多通道光源诱导荧光检测器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于光学模块技术领域，具体地说，是涉及一种应用在利用荧光进行海洋要素检测的传感器中的光学检测器件。
【背景技术】
[0002]随着国家海洋战略及人们对海洋环境保护意识的日益增强，针对海洋环境的各种检测活动越来越频繁，有效地获取海洋环境检测数据已经成为海洋环境保护研究的主要内容之一。海洋中富含大量的浮游植物和藻类，这些活体生物的分布和数量可以反映该海域的生态情况，长期的检测数据可被用作水质评判指标，在赤潮监测与预警等应用方面具有重要的实用价值。而水体中叶绿素含量可直接有效地反映浮游植物的数量。目前用于水体中叶绿素含量检测的主流设备多采用荧光分析法，即根据物质分子吸收光谱和发射光谱能级跃迀的原理，利用光源照射待测水体激发出荧光进行检测，进而反应出该水域中的叶绿素含量。在这些主流设备中，大多采用成本低廉的LED作为激励光源对待测水体进行照射。但是，这种LED光源普遍存在光强弱、光束发散等特点，因此在使用单光源叶绿素传感器对待测水体中的叶绿素含量进行检测时，会存在检测区域的下限值偏高、低浓度下无响应且分辨率不高的缺陷。
【发明内容】
[0003]本实用新型为了提高叶绿素传感器在低浓度下的响应能力和分辨率，提出了一种多通道光源诱导荧光检测器，通过对激励光源进行多路扩展，可有效提高待测区域的激发能量，进而提高检测信号的强度。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现:
[0005]一种多通道光源诱导荧光检测器，包括由不透光材料制成的基体，在所述基体上开设有一路垂直贯穿基体的检测通道和多路倾斜贯穿基体的光源通道，所述检测通道位于基体的中心轴线上，多路光源通道以所述检测通道为中心呈圆周分布，每一路光源通道的轴心延长线汇聚于一点，且所述点落在基体的中心轴线上；在所述的每一路光源通道中依次安装有激励光源、第一平凸透镜、第一窄带滤光片和第二平凸透镜，在所述检测通道中依次安装有光检测元件、第二窄带滤光片和会聚透镜，所述激励光源与光检测元件临近基体的同一端面。
[0006]为了对激励光源发射的分散光线实现汇聚，所述第一平凸透镜与第二平凸透镜在光源通道中的布设方向相反，且第一平凸透镜的平面正对所述的激励光源。
[0007]为了方便激励光源、第一平凸透镜、第一窄带滤光片和第二平凸透镜在光源通道中的安装固定，本实用新型将所述的每一路光源通道均形成三级阶梯孔式结构，其中，一级孔段用于安装光源套筒、二级孔段用于安装所述的激励光源，三级孔段用于安装透镜套筒，所述第一平凸透镜、第一窄带滤光片和第二平凸透镜安装在所述透镜套筒中；所述激励光源的底面安装固定在光源套筒中，激励光源的接线引脚穿过光源套筒的中空部分伸出所述基体，在所述中空部分灌封有不透光的环氧胶，以实现激励光源与光源套筒的固化。
[0008]优选的，所述一级孔段为中空圆柱状，所述光源套筒由可变形材料制成，且与所述一级孔段过盈配合，以使光源套筒推进光源通道后不易脱出。
[0009]为了对多通道光源诱导荧光检测器的整体尺寸实现有效限制，所述激励光源优选采用体积小巧的LED器件，所述二级孔段的孔径最好小于所述一级孔段和三级孔段的孔径。
[0010]优选的，所述三级孔段优选设计成中空圆柱状，所述透镜套筒由可变形材料制成，且与所述三级孔段过盈配合，以使透镜套筒推进光源通道后不易脱出。
[0011]为了提高接收信号的光强度，优选设计所述检测通道的中心轴线与基体的中心轴线重合；为了方便光电二极管、第二窄带滤光片和会聚透镜在检测通道中的安装固定，优选将所述检测通道设计成三级阶梯孔式结构，其中，一级孔段用于安装检测器接头，通过所述检测器接头将所述光检测元件和第二窄带滤光片固定安装于二级孔段中，三级孔段用于安装所述的会聚透镜。
[0012]为了简化检测器接头在检测通道中的安装操作，优选将所述检测器接头设计成中空的螺钉式结构，其螺帽部分位于所述基体的外部，螺杆部分与检测通道的一级孔段内壁所形成的内螺纹螺纹连接，所述光检测元件为光电二极管，其接线引脚穿过检测器接头的中空部分伸出所述基体的外部，在所述中空部分灌封有不透光的环氧胶，在有效避免光泄露的同时，实现了检测器接头与光电二极管的固化，便于整体安装和拆卸。
[0013]为了进一步提高微弱荧光的检测能力，将所述检测通道中光检测元件的受光面与所述第二窄带滤光片相接触；所述会聚透镜与所述第二窄带滤光片正对且接触，以对穿过待测水样的检测光线实现汇聚。
[0014]优选的，所述基体优选设计成圆柱形，由黑色的工程塑料制成；设计所述多路光源通道在同一圆周上等间距分布，且每一路光源通道的轴心延长线与基体的中心轴线所成的夹角在30° -40°之间，在有效控制基体尺寸的同时，使光强损失尽量减小；所述第一窄带滤光片中心波长为435nm,第二窄带滤光片中心波长为680nm,两者的带宽均为10nm。
[0015]与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是:本实用新型通过在荧光检测器上集成设计多路激励光源，并增加聚光透镜和滤光片的设计，从而使得待测区域的激发能量集中，荧光信号的强度大幅增强，通过尽可能地减小杂散光及环境光的干扰，继而使得微弱荧光的检测能力以及信号的分辨率大幅提高。
[0016]结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型所提出的多通道光源诱导荧光检测器的一种实施例的整体结构示意图；
[0018]图2是图1的纵向剖视图；
[0019]图3是多通道光源诱导荧光检测器中基体的一种实施例的纵向剖视图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细地描述。
[0021]结合图1-图3所示，本实施例的多通道光源诱导荧光检测器采用在一块不透明材质制成的基体I上加工出一路检测通道12和多路光源通道13的方式进行设计。其中，所述基体7优选采用黑色的ABS工程塑料制成，以起到避光作用并降低材料成本及加工难度。在本实施例中，所述基体I优选设计成圆柱状，将所述检测通道12开设在基体I的中心轴线位置上，且沿中心轴线方向贯穿所述基体1，如图1所示。本实施例优选设计检测通道12的中心轴线与基体I的中心轴线重合，以便于多路光源通道13在基体I上的分布和设计。
[0022]将多路所述的光源通道13以检测通道12的中心轴线为中心呈圆周分布，如图1所示，即各路光源通道13分布在以检测通道12的中心轴线为圆心的同一圆周上，优选设计各路光源通道13等间距分布，即相邻两路光源通道13所成的圆心角相等。设计各路光源通道13倾斜贯穿所述的基体1，如图3所示，其贯穿基体I的两个端面与检测通道12贯穿基体I的两个端面相同，将所述两个端面分别定义为第一端面1-1和第二端面1-2。对于各路光源通道13的倾斜角，应满足的条件是:各路光源通道13的轴心延长线应汇聚于一点，并且该汇聚点应刚好落在基体I的中线轴线上，以提高光信号的接收能力。
[0023]在设计所述多路光源通道13时，各路光源通道13的轴心延长线与基体I的中线轴线所成的夹角不宜过大，角度过大会导致基体I的直径尺寸过大，不便于检测器在传感器中的安装布设；当然，所述夹角也不宜过小，角度过小会导致汇聚点距离检测通道12端面的尺寸过大，造成荧光强度损失，检测信号变弱。基于以上两方面考虑，本实施例设计所述夹角在30° -40°之间为宜。
[0024]在本实施例中，所述光源通道13优选设计6路，以集成6路激励光源，共同照射待测水样，以提高入射光线的强度。
[0025]定义多路光源通道13在基体I的第一端面1-1上所围成的圆周的直径大，在基体I的第二端面1-2上所围成的圆周的直径小。在各路光源通道13中，沿从第一端面1-1朝向第二端面1-2的方向依次安装激励光源4、第一平凸透镜7、第一窄带滤光片5和第二平凸透镜8，如图2所示。其中，激励光源4优选采用LED器件，例如发射435nm光线的LED器件，照射待测水样，以减小所述检测器的整体体积。由于LED器件发出的光束具有一定的发散角，为了对入射光线实现汇聚，本实施例在光路设计上增加了透镜组合，即在靠近LED器件4的位置上布设第一平凸透镜7，所述第一平凸透镜7的平面正对LED器件4的出光面，将通过LED器件4发出的光束转化成平行光，然后再通过与第一平凸透镜7反向布设的第二平凸透镜8将平行光汇聚后，用以激励待测水样产生荧光。为了避免与荧光波长相近的激发光波对检测结果造成影响，本实施例在两块平凸透镜7、8之间增加了第一窄带滤光片5的设计，通过选用中心波长为435nm，带宽为1nm的滤光片5，以提高检测精度。
[0026]为了便于在每一路所述的光源通道13中安装固定所述的激励光源4、第一平凸透镜7、第一窄带滤光片5和第二平凸透镜8，本实施例优选将所述