一种荧光测量装置及测量方法与流程

文档序号:14007218阅读:473来源:国知局

本发明属于荧光测量技术领域,尤其涉及一种荧光测量装置。



背景技术:

荧光光谱检测技术近年来发展迅速,由于其灵敏度高、选择性强,速度快等优点被逐渐被应用于各个领域,特别是在物质种类检测中有着重要的应用,它是对辐射能激发出的辐射强度进行定量分析的发射光谱分析法。通常条件下,分子处于单重态的基态,分子受到紫外至红外激励的光子入射作用后,分子受激而引起电子能级的跃迁或振动和转动能级的跃迁,分子受激后,处于激发态或通过内部转换和振动驰豫的非辐射,相继发射荧光光子,回到电子基态得到荧光光谱,或通过激发单重态和激发三重态间的系间窜越和振动驰豫,放出能量回到基态,得到荧光光谱。每一种物质的荧光效应都有其特定的吸收光的波长和发射的荧光波,利用这一特性,可以定性鉴别物质,现有的荧光测量装置由于溶液浓度高时激发的荧光不易透射出、浓度低时探测器接收面积小等原因存在使得检测到的荧光强度较弱,怎样使得荧光强度增强就成了亟待解决的问题。



技术实现要素:

为了解决以上存在问题,本发明提供一种荧光测量装置,能够更加准确的测量荧光。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的:

一种荧光测量装置,包括光源1、“1”字型光源转换头2、平行光透镜3、狭缝4、滤色片5、比色皿6、螺旋装置7、比色皿底座8、硅光电池9、底板10、遮光罩11、探测器12。所述光源1、“1”字型光源转换头2、平行光透镜3、狭缝4、滤色片5、螺旋装置7、硅光电池9、探测器12均固定在底板10上,比色皿底座8固定在螺旋装置7的转轴上并可随着螺旋装置7的转轴的转动而沿着垂直光路方向水平左右移动,比色皿6摆放在比色皿底座8的卡槽上,其中,光源1、“1”字型光源转换头2、平行光透镜3、狭缝4、滤色片5从左向右沿一条与比色皿底座8平行的水平横轴依次分布在底板中央,探测器12分布在比色皿右侧,且与上述光源1在一条水平线上。硅光电池9固定在比色皿6的一侧,遮光罩11固定在底板10上并将光源1、“1”字型光源转换头2、平行光透镜3、狭缝4、滤色片5、比色皿6、螺旋装置7、比色皿底座8、硅光电池9罩在内部。光源1发出的光经过“1”字型光源转换头2变成竖直线光源,竖直线光源经过平行光透镜3后变成平行光,经过狭缝4后变成沿水平方向平行的“1”字型竖直线光源,竖直“1”字型线光源经过滤色片5后变成竖直“1”字型单色光。

所述光源1为氙灯或氘灯点光源;

所述“1”字型光源转换头2高为d,所述平行光透镜3高为d;

所述光源1与“1”字型光源转换头2间距离为l1,所述“1”字型光源转换头2与平行光透镜3间距离为l2,且满足关系式:

所述狭缝4为宽度c、高度h的竖直细长狭缝,且满足条件:宽度c小于比色皿截面宽度w、高度h小于比色皿截面高度h,其中,宽度c取值范围为0.1-1mm、高度h取值范围为1-40mm;

所述滤色片5为10-20nm窄带通单色光滤色片,其宽度lc与高度hh分别大于狭缝宽度c与狭缝高度h;

所述比色皿6为长方体形石英比色皿,侧面4个面均为jgs-1型石英高通光面,沿着光路方向的内径长度为l,垂直光路方向的截面宽度为w+dc1+dc2、高度为h+dd1+dd2,其中,w、h为垂直光路一面(比色皿6截面)的通光宽度与高度,dc1、dc2分别为靠近硅光电池9一侧与另一侧的截面宽度,dd1、dd2分别为底部与顶部的截面高度,比色皿6正对入射光方向的截面上固定有“回”字形不透光铁片,铁片整体宽度为w+dc1+dc2、高度为h+dd1+dd2,铁片内部尺寸为宽度w、高度h,以保证铁片通光面与比色皿6的通光面重复一致;

所述比色皿底座8固定在螺旋装置7的转轴上并可随着螺旋装置7的转轴的转动而沿垂直光路方向分别向左右水平移动,其左右水平移动距离x可以通过螺旋装置7上的螺旋刻度直接读出,且其左右移动距离x的范围要大于比色皿通光截面宽度w;

所述硅光电池9是面积为l*h的大面积硅光电池探测器,并被紧密固定在比色皿6面积为l*h的一侧;

测量时,所述探测器12固定在底板10上,且与所述光源1在同一水平轴上,调节螺旋装置7,控制x沿垂直光路方向分别向左右水平移动,通过探测器12得到两个探测器值开始变小时对应的两个位置示数x1与x2,其中,x1为靠近硅光电池9的一侧位置示数,调节螺旋装置7,向另一侧移动距离xx=yd*(x2-x1),其中,系数yd取值范围为0.2-0.9,得到荧光光强测量值i测,通过表达式i测=sj*i0*exp(-axx)可求出实际荧光原位强度(溶液内受光处真实的荧光强度)i0,其中,sj是硅光电池的荧光强度收集效率、a是荧光光谱的吸光度系数。a值可通过以下方法测出:所述比色皿6内装入适量水或甲醇,打开光源1和探测器12,测量探测器12所收集的光强为i0',关闭光源和探测器。将比色皿6中溶液换为待测溶液,打开光源1和探测器12,测量探测器12所收集的光强为i1,可得吸光度关闭光源和探测器。sj可通过以下方式测出:所述比色皿6内装入标准荧光物质,打开上述光源1,调节螺旋装置7,控制x使得此时荧光光强很强,记录x1,测量硅光电池9所收集的荧光光强i测=βi理,i理为标准荧光物质在特定强度激发光照条件下发出的荧光理想强度。

本发明所达到的有益效果是:相比于目前已有的测量装置,其光源部分加了一个竖直“1”字转换头,加之采用平行光透镜与狭缝的设置,使得照射的光束变成细长的竖直线光源,不仅大大增强了照射光的强度,提高了光源的利用率,而且增加了荧光逸出几率,更有利于得到大强度的荧光测量值。硅光电池大小覆盖整个比色皿一个侧面并被固定,加上比色皿位置可调,不但实现了荧光强度直接测量,而且通过硅光电池的荧光强度收集效率sj以及表达式i测=sj*i0*exp(-axx)的修正,并据此可得出实际荧光原位强度i0,解决了荧光强度大小原位准确测量问题

附图说明

图1为本发明的装置的结构示意图。

具体实施方式

为了进一步描述本发明的技术特点和效果,以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。

实施例1

参照图1所示,一种荧光测量装置,包括光源1、“1”字型光源转换头2、平行光透镜3、狭缝4、滤色片5、比色皿6、螺旋装置7、比色皿底座8、硅光电池9、底板10、遮光罩11、探测器12。所述光源1、“1”字型光源转换头2、平行光透镜3、狭缝4、滤色片5、螺旋装置7、硅光电池9、探测器12均固定在底板10上,比色皿底座8固定在螺旋装置7的转轴上并可随着螺旋装置7的转轴的转动而沿着垂直光路方向水平左右移动,比色皿6摆放在比色皿底座8的卡槽上,其中,光源1、“1”字型光源转换头2、平行光透镜3、狭缝4、滤色片5从左向右沿一条与比色皿底座8平行的水平横轴依次分布在底板中央,探测器12分布在比色皿右侧,且与上述光源1在一条水平线上。硅光电池9固定在比色皿6的一侧,遮光罩11固定在底板10上并将光源1、“1”字型光源转换头2、平行光透镜3、狭缝4、滤色片5、比色皿6、螺旋装置7、比色皿底座8、硅光电池9罩在内部。光源1发出的光经过“1”字型光源转换头2变成竖直线光源,竖直线光源经过平行光透镜3后变成平行光,经过狭缝4后变成“1”字型竖直线光源,竖直“1”字型线光源经过滤色片5后变成竖直“1”字型单色光。

所述光源1为氙灯点光源;

所述“1”字型光源转换头2高为d=10mm,所述平行光透镜3高为d=50mm;

所述光源1与“1”字型光源转换头2间距离为l1=20mm,所述“1”字型光源转换头2与平行光透镜3间距离为l2=80mm,

所述狭缝4为宽度c=0.2mm、高度h=10mm的竖直细长狭缝,且满足条件:宽度c小于比色皿截面宽度w=10mm、高度h小于比色皿截面高度h=50mm;

所述滤色片5为15nm窄带通单色光滤色片,其宽度lc=5mm与高度hh=50mm分别大于狭缝宽度c与狭缝高度h;

所述比色皿6为长方体形石英比色皿,侧面4个面均为jgs-1型石英高通光面,沿着光路方向的内径长度为l=30mm,垂直光路方向的截面宽度为w+dc1+dc2、高度为h+dd1+dd2,其中,w、h为垂直光路一面(比色皿6截面)的通光宽度与高度,dc1=1mm、dc2=1mm分别为靠近硅光电池9一侧与另一侧的截面宽度,dd1=1mm、dd2=1mm分别为底部与顶部的截面高度,比色皿6正对入射光方向的截面上固定有“回”字形不透光铁片,铁片整体宽度为w+dc1+dc2、高度为h+dd1+dd2,铁片内部尺寸为宽度w、高度h,以保证铁片通光面与比色皿6的通光面重复一致;

所述比色皿底座8固定在螺旋装置7的转轴上并可随着螺旋装置7的转轴的转动而沿垂直光路方向分别向左右水平移动,其左右水平移动距离x可以通过螺旋装置7上的螺旋刻度直接读出,且其左右移动距离x的范围要大于比色皿通光截面宽度w;

所述硅光电池9是面积为l*h的大面积硅光电池探测器,并被紧密固定在比色皿6面积为l*h的一侧;

所述探测器12固定在底板10上,且与所述光源1在同一水平轴上,调节螺旋装置7,控制x分别沿垂直光路方向分别向左右水平移动,通过探测器12得到两个探测器值开始变小时对应的两个位置示数x1=0mm与x2=10.00mm,其中,x1为靠近硅光电池9的一侧位置示数,调节螺旋装置7,向另一侧移动距离xx=yd*(x2-x1),其中,系数yd取值范围为0.2-0.9,得到荧光光强测量值i测,通过表达式i测=sj*i0*exp(-axx)可求出实际荧光原位强度(溶液内受光处真实的荧光强度)i0,其中,sj是硅光电池的荧光强度收集效率、a是荧光光谱的吸光度系数。a值可通过以下方法测出:所述比色皿6内装入纯净水,将荧光峰波长设为滤色片带通波长,打开光源1和探测器12,测量探测器12所收集的光强为i0',关闭光源和探测器。将比色皿6中溶液换为待测溶液,打开光源1和探测器12,再次测量探测器12所收集的光强为i1,可得吸光度关闭光源和探测器,得到a=a’/l。sj可通过以下方式测出:所述比色皿6内装入标准荧光物质,打开上述光源1,调节螺旋装置7,控制x使得此时荧光光强很强,记录x1,测量硅光电池9所收集的荧光光强i测=βi理,i理为标准荧光物质在特定强度激发光照条件下发出的荧光理想强度,得到β=0.88。

实施例2

同实施例1,不同之处在于:c取值为0.1mm、高度h取值为1mm;所述滤色片5为10nm窄带通单色光滤色片。

实施例3

同实施例1,不同之处在于:c取值为1mm、高度h取值为40mm;所述滤色片5为20nm窄带通单色光滤色片。

上述实施例不以任何形式限定本发明,凡采取等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案,均落在本发明的保护范围之内。

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