧光光束光路上依次设置有探测会聚元件、滤光元件、荧光光电探测器，荧光光电探测器检测经过探测会聚元件会聚和滤光元件滤波后的藻类荧光信号；检测水体区域设置有显微物镜、成像元件、二维成像光电探测器，构成原位藻类显微成像模块，控制分析部件与位移控制部件、荧光光电探测器和二维成像光电探测器相连接，实现荧光信息、图像信息、移动通光孔移动选择波长光束通过，实现藻类原位分析。
【IPC分类】G01N21/64
【公开号】CN105628664
【申请号】CN201610017590
【发明人】詹秋芳, 张荣福, 高秀敏
【申请人】上海理工大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年1月12日