信號增強激光誘導熒光系統的制作方法
【專利摘要】信號增強激光誘導熒光系統，包括激光激發光路和熒光接收光路，所述激光激發光路包括激光器、激光聚焦鏡，所述熒光接收光路包括依次連接的樣品室、拋物面反射鏡、聚焦鏡、光纖準直鏡、光纖、光譜儀；拋物面反射鏡沿軸線方向開有供樣品室進出的軸向孔，拋物面反射鏡的拋物面上還有供激光束通過的孔，所述孔垂直于拋物面軸線，且拋物面的焦點在孔的延長線上；拋物面反射鏡的焦點位于激光聚焦鏡的聚焦點上，樣品室的樣品位于拋物面反射鏡的焦點上，樣品被激發后發出的熒光經拋物面反射鏡反射形成平行光束經聚焦鏡和光纖準直鏡聚焦耦合入光纖最終被光譜儀捕獲，該系統可極大提高對熒光信號的收集能力與利用率，增強熒光信號，從而提高熒光檢測靈敏度。
【專利說明】信號增強激光誘導熒光系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于熒光信號檢測的激光誘導熒光系統，該系統可有效提高熒光信號收集能力，提供高熒光信號利用率，從而增強熒光信號，進而提高熒光檢測的靈敏度。
【背景技術】
[0002]熒光是一種光致發光現象，熒光光譜對應于物質相應的電子能級結構。熒光分析由于具有較好的靈敏度和較低的檢測限以及可以使用普及型的儀器而廣泛應用于農業、工業、衛生、醫藥、司法鑒定和科學研究中。
[0003]熒光光譜可以用于物質的定性與定量分析，熒光光譜具有靈敏度高、檢出限低、使用裝置簡單和試樣用量少等諸多優點，但也有其局限性，許多物質本身不會發出熒光或發出的熒光很弱無法使用熒光光譜對其進行分析。為了解決這一問題，熒光探針應運而生。所謂熒光探針就是某些具有較強熒光性質的物質，人們將這些物質與非熒光或弱熒光物質通過共價鍵或其它形式聯接起來形成發熒光的絡合物和聚集體從而進行測試。
[0004]激光誘導熒光是在傳統熒光法基礎上發展出的新技術，激光誘導熒光使用激光作為激發源來激發熒光。與傳統的熒光法相比，激光誘導熒光技術具有更好的靈敏度與更低的檢出限(Zare, R.N.，My life with LIF: a personal accountof developing laser-1nduced fluorescence.Annual Review of AnalyticalChemistry, 2012.5:p.1-14.)。
[0005]激光誘導熒光技術中的傳統光路結構如圖1所示，傳統激光誘導熒光系統包括激光器、反射鏡、聚焦鏡、樣品室、濾光片、光纖準直鏡、光纖和光譜儀。根據不同的需要，激光誘導熒光系統所使用的光學組件會有所調整，光路結構也會有所變化，但基本結構大體是一致的。從激光器發出的激光經聚焦鏡聚焦后到達樣品，樣品受到激光激發后產生熒光。熒光通過濾光片濾掉多余的激光，避免高強度的激光信號對熒光信號的接收產生干擾。而后熒光經光纖準直鏡聚焦耦合進入光纖，傳輸至光譜儀。
[0006]這類傳統激光誘導熒光系統有一個顯而易見的缺點，即受激發的樣品所產生的熒光是向各個方向發射的，而目前所使用的激光誘導熒光系統的收集裝置只能捕獲向少數方向發射的熒光，無法捕獲大多數向其它方向發射的熒光，熒光信號的收集能力與利用率較低，獲得的熒光信號強度較低，進而限制了熒光檢測的靈敏度。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于克服上述傳統激光誘導熒光系統的缺點，提供一種新型信號增強激光誘導熒光系統，提高熒光信號的收集能力與利用率，從而實現信號增強，進而提高熒光檢測的靈敏度。
[0008]本發明的技術方案為:信號增強激光誘導突光系統，包括激光激發光路和突光接收光路，所述激光激發光路包括激光器、激光聚焦鏡，所述熒光接收光路包括依次連接的樣品室、拋物面反射鏡、聚焦鏡、光纖準直鏡、光纖、光譜儀；拋物面反射鏡沿軸線方向開有供樣品室進出的軸向孔，拋物面反射鏡的拋物面上還有供激光束通過的孔，所述孔垂直于拋物面軸線，且拋物面的焦點在孔的延長線上；拋物面反射鏡的焦點位于激光聚焦鏡的聚焦點上，樣品室中的樣品位于拋物面反射鏡的焦點上，激光器發出的激光信號經激光聚焦鏡后聚集到樣品室的樣品上。樣品在拋物面反射鏡焦點處被激發，發出的熒光經拋物面反射鏡反射形成平行光束出射，經聚焦鏡、光纖準直鏡聚焦耦合進入光纖，再經光纖傳輸至光譜儀。
[0009]進一步的，所述熒光接收光路還包括濾光片，濾光片位于聚焦鏡和光纖準直鏡之間。
[0010]進一步的，所述拋物面反射鏡、聚焦鏡、濾光片、光纖準直鏡在同一軸線上。
[0011]進一步的，所述激光激發光路還包括反射鏡，反射鏡位于激光器和激光聚焦鏡之間。
[0012]優選的，所述反射鏡與激光器發出的激光束成45°夾角。
[0013]優選的，所述樣品室由石英管構成。
[0014]本發明能極大地提高對熒光信號的收集能力與利用率，增強熒光信號，從而提高熒光檢測的靈敏度，結構簡單、緊湊，便于搭建。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為傳統激光誘導熒光系統的示意圖。
[0016]圖2為本發明的結構示意圖。
[0017]圖3為拋物面反射鏡上兩個孔的位置示意圖。
[0018]圖4為分別使用傳統激光誘導熒光系統和本發明檢測所得到的光譜圖。
[0019]圖中:1_激光器,2-反射鏡,3-激光聚焦鏡,4-樣品室,5-濾光片,6-光纖準直鏡，7-光纖，8-光譜儀，9-拋物面反射鏡，10-聚焦鏡，11-孔，12-軸向孔，13-焦點。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明，但不應以此限制本發明的保護范圍。
[0021]如圖2、3所示，本發明信號增強激光誘導熒光系統，包括激光激發光路和熒光接收光路，所述激光激發光路包括激光器1、激光聚焦鏡3，所述熒光接收光路包括依次連接的樣品室4、拋物面反射鏡9、聚焦鏡10、光纖準直鏡6、光纖7、光譜儀8 ;拋物面反射鏡9沿軸線方向開有供樣品室4進出的軸向孔12，拋物面反射鏡9的拋物面上還有供激光束通過的孔11，所述孔11垂直于拋物面軸線，且拋物面的焦點13在孔11的延長線上；拋物面反射鏡的焦點13位于激光聚焦鏡的聚焦點上，樣品室4中的樣品位于拋物面反射鏡的焦點13上，這樣，激光器I發出的激光信號經激光聚焦鏡3后聚集到樣品室4的樣品上。
[0022]進一步的，所述熒光接收光路還包括濾光片5，濾光片5位于聚焦鏡10和光纖準直鏡6之間,濾光片5濾除多余的激光,避免高強度的激光信號對突光信號接收產生干擾。
[0023]進一步的，所述拋物面反射鏡9、聚焦鏡10、濾光片5、光纖準直鏡6在同一軸線上，以保持光學系統的最佳性能。
[0024]進一步的，所述激光激發光路還包括反射鏡2，反射鏡2位于激光器I和激光聚焦鏡3之間，反射鏡2可轉變激光束的方向，有利于系統各部件的總體布置，使系統的結構更緊湊。
[0025]優選的，所述反射鏡2與激光器I發出的激光束成45°夾角。
[0026]優選的，所述樣品室4由石英管構成，石英優良的光學性能可以保證樣品室對激光與樣品發出的熒光均有很高的透過率。
[0027]激光的聚焦位置與樣品位置相互重合，同時，該位置也正是拋物面反射鏡的焦點13，因此，樣品受到激發后發出的熒光將會從拋物面反射鏡9的焦點13向四周發射，即可以將受激發的樣品看成一個位于拋物面反射鏡焦點13的光源。根據拋物面反射鏡的原理，熒光經拋物面反射鏡反射后會變成平行光束射出。
[0028]聚焦鏡10、光纖準直鏡6構成一個熒光聚焦鏡組，使熒光最后能夠聚焦耦合進光纖7。
[0029]工作時，激光信號從激光器I發出后，經反射鏡2反射后,激光聚焦鏡3將激光信號聚集后穿過拋物面反射鏡9上的孔11，聚焦到位于拋物面反射鏡焦點13位置的樣品室中的樣品上，樣品受到激光激發后發出熒光，熒光經拋物面反射鏡9反射后變為平行光束射出，平行光束經聚焦鏡10再次聚集，光束通過濾光片5濾除多余的激光，最后光束經光纖準直鏡6聚焦耦合進入光纖7，再經光纖7傳輸至光譜儀8。
[0030]羅丹明6G是一種常見的熒光探針，廣泛應用于細胞生物學、環境化學、藥理學等領域。為了驗證本發明的檢測性能，分別使用本發明和傳統激光誘導熒光系統對同濃度的羅丹明6G乙醇溶液(10ng/ml)進行測試，測試中兩套系統使用同一臺光譜儀(測試中光譜儀的參數設定也完全一致)和同一臺激光器，樣品室4也采用相同規格的石英管(內徑
1.2_，外徑2.0mm)，其它兩個系統均使用的光學元件也都為同一型號。羅丹明6G的最大激發波長在525nm附近，最大發射波長在560nm附近(根據具體條件最大激發波長和最大發射波長會有所變化)，為實現最佳檢測效果，激光器I使用527nm的半導體泵浦固體激光器，熒光接收光路中的濾光片使用550nm長波通濾光片。測試結果如圖4所示。從測試結果可以發現，在對相同濃度的熒光物質羅丹明6G乙醇溶液的測試中，本發明所得到的信號強度遠高于傳統激光誘導熒光系統所獲得的。證明了本發明相比傳統激光誘導熒光系統擁有更高的熒光信號收集能力與熒光信號利用率，從而使得本發明在同等條件下能獲得更強的熒光信號，進而提高了熒光檢測的靈敏度。
[0031]相比傳統激光誘導熒光系統，本發明的特點在于:引入了一面拋物面反射鏡與其后的聚焦鏡、濾光片、光纖準直鏡相配合，極大的提高了對熒光信號的收集能力與利用率，增加了熒光信號強度從而提高了熒光檢測的靈敏度；裝置簡單緊湊便于搭建。
[0032]顯然，以上實施方式僅僅是對本發明所作的舉例，而并非對本發明實施方式的限定。對于所屬領域的技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬于本發明的精神所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之中。
【權利要求】
1.信號增強激光誘導熒光系統，其特征在于:包括激光激發光路和熒光接收光路，所述激光激發光路包括激光器(I)、激光聚焦鏡(3)，所述熒光接收光路包括依次連接的樣品室(4)、拋物面反射鏡(9)、聚焦鏡(10)、光纖準直鏡￠)、光纖(7)、光譜儀(8);拋物面反射鏡(9)沿軸線方向開有供樣品室(4)進出的軸向孔(12)，拋物面反射鏡(9)的拋物面上還有供激光束通過的孔(11)，所述孔(11)垂直于拋物面軸線，且拋物面的焦點(13)在孔(11)的延長線上；拋物面反射鏡(9)的焦點(13)位于激光聚焦鏡(3)的聚焦點上，樣品室(4)中的樣品位于拋物面反射鏡的焦點(13)上，激光器(I)發出的激光信號經激光聚焦鏡(3)后聚集到樣品室⑷的樣品上。
2.根據權利要求1所述的信號增強激光誘導熒光系統，其特征在于:所述熒光接收光路還包括濾光片(5)，濾光片(5)位于聚焦鏡(10)和光纖準直鏡(6)之間。
3.根據權利要求2所述的信號增強激光誘導熒光系統，其特征在于:所述拋物面反射鏡(9)、聚焦鏡(10)、濾光片(5)、光纖準直鏡(6)在同一軸線上。
4.根據權利要求1所述的信號增強激光誘導熒光系統，其特征在于:所述激光激發光路還包括反射鏡(2)，反射鏡(2)位于激光器(I)和激光聚焦鏡(3)之間。
5.根據權利要求4所述的信號增強激光誘導熒光系統，其特征在于:所述反射鏡(2)與激光器(I)發出的激光束成45°夾角。
6.根據權利要求1所述的信號增強激光誘導熒光系統，其特征在于:所述樣品室(4)由石英管構成。
【文檔編號】G01N21/64GK104198452SQ201410464884
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月12日 優先權日:2014年9月12日
【發明者】段憶翔, 張驥 申請人:四川大學