一種激光誘導(dǎo)液體熒光的檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及熒光光譜技術(shù)領(lǐng)域，特指一種高靈敏度的液體熒光檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]熒光是一種光致發(fā)光現(xiàn)象，當(dāng)物質(zhì)經(jīng)某特定波長的入射光(通常是可見光、紫外或X射線)照射后，吸收光能后進(jìn)入激發(fā)態(tài)，并立即退出激發(fā)態(tài)發(fā)出比入射光的波長更長的出射光。而入射光一旦停止，發(fā)光現(xiàn)象也隨之立即消失。具有這種性質(zhì)的出射光稱為熒光。
[0003]熒光光譜儀包括三個(gè)基本組件:光源、液體樣品池、探測器，其中光源可使用單一波長的光源，也可是波長連續(xù)可調(diào)的單色器；液體樣品池一般為透明小容器，探測器常采用光電倍增管或(XD。
[0004]利用熒光光譜儀檢測待測物時(shí)，待測物的熒光大多需在溶液狀態(tài)下獲取，溶劑大多采用水或去離子水等無熒光溶劑。采用的液體樣品池常用由石英材料制成的長方體透明容器。試驗(yàn)時(shí)，石英容器內(nèi)裝滿待測物的液體，激發(fā)光穿過石英容器某一側(cè)面，照射到待測溶液上，由透鏡在與石英容器的入射側(cè)面相垂直的另一側(cè)面收集激發(fā)產(chǎn)生的熒光。如專利200820075445.6、名稱為“激光拉曼/熒光光譜儀”采用小樣品管盛放樣品，專利103234950A、名稱為“并行雙光路激光誘導(dǎo)熒光光譜儀”采用毛細(xì)管柱盛放樣品。這兩種液體樣品池的體積都較小，且只能激發(fā)和收集聚焦透鏡焦點(diǎn)附近的熒光，熒光激發(fā)距離短，激發(fā)產(chǎn)生的熒光強(qiáng)度低，導(dǎo)致靈敏度較低，對(duì)低濃度樣品熒光的檢測精度不高。樊穎鋒(分析試驗(yàn)室，2008年05期，pllS-122)公開了一種激光誘導(dǎo)熒光檢測裝置，該裝置采用低折射率聚四氟乙烯空心管和流動(dòng)水溶液構(gòu)成液芯光纖，激光垂直照射到液芯光纖上，利用CXD檢測器在液芯光纖的另一端收集并檢測激發(fā)產(chǎn)生的熒光。該裝置也同樣只有小區(qū)域內(nèi)的溶液被激發(fā)產(chǎn)生熒光，未能充分利用液芯光纖實(shí)現(xiàn)長距離激發(fā)熒光的目的。這些公開的方法，只有較少部分待測溶液被激光激發(fā)，因此只能產(chǎn)生少量熒光。專利201110343868.8、名稱為“一種液芯波導(dǎo)熒光檢測裝置”利用大面積激發(fā)光光源照射到整個(gè)液芯光纖的長度，光纖內(nèi)的所有液體都能被激光激發(fā)產(chǎn)生熒光，但采用面光源作為激發(fā)光源時(shí)，因激發(fā)光能量不能集中而導(dǎo)致激發(fā)光強(qiáng)度較弱，難以激發(fā)產(chǎn)生較強(qiáng)的熒光，也不利于低濃度溶液的熒光檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種采用激光誘導(dǎo)液體熒光的檢測裝置。該裝置將待測液體樣品充入液芯光纖中，激發(fā)光在整個(gè)液芯光纖的長度內(nèi)激發(fā)待測液體，增加了待測液樣品的熒光激發(fā)距離，熒光在整個(gè)液芯光纖內(nèi)不斷累積增強(qiáng)，從而大大提高了待測液體樣品的熒光強(qiáng)度，可實(shí)現(xiàn)對(duì)低濃度液體樣品的熒光檢測。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0007]—種激光誘導(dǎo)液體熒光的檢測裝置，包括自動(dòng)進(jìn)樣清洗系統(tǒng)、熒光激發(fā)系統(tǒng)、分光系統(tǒng)；其中自動(dòng)進(jìn)樣清洗系統(tǒng)位于整個(gè)裝置中間，熒光激發(fā)系統(tǒng)和分光系統(tǒng)分別位于自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)的兩邊。
[0008]所述自動(dòng)進(jìn)樣清洗系統(tǒng)包括液體樣品池、真空栗、毛細(xì)管1、液芯光纖轉(zhuǎn)接頭1、光纖夾具1、液芯光纖、光纖夾具I1、液芯光纖轉(zhuǎn)接頭I1、毛細(xì)管II;其中液芯光纖由光纖夾具I和光纖夾具II固定；液芯光纖的兩端通過液芯光纖轉(zhuǎn)接頭I和液芯光纖轉(zhuǎn)接頭II分別緊密連接毛細(xì)管I和毛細(xì)管II，毛細(xì)管I與液體樣品池相連，毛細(xì)管II與真空栗連接。
[0009]其中所述液芯光纖轉(zhuǎn)接頭I和液芯光纖轉(zhuǎn)接頭II包括一個(gè)由石英材料制成的彎頭、橡膠空心管1、橡膠空心管II和一片石英光學(xué)玻璃方片。石英材料制成的彎頭內(nèi)加工成兩個(gè)相互垂直交叉的圓孔，其中一圓孔兩端面打通，另一圓孔僅一端面打通。兩端打通圓孔所在端面的一面與橡膠空心管I緊密粘結(jié)(橡膠空心管內(nèi)徑I與液芯光纖外徑相同)，另一端面與石英光學(xué)玻璃方片緊密粘結(jié)在一起。激光通過石英光學(xué)玻璃方片進(jìn)入液芯光纖內(nèi)。僅一端面打通圓孔所在的圓孔端面與橡膠空心管II緊密粘結(jié)(橡膠空心管II內(nèi)徑與毛細(xì)管I和毛細(xì)管II外徑相同)。
[0010]所述熒光激發(fā)系統(tǒng)用于將激發(fā)光耦合進(jìn)入液芯光纖內(nèi)激發(fā)產(chǎn)生熒光。包括激光器(激光器功率可調(diào))、全反射鏡、光纖耦合透鏡、液芯光纖轉(zhuǎn)接頭1、液芯光纖。全反射鏡與激光出射的方向夾角為45°，光纖耦合透鏡置于激光反射光束方向上，激光器、全反射鏡、光纖耦合透鏡和液芯光纖轉(zhuǎn)接頭I的中心處于同一軸線上。激光順序經(jīng)過全反射鏡折轉(zhuǎn)90°后，再經(jīng)光纖耦合透鏡會(huì)聚進(jìn)入液芯光纖中。液芯光纖由液芯光纖轉(zhuǎn)接頭I和液芯光纖轉(zhuǎn)接頭II定位，液芯光纖轉(zhuǎn)接頭I固定于光纖夾具I上，液芯光纖轉(zhuǎn)接頭II固定于光纖夾具II上。激光被限制在整個(gè)液芯光纖內(nèi)傳輸，激發(fā)光與被測液體不斷作用，延長了總有效激發(fā)光程，激發(fā)產(chǎn)生的熒光信號(hào)強(qiáng)度被不斷累積，從而大大提高了待測液體的熒光強(qiáng)度。
[0011]所述分光系統(tǒng)用于收集從液芯光纖另一端出射的熒光，包括光纖夾具II1、石英光纖、光纖接口、狹縫、非球面反射鏡、球面透鏡光柵、線陣CCD、信號(hào)處理模塊、計(jì)算機(jī)組成。石英光纖固定于光纖夾具III上，石英光纖一端緊靠液芯光纖接頭II的石英光學(xué)玻璃中心，另一端與光纖接口相連，將熒光從液芯光纖內(nèi)導(dǎo)入狹縫。狹縫正對(duì)著非球面反射鏡，非球面反射鏡內(nèi)壁鍍有全反射膜，熒光通過狹縫后入射至非球面反射鏡，由非球面反射鏡準(zhǔn)直成平行光束。狹縫與非球面反射鏡中間有一球面透鏡光柵，被準(zhǔn)直成平行光束的熒光入射至球面透鏡光柵后，由球面透鏡光柵反射并色散成眾多單色平行光束。眾多單色平行光束入射至同一非球面反射鏡上，由非球面反射鏡聚焦至非球面透鏡前方的線陣CCD上產(chǎn)生模擬信號(hào)，模擬信號(hào)經(jīng)過信號(hào)處理模塊和計(jì)算機(jī)處理后，由光譜軟件記錄熒光光譜。
[0012]利用上述激光誘導(dǎo)液體熒光檢測裝置獲取液體物質(zhì)的熒光光譜方法，按照下述步驟進(jìn)行:
[0013](I)將毛細(xì)管I 一端插入裝有待測液體的液體樣品池中，另一端連接液芯光纖轉(zhuǎn)接頭I ;毛細(xì)管II 一端連接真空栗，另一端連接液芯光纖轉(zhuǎn)接頭II。
[0014](2)打開真空栗，樣品池內(nèi)待測液體經(jīng)過毛細(xì)管1、液芯光纖轉(zhuǎn)接頭I吸入至液芯光纖管中構(gòu)成液芯光纖。
[0015](3)打開激光器，激光器發(fā)出的激光束由全反射鏡折轉(zhuǎn)90度，折轉(zhuǎn)后的激光束被光纖耦合透鏡經(jīng)液芯光纖轉(zhuǎn)接頭I的石英光學(xué)玻璃方片端面耦合進(jìn)入液芯光纖內(nèi)。此時(shí)，激光被限制在液芯光纖內(nèi)傳輸，在液芯光纖長度范圍內(nèi)不斷和待測液體作用激發(fā)產(chǎn)生熒光。激發(fā)產(chǎn)生的熒光大部分從液芯光纖的另一端經(jīng)液芯光纖轉(zhuǎn)接頭II的石英光學(xué)玻璃方片射出。石英光纖一端緊貼在液芯光纖轉(zhuǎn)接頭II的石英光學(xué)玻璃方片上，另一端連接光纖接口，將從液芯光纖轉(zhuǎn)接頭II射出的熒光傳輸至狹縫。通過狹縫的熒光經(jīng)過非球面反射鏡反射后變成平行光束，平行光束經(jīng)球面透鏡光柵反射后色散成不同波長的平行光束，色散后的平行光束經(jīng)同一片非球面反射鏡聚焦到線陣CCD上，產(chǎn)生模擬信號(hào)，模擬信號(hào)經(jīng)過信號(hào)處理模塊和計(jì)算機(jī)處理后，由光譜軟件記錄熒光光譜。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果:
[0017]1.待測液體充滿液芯光纖，激發(fā)產(chǎn)生的焚光隨入射光在液芯光纖內(nèi)傳輸，并不斷地被累積加強(qiáng)，激光被耦合進(jìn)入液芯光纖后，全部被限制在整個(gè)液芯光纖內(nèi)傳輸，激發(fā)光與被測液體不斷作用，延長了總有效激發(fā)光程，激發(fā)產(chǎn)生的熒光強(qiáng)度被不斷累積。由于液芯光纖可以很長，因而熒光強(qiáng)度在光纖內(nèi)可大幅度得到提高，可實(shí)現(xiàn)低濃度物質(zhì)的熒光檢測。
[0018]2.激光功率可調(diào)，通過調(diào)節(jié)激光的功率，可使液芯光纖出射端的激光強(qiáng)度降低，甚至接近于零，不需要使用昂貴的熒光濾光片來濾除激發(fā)光，降低成本。
[0019]3.分光裝置僅使用一片非球面反射鏡和一片透鏡光柵，調(diào)整方便，同時(shí)降低成本。
【附圖說明】
[0020]圖1為一種激光誘導(dǎo)液體熒光檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中I為激光器，2為全反射鏡，3為光纖耦合透鏡，4為液體樣品池，5為毛細(xì)管1，6為液芯光纖轉(zhuǎn)接頭1，7為光纖夾具I，8為液芯光纖，9為光纖夾具II，10為液芯光纖轉(zhuǎn)接頭II，11為毛細(xì)管II，12為真空栗，13為光纖夾具III，14為石英光纖，15為光纖接口，16為狹縫，17為非球面反射鏡，18為球面透鏡光柵，19為線陣CCD，20為信號(hào)處理模塊，21為計(jì)算機(jī)；
[0021]圖2為液芯光纖原理圖，圖中22為聚四氟乙烯空心管，23為待測溶液，24為耦合進(jìn)入的光線；
[0022]圖3為液芯光纖轉(zhuǎn)接頭結(jié)構(gòu)圖，圖中25為橡膠空心管I，26為石英材料制成的彎頭，27為橡膠空心管II，28為石英光學(xué)玻璃方片；
[0023]圖4為液芯光纖轉(zhuǎn)接頭結(jié)構(gòu)圖的剖面圖，圖中25為橡膠空心管I，26為石英材料制成的彎頭，27為橡膠空心管II，28為石英光學(xué)玻璃方片；
[0024]圖5為分光裝置原理圖，圖中15為光纖接口，16為狹縫，17為非球面反射鏡，18為球面透鏡光柵，19為線陣(XD，20為信號(hào)處理模塊；
[0025]圖6為本實(shí)用新型所述一種使用液芯光纖的激光誘導(dǎo)液體熒光光譜檢測裝置和不使用液芯光纖的普通熒光光譜檢測裝置所獲取的橄欖油熒光光譜對(duì)比圖；
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。一種激光誘導(dǎo)液體熒光的檢測裝置，包括自動(dòng)進(jìn)樣清洗系統(tǒng)、熒光激發(fā)系統(tǒng)、分光系統(tǒng)；其中自動(dòng)進(jìn)樣清洗系統(tǒng)位于整個(gè)裝置中間，熒光激發(fā)系統(tǒng)和分光系統(tǒng)分別位于自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)的兩邊。
[0027]所述自動(dòng)進(jìn)樣清洗系統(tǒng)包括液體樣品池4、真空栗12、毛細(xì)管I 5、液芯光纖轉(zhuǎn)接頭I 6、光纖夾具I 7、液芯光纖8、光纖夾具II 9、液芯光纖轉(zhuǎn)接頭II 10、毛細(xì)管II 11 ;其中液芯光纖8由光纖夾具I 7和光纖夾具II 9固定；液芯光纖8的兩端通過液芯光纖轉(zhuǎn)接頭I 6和液芯光纖轉(zhuǎn)接頭II 10分別緊密連接毛細(xì)管I 5和毛細(xì)管II 11，毛細(xì)管I 5與液體樣品池4相連，毛細(xì)管II 11與真空栗12連接。
[0028]其中所述液芯光纖轉(zhuǎn)接頭I 6和液芯光纖轉(zhuǎn)接頭II 10包括一個(gè)由石英材料制成的彎頭26、橡膠空心管I 25、橡膠空心管II 27和一片石英光學(xué)玻璃方片28。石英材料制成的彎頭26內(nèi)加工成兩個(gè)