螢光測試的光路設置方法及裝置的製作方法
2023-12-02 10:28:41
專利名稱：螢光測試的光路設置方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種螢光光度測試的光路設置方法及光度計裝置。
螢光是樣品分子受入射光激發後產生的一種發射光，這種發射光向四周散射，所以進行螢光光度測試時，激發光路與螢光檢測光路不在同一光軸上，一般成直角。現行的各種螢光光度測試儀器均依此原理設計的，即入射樣品的激發光光路與收集螢光的測光光路按直角設置。螢光光度測試的這種傳統光路設計原理，其缺點主要由兩個方面其一是螢光效率較低，螢光測光光路只能收集激發光路一側的部分散射螢光，加之樣品本身的螢光強度較弱，所以要求螢光光度計的光源有較強的發射光強度;其二是使螢光光度和分光光度測試難以在同一儀器上進行。眾所周知光度測試所需的光源，單色光器，光檢測器及記錄、顯示裝置性能類同，就部件的性能而言，螢光光度計和分光光度計的主要差別僅在於比色杯，因為螢光分析儀的激發光光路與螢光收集光路垂直設置，螢光比色杯四周均為透光層，而分光光度比色杯的兩個側壁一般為阻光層，可減少測光幹擾。然而現行的螢光光度計和分光光度計為兩類獨立的儀器，分析功能互不兼容。
本發明的目的首先在於公開一種螢光效率較高的螢光光度測試光路設置方法，以提高螢光光度測試的靈敏度和穩定性，降低設備對激發光強度的要求;本發明的目的還在於根據上述發明目的提供若干種光度計或附件裝置設計方案。
本發明採用下述光路設置方法將入射樣品池的激發光光路和射向螢光單色光器和光檢測器的螢光光路置於同一光軸上;樣品分子發射的螢光經一反射聚光光路通過螢光單色光器聚焦於光檢測器;激發光光路經產生上述聚光光路的聚光裝置的中央通光孔入射樣品池，並為一個置於樣品池後的檔光層所阻斷。
採用上述光路設置方法，可收集樣品池兩側的散射螢光，並將其聚焦於光檢測器，其螢光效率顯然要比只收集樣品池單側光的傳統光路高。由於螢光效率增高，一方面可以提高螢光測試靈敏度，另一方面也為降低對螢光分析設備的激發光強度提供可能。後一特點不但可降低設備的製造成本，而且對提高螢光測試的穩定性也是有益的，因為過強的激發光刺激對樣品顯然會產生不利影響的。最後採用這種新的光路設置方法，可擴展光度計的分析功能擴散。
所述的螢光聚光光路可以是拋物面反射光路及其類同光路，例如球面鏡光路或者是拋物柱面反射光路及其類同光路，例如柱面鏡光路。前一種光路適用於樣品池較小的場合，後一種用於使用柱形比色杯場合。自然前一種光路的螢光效率要更高些。由於一般光度計使用的光檢測器的感光區域不是很小，所以這種感光聚光光路只需要的適度聚焦效果，便可滿足使用需要。具有類拋物線截線形狀的反射鏡均可產生這種光路效果。
上述螢光光度測試的光路設置方法，使下述幾種光度計或其附件的設計成為可能。
一種螢光光度計，主要包括光源、激發光單色光器，螢光單色光器、樣品池和光檢測器，其特點是在激發光單色光器和樣品池之間設有一個帶中央通光孔的聚光鏡，聚光鏡的反射面背向激發光單色光器;螢光單色光器和光檢測器置於樣品池的另一側的激發光光軸線上，在樣品池和螢光單色光器之間設有一阻斷激發光的檔光層。
激發光穿過聚光鏡的中央通孔射向樣品池，射出樣品池的透射光為檔光層阻斷。聚光鏡將樣品分子受激發射的部分螢光反射向光檢測器。聚光鏡的中央部位本來就是螢光散射強度最弱的區域，而反射鏡的其它部位處於較強的螢光散射區域，這些區域的螢光經反射鏡聚焦，基本不受樣品池和檔光層的影響，射向螢光單色光器和光檢測器。
一種光度計，具有紫外-可見光分光光度計的機構設置及其結構，其特點是所述光度計的樣品池中至少包括一個螢光光度測試樣品池機構，該機構與分光光度樣品池並列設置。一個帶中央通光孔的聚光鏡置於樣品池的入射光一側，一個檔光板置於螢光樣品池的另一側，聚光鏡的反射鏡面背向入射光方向。
上述第一種光度計設計方案是對現行螢光光度計的改進。光度計光源、單色器和光檢測器等部件的設計可與原光度計一致，以獲得較高的螢光測試靈敏度;或者適當降低光源發光強度，這種情況下可在保持儀器靈敏度前提下，提高測試穩定性，同時降低儀器製造成本及使用壽命。
第二種光度計設計方案是對現行紫外-可見光光度計的一種改進，使其成為一種螢光-紫外-可見光多功能光度計。由於螢光測試的激發光一般為可見光和近紫外光，所以，紫外-可見光分光光度計的光源和單色光器能滿足螢光測試所需激發光波長的要求。分光光度計光源強度一般較螢光光度計低。本發明在一定程度上縮小了兩種分析對光源要求的差距。作為一種新的設計方案，一個獨立的多功能光度計產品系列，其光源、單色光器及光檢測器等部件的設計自然應該兼顧到兩類分析的需要，而不是簡單套用原紫外-可見光分光度計設計。
下面提供兩種光度計附件設計方案，使用這類附件可將現有分光光度計直接進行螢光光度計測試。
一種矩形柱體樣品池，其特點在於柱體內的一側設有帶中央通孔的柱面反射鏡，在另一側柱壁中央設有縱向條狀檔光層。這一條狀檔光層可用檔光材料直接附在該側柱壁外側中央而製成。另一種方案是該側柱壁自身用兩種不同材料製成，中央縱向條狀區用檔光材料製作，兩邊區域用透光材料製作。
這種樣品池可直接作為現有分光光度計的螢光測試附件，將其替代分光測試樣品池，即可在分光光度計上進行螢光光度測定。
一種光度計附件，由附件架、流動池、聚光鏡、檔光板組成，聚光鏡、流動池和檔光板依次成直線排列，安裝在附件架上，聚光鏡中央設有入射光通光孔，其反射鏡面向著流動池和檔光板方向。
這種附件是作為活動池紫外檢測儀的螢光測試附件，在現有流動池紫外檢測儀上卸下原流動池機構，裝上本附件，即可進行螢光分析。
考慮到現行這類紫外檢測儀器的單色光器功能較弱，某些場合不能滿足螢光分析需要，附件上還可設濾光片。具體方法是在附件架的聚光鏡外側和檔光板外側各設一個濾光片架。使用時可按需要插入濾光片。
上述四種裝置中所涉及的聚光鏡，除具體標明外，均可採用旋轉拋物鏡及其類同反射鏡，或拋物柱面鏡及其類同反射鏡。由於聚光鏡處理的螢光一般為可見光，所以對其製作材料無多限制，可用光學玻璃反射鏡，也可用拋光金屬反射鏡。自然，將聚光鏡置於樣品池內部時不宜使用拋光金屬反射鏡。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
圖1是本發明提供的一種新型螢光光度計機構和光路設置示意圖。
圖2是螢光-紫外-可見光分光光度計結構示意圖。
圖3是圖2中螢光樣品池的A-A剖視圖。
圖4是內置聚光鏡的螢光樣品池結構圖。
圖5是帶有濾光片的螢光測試附件結構圖。
圖1中光源1、激發光單色器2、光欄3、4、螢光單色光器5和光檢測器6均為一般螢光光度計常用部件，它們依次成直線排列。樣品池7置於光欄3、4中間，在樣品池7與光欄3之間設有聚光鏡8，該聚光鏡8反射鏡面向著光檢測器6方向，中間開有激發光通光孔10。樣品池7的另一側設有檔光板9，其寬度稍大於樣品池7的寬度，激發光光路11從光源1出發，經單色光器2過濾，穿過光欄3和聚光鏡8，入射樣品池7，透過樣品池7的光為檔光板9阻斷。樣品分子受激發射的螢光經聚光鏡8形成螢光聚光光路12，該光路經單色光器5過濾掉幹擾雜波到達光檢測器6。
圖2中光源1，單色光器2、5，光欄3、4，光檢測器6，分光測試樣品池13以及池架15，滑槽架14和拉杆16為紫外-可見光分光光度計基本部件，與普通分光光度計不同的是該光度計的池架15內還設有兩個螢光樣品池7，樣品池7的入射光一側設有帶孔10的聚光鏡8另一側設有檔光板9。使用時操縱拉杆16，將樣品池7定位在光路上可進行螢光測定;將樣品池13定位於光路上，即可進行紫外-可見光光度測試。
圖3是圖2A-A剖視圖，聚光鏡8，檔光板9設在樣品池7兩側，樣品池7插入池架15內，池架15固定在滑槽架14上，聚光鏡8的中央開有通光孔10。
圖4是帶內置式聚光鏡的螢光樣品池頂視圖。柱面鏡置於矩形樣品池7內一側，中央通孔10位於樣品池7柱壁中央位置。正對柱面鏡7反射鏡面的柱壁中央18為檔光材料製成，兩邊17為透光材料製成，在柱面鏡8後壁和樣品7側壁間用填充材料填實。
圖5是紫外檢測儀螢光測試附件結構示意圖。圖中塑料管接通件19，流動池22，儀器前檔板20和附件架21的形狀和結構與紫外檢測儀樣品池架相同，聚光鏡8和檔光板9分別設在流動池22的前後側，激發光濾色片架23固定在承裝板24上，螢光濾色片架25和檔光板9固定在附件架21上。聚光鏡8可選拋物面鏡。使用時可在濾色片架23或25中插入合適濾色片，以彌補紫外檢測儀器單色光器功能的不足。
本發明公開的光路設置方法具有螢光效率高，測試穩定性好等特點，採用這種螢光測試光路設置方法改造現有螢光光度計或分光光度計，結構緊湊，成本低廉，並可充分發揮儀器功能，實現螢光和紫外-可見光分析功能兼容。
權利要求
1.一種螢光光度測試光路設置方法，其特徵是A、入射樣品池的激發光光路和射向螢光單色器、光檢測器的螢光光路處於同一光軸上。B、樣品分子發射的螢光經反射聚光光路，透過螢光單色光器聚焦於光檢測器，C、激發光光路經產生上述聚光光路的聚光鏡中央通孔入射樣品池，並為一個置於樣品池後的檔光層所阻斷。
2.根據權利要求1所述的光路設置方法，其特徵是所述的螢光光路為拋物面反射光路或拋物柱面反射光路其中的一種。
3.一種螢光光度計，主要包括光源、激發光單色光器，螢光單色光器，樣品池和光檢測器，其特徵是在所述的激發光單色光器和樣品池之間設有一個帶中央通光孔的聚光鏡，聚光鏡的反射鏡面背向、激發光單色光器，所述的螢光單色光器和光檢測器置於樣品池另一側的激發光光軸線上，在樣品池和螢光單色光器之間設有一個阻斷激發光的檔光層。
4.按權利要求3所述的螢光光度計，其特徵是所述的聚光鏡是拋物面鏡或拋物柱面鏡其中的一種。
5.按權利要求3或4所述的螢光光度計，其特徵是所述的聚光鏡是光學玻璃反射鏡或拋光金屬反射鏡其中的一種。
6.一種光度計，具有紫外-可見光度計的機構設置及其結構，其特徵是所述光度計的樣品池架機構中至少包括一個螢光光度測試樣品池機構，該機構包括螢光樣品池，聚光鏡和檔光板，螢光樣品池與分光樣品池並列排列，聚光鏡帶中央通孔，置於螢光樣品池入射光一側，檔光板置於螢光樣品池的另一側，聚光鏡的反射鏡面背向入射光方向。
7.按權利要求6所述的光度計，其特徵在是所述的聚光鏡是拋物面鏡或拋物柱面鏡其中的一種。
8.按權利要求6或7所述的光度計，其特徵是所述的聚光鏡是光學玻璃反射鏡或拋光金屬反射鏡其中的一種。
9.按權利要求6所述的光度計，作為螢光-紫外-可見光多功能分光光度測試儀器。
10.一種螢光樣品池，外形是矩形柱體，其特徵是所述的樣品池的柱體內壁一側設有一個帶中央通光孔的聚光鏡，聚光鏡的通光孔處於柱壁中央位置，聚光鏡的反射鏡面向著柱體的另一側壁，在該側壁的中央設有縱向條狀檔光層。
11.按權利要求10所述的樣品池，其特徵是所述的條狀檔光層是附在柱側外壁中央的檔光材料。
12.按權利要求10所述的樣品池，其特徵是所述的條狀檔光層是製作柱壁中央部位的檔光材料。
13.按權利要求10、11或12所述的樣品池，其特徵是所述的聚光鏡是光學玻璃柱面反射鏡。
14.按權利要求10所述的樣品池作為分光光度計的螢光測試附件。
15.一種流動池紫外檢測儀附件，其特徵是該附件由附件架、流動池、聚光鏡、檔光板組成，流動池、聚光鏡、檔光板固定於附件架上，聚光鏡具有中央通光孔，設在流動池的入射光路一側，反射鏡面向著流動池方向，檔光板設在流動池的另一側。
16.按權利要求15所述的附件，其特徵是所述的附件還設有兩個濾光片架，一個是激發光濾光片架，設在聚光鏡外側，另一個是螢光濾光片架，設在檔光板的外側。
全文摘要
本發明涉及一種螢光光度測試光路的設置方法及其裝置，這種螢光測試光路設有一個螢光反射聚光光路，激發光路和螢光檢測光路處於同一光軸上。根據這一光路設置的方法所設計的光度計裝置，包括專用螢光光度計，螢光-紫外-可見光多功能光分光度計以及與現有分光光度計配合使用的附件等，具有較高的螢光效率和螢光測試穩定性，還可擴大分光度計的使用功能，提高儀器的利用率。
文檔編號G01N21/64GK1050089SQ9010005
公開日1991年3月20日 申請日期1990年1月11日 優先權日1990年1月11日
發明者吳芝清 申請人:河北大學