專利名稱：能檢測(cè)光吸收或光透射的熒光光度計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明保護(hù)一種能檢測(cè)光吸收或光透射的熒光光度計(jì)。該熒光光度計(jì)屬于一種聯(lián) 合檢測(cè)儀，所述檢測(cè)儀包括紫外/可見(jiàn)分光光度計(jì)和熒光光度計(jì)兩個(gè)部分，該檢測(cè)儀能夠 實(shí)現(xiàn)紫外/可見(jiàn)分光光度計(jì)和熒光光度計(jì)的兩種功能。同時(shí)，該光度計(jì)能夠方便的實(shí)現(xiàn)對(duì) 三維熒光光譜的矯正。
背景技術(shù)：
三維熒光光譜是20世紀(jì)80年代在熒光光譜分析的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新的分 析技術(shù)，獲取三維熒光數(shù)據(jù)的方法一般是在不同激發(fā)波長(zhǎng)位置上連續(xù)掃描發(fā)射光譜，并可 利用各種繪圖軟件將其以等角三維熒光投影圖(Ex-Em-If)或等高線圖(Ex-Em)等形式圖 像化表現(xiàn)。應(yīng)用熒光光譜技術(shù)研究熒光類物質(zhì)是基于其結(jié)構(gòu)中含有大量帶有各種官能團(tuán)的 芳香環(huán)結(jié)構(gòu)以及未飽和脂肪鏈(物質(zhì)之所以具有熒光是由于其結(jié)構(gòu)中具有低能量π — π* 躍遷的芳香結(jié)構(gòu)或共軛生色團(tuán))。相對(duì)紅外、核磁共振等研究方法，熒光光譜法研究天然有 機(jī)物結(jié)構(gòu)特征具有靈敏度高(10_9數(shù)量級(jí))、選擇性好，不破壞樣品結(jié)構(gòu)、需要的樣品量少 (只需少量低濃度，通常<20mg/L的水樣)、樣品不需特殊分離、快速而簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，被用于 有機(jī)質(zhì)或腐殖質(zhì)結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)的定性或定量描述，以及有機(jī)質(zhì)的來(lái)源和水監(jiān)測(cè)研究中。然而，在熒光檢測(cè)中，通常由于溶液的內(nèi)過(guò)濾作用和自吸收現(xiàn)象，而導(dǎo)致所測(cè)得的 熒光減弱，使得熒光強(qiáng)度和峰型都發(fā)生變化。特別隨著樣品濃度的增加，溶液的內(nèi)過(guò)濾作用 和自吸收現(xiàn)象嚴(yán)重，以至于熒光檢測(cè)出現(xiàn)較大偏差。大連工業(yè)大學(xué)的王雅娜，崔勵(lì)，徐同寬， 欒強(qiáng)等在“三維熒光光譜的應(yīng)用研究”(分析試驗(yàn)室，2008-5，V27增刊，第59-62頁(yè))一文 中就指出，在用三維熒光對(duì)羅丹明B檢測(cè)時(shí)，“可能因?yàn)楦邼舛葧r(shí)產(chǎn)生熒光自吸收及熒光熄 滅顯現(xiàn)，從而導(dǎo)致熒光譜的短波長(zhǎng)光(藍(lán)光)的損失，導(dǎo)致熒光譜形的變化，即羅丹明B的 3DEEM譜形會(huì)受質(zhì)量濃度影響”溶液中若存在著能吸收激發(fā)或熒光物質(zhì)發(fā)射光能的物質(zhì)，就會(huì)使熒光減弱，這種 現(xiàn)象稱為“內(nèi)濾光作用”。在溶液濃度較大時(shí)，一部分熒光發(fā)射被自身吸收，產(chǎn)生所謂“自吸 收”現(xiàn)象而降低了溶液的熒光強(qiáng)度。熒光量子產(chǎn)率(φ)定義為熒光物質(zhì)吸光后所發(fā)射的熒光的光子數(shù)與所吸收的激發(fā) 光的光子數(shù)之比值。即(P發(fā)射的熒光光子數(shù)/吸收的激發(fā)光光子數(shù)而熒光強(qiáng)度(if)應(yīng)該 與溶液吸收的光強(qiáng)度(Ia)及該物質(zhì)的熒光量子產(chǎn)率(φ)有關(guān)，即熒光強(qiáng)度If正比于吸收的 光強(qiáng)度Ia與熒光量子產(chǎn)率φ，
If= cpla = φΙο(Ι-Μο)= φΙ0(1-Τ)T為透射率，I0為入射光強(qiáng)度，It為透射光強(qiáng)度；因?yàn)?A= ε Ic A = -IgT = lgl/T = Ig I。/It T = 1(ΓΑ = e_2 3Elc所以If=φ α = φΙ0 (1-10’ = φΙ0 (I-C23e1c)ε是摩爾吸光系數(shù)，1是樣品池的光程，c是樣品濃度；[0011]e-2 3Elc = 1-2. 3 ε lc-(2. 3 ε lc)2/2 ！ -(2. 3 ε lc)3/3 ！-......當(dāng)ε Ic <0.05 時(shí)，可省略第二項(xiàng)后各項(xiàng)，S卩e_2_3Ele= 1-2. 3 ε IcIf = 2.3<pIoslcIf = 2.3φΙο A當(dāng)入射光強(qiáng)度Itl與1 一定，可簡(jiǎn)寫(xiě)為If = Kc即熒光強(qiáng)度與熒光物質(zhì)的濃度成正比，但這種線性關(guān)系只有在極稀的溶液中，當(dāng) ε Ic^O. 05時(shí)才成立，對(duì)于較濃的溶液，由于猝滅現(xiàn)象和自吸收等原因，使熒光強(qiáng)度與濃 度不呈線性關(guān)系。可見(jiàn)，不同的熒光物質(zhì)具有不同的熒光特征和出現(xiàn)特征熒光的濃度范圍， 但是當(dāng)濃度高的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)內(nèi)濾光(inner filtering.)和自吸收(reabsorbance)現(xiàn) 象，而導(dǎo)致熒光強(qiáng)度降低。因此在三維熒光光譜檢測(cè)時(shí)，有必要進(jìn)行內(nèi)過(guò)濾和自吸收矯正。在本申請(qǐng)人之前的專利申請(qǐng)中(申請(qǐng)?zhí)?00910157790. 3)，已經(jīng)公開(kāi)保護(hù)了一種 三維熒光光譜矯正方法，本發(fā)明提供了可方便實(shí)現(xiàn)三維熒光光譜校正功能的熒光檢測(cè)儀。 該檢測(cè)儀實(shí)質(zhì)上是一種能檢測(cè)光吸收(光透射)和熒光光度計(jì)。
發(fā)明內(nèi)容本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N能檢測(cè)光吸收(光透射)的熒光光度計(jì)，該設(shè)備在原有熒光光度 計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，將熒光檢測(cè)與光吸收(光透射)檢測(cè)結(jié)合，達(dá)到既能檢測(cè)樣品熒光(包 括三維熒光、同步熒光)光譜又能檢測(cè)樣品對(duì)光的吸收光譜(例如吸光度或透光率等)的 目的。本申請(qǐng)的熒光光度計(jì)在原有的熒光光度計(jì)基礎(chǔ)上，增加一些配件，使該熒光光度計(jì)能 夠?qū)ν高^(guò)樣品的透射光進(jìn)行檢測(cè)，以達(dá)到檢測(cè)樣品對(duì)光吸收的目的，這是本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn) 所在。在本發(fā)明中，激發(fā)光是指由光源發(fā)射、用于激發(fā)樣品的光。發(fā)射光是樣品受到激發(fā) 而發(fā)射的光。透射光是指激發(fā)光穿過(guò)樣品池后的，沿著激發(fā)光方向透射的光。反射光是指 透射光經(jīng)過(guò)反射系統(tǒng)反射后得到的光。而本申請(qǐng)公開(kāi)的其中一種方案是在現(xiàn)有熒光光度計(jì)的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)透射光 反射系統(tǒng)，將通過(guò)樣品的透射光反射進(jìn)入檢測(cè)器，達(dá)到檢測(cè)樣品對(duì)光吸收狀況的目的，其組 成結(jié)構(gòu)參見(jiàn)說(shuō)明書(shū)附圖圖1所示。而現(xiàn)有的熒光光度計(jì)通常包括光源、激發(fā)光單色器、樣品 池、發(fā)射光單色器，檢測(cè)器等部分。本申請(qǐng)第一方案中所述的熒光光度計(jì)包括光源、激發(fā)光單色器、樣品池、發(fā)射光單 色器、檢測(cè)器和透射光反射系統(tǒng)，其中，透射光反射系統(tǒng)將透射光反射進(jìn)入檢測(cè)器，可用于 檢測(cè)透射率。進(jìn)一步，該光度計(jì)還包括發(fā)射狹縫(發(fā)射光要經(jīng)過(guò)的狹縫)和反射狹縫(反 射光要經(jīng)過(guò)的狹縫)。分光光度計(jì)的檢測(cè)范圍由熒光光度計(jì)的光源波長(zhǎng)范圍確定，一般波長(zhǎng)為 200-900nm，該波長(zhǎng)范圍一般認(rèn)為包括紫外/可見(jiàn)光范圍，因此，本發(fā)明中提及的分光光度 計(jì)的檢測(cè)范圍也為通常使用的200-900nm波長(zhǎng)的范圍。當(dāng)檢測(cè)者的目標(biāo)是為了得到熒光光譜數(shù)據(jù)時(shí)，可設(shè)定反射系統(tǒng)部分的狹縫為 0(即關(guān)閉狹縫，避免透射光透過(guò))，然后按照正常的熒光光度計(jì)的操作得到相應(yīng)的熒光光 譜數(shù)據(jù)。當(dāng)檢測(cè)者的目標(biāo)是得到樣品的紫外/可見(jiàn)光光譜數(shù)據(jù)時(shí)，就設(shè)置樣品發(fā)射出熒光 要通過(guò)的發(fā)射狹縫為0，只讓透射光進(jìn)入檢測(cè)器，以便檢測(cè)樣品對(duì)光的透射率(吸收度)，得到吸收光譜數(shù)據(jù)。當(dāng)檢測(cè)者的目標(biāo)是為了得到矯正的三維熒光檢測(cè)結(jié)果時(shí)，需設(shè)定反射系統(tǒng)部分的 狹縫為0 (即關(guān)閉狹縫，避免透射光透過(guò))，測(cè)定三維熒光數(shù)據(jù)后，再設(shè)置樣品發(fā)射出熒光要 通過(guò)的發(fā)射狹縫為0(即關(guān)閉狹縫，避免熒光透過(guò))，通過(guò)反射系統(tǒng)，僅讓透射光進(jìn)入檢測(cè) 器，就可以檢測(cè)樣品對(duì)光的透射率(吸光度)，并將數(shù)據(jù)傳給數(shù)據(jù)處理器。由數(shù)據(jù)處理器對(duì) 熒光光譜進(jìn)行矯正，得到校正后熒光數(shù)據(jù)，矯正方法為熒光光譜各發(fā)射波長(zhǎng)的熒光強(qiáng)度除 以相同波長(zhǎng)的樣品對(duì)光的透射率(If/T)。該反射系統(tǒng)可以是任何能夠?qū)崿F(xiàn)將透射光反射到原檢測(cè)器的裝置。可以是簡(jiǎn)單的 具有反射功能的平面鏡、球面鏡、多棱鏡等；或者是能夠?qū)崿F(xiàn)反射功能的一組反射鏡(球面 反射鏡或平面反射鏡)，或一種多棱鏡組等。所述反射系統(tǒng)具體可以是一個(gè)平面反射鏡、球面反射鏡、反射棱鏡、一個(gè)反射鏡 組、一個(gè)反射棱鏡組，或者上述反射鏡的組合，反射鏡的設(shè)置根據(jù)具體的熒光光度計(jì)的設(shè)置 確定。本申請(qǐng)公開(kāi)的另一種方案是，在現(xiàn)有熒光光度計(jì)基礎(chǔ)上，在透射光的方向上增加 另一個(gè)檢測(cè)器，檢測(cè)樣品對(duì)光的吸收狀況(透射率)。經(jīng)過(guò)改造后，該熒光光度計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn) 熒光和紫外/可見(jiàn)分光光度計(jì)聯(lián)合檢測(cè)的功能，或帶有矯正功能的熒光光度計(jì)。所述的熒光光度計(jì)包括光源、激發(fā)光單色器、樣品池、發(fā)射光單色器、檢測(cè)器A (原 熒光光度計(jì)的檢測(cè)器)和在透射光方向設(shè)置的另一檢測(cè)器B。其中，檢測(cè)器A用于檢測(cè)發(fā)射 光，也稱為發(fā)射光檢測(cè)器，而檢測(cè)器B用于透射光的檢測(cè)，可稱為透射光檢測(cè)器。透射光可 通過(guò)透鏡進(jìn)入檢測(cè)器B，檢測(cè)器B用于檢測(cè)樣品對(duì)光的透射率。當(dāng)檢測(cè)者的目標(biāo)是為了得到熒光光譜數(shù)據(jù)時(shí)，用發(fā)射光檢測(cè)器A，按照常規(guī)的熒光 光度計(jì)的操作得到相應(yīng)的熒光光譜數(shù)據(jù)。當(dāng)檢測(cè)者的目標(biāo)是得到樣品對(duì)光的吸收或透射數(shù)據(jù)時(shí)，則讓透射光通過(guò)透鏡進(jìn)入 透射光檢測(cè)器B，用檢測(cè)器B檢測(cè)樣品對(duì)光的透射率(吸光度)。當(dāng)檢測(cè)者的目標(biāo)是為了得到矯正的三維熒光檢測(cè)結(jié)果時(shí)，按照常規(guī)的方法用檢測(cè) 器A檢測(cè)得到三維熒光數(shù)據(jù)。之后，讓透射光通過(guò)透鏡進(jìn)入檢測(cè)器B，用檢測(cè)器B檢測(cè)樣品 對(duì)光的透射率(吸光度)，并將數(shù)據(jù)傳給數(shù)據(jù)處理器(原熒光光度計(jì)內(nèi)的數(shù)據(jù)處理器)。由 數(shù)據(jù)處理器對(duì)熒光光譜進(jìn)行矯正，得到校正后熒光光譜數(shù)據(jù)。矯正方法為熒光光譜各發(fā)射 波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的熒光強(qiáng)度除以相同波長(zhǎng)的樣品對(duì)光的透射率(If/T)。

圖1帶反射系統(tǒng)的能檢測(cè)光吸收或光透射的熒光光度計(jì)。圖2帶雙檢測(cè)器的能檢測(cè)光吸收或光透射的熒光光度計(jì)
具體實(shí)施方式
如圖1公開(kāi)的熒光光度計(jì)。該熒光光度計(jì)包括光源(一般為波長(zhǎng)200-900nm的氙 燈或高壓汞燈)、激發(fā)光單色器、入射狹縫、樣品池、發(fā)射狹縫、發(fā)射光單色器、檢測(cè)器、放大 器、記錄儀、反射狹縫和透射光反射系統(tǒng)。透射光反射系統(tǒng)將透射光反射進(jìn)入檢測(cè)器，以便 檢測(cè)透射率。該透射光反射系統(tǒng)可能是簡(jiǎn)單的反射鏡、反射棱鏡，也可以是反射鏡組或反射棱鏡組。具體透射光反射系統(tǒng)的位置和設(shè)置根據(jù)具體的熒光光度計(jì)設(shè)置而定，最簡(jiǎn)單的方 式是僅通過(guò)反射鏡組，調(diào)整其安置角度將透射光反射進(jìn)入光檢測(cè)器，達(dá)到檢測(cè)光吸收(光 透射)的目的。圖1中在反射光處設(shè)置反射狹縫，當(dāng)調(diào)節(jié)反射狹縫為0 (即關(guān)閉狹縫)時(shí)，反射光 也將不再進(jìn)入檢測(cè)器。而關(guān)閉發(fā)射狹縫，可將熒光光度計(jì)變成紫外/可見(jiàn)分光光度計(jì)。如圖2公開(kāi)的熒光光度計(jì)。該熒光光度計(jì)包括光源(一般為波長(zhǎng)200-900nm的氙 燈或高壓汞燈)、激發(fā)光單色器、入射狹縫、樣品池、透射鏡、發(fā)射狹縫、檢測(cè)器A、透鏡、檢測(cè) 器B、放大器、記錄儀。其中，檢測(cè)器B位于透射光方向，能夠直接檢測(cè)樣品對(duì)光的透射率，透 射光通過(guò)透鏡進(jìn)入檢測(cè)器B。對(duì)于圖1和圖2所述設(shè)備，將熒光光譜各發(fā)射波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的熒光強(qiáng)度除以相同波長(zhǎng) 的透射率T就得到矯正后熒光光譜，實(shí)現(xiàn)對(duì)熒光光譜的矯正。本申請(qǐng)公開(kāi)的能檢測(cè)光吸收(光透射)的熒光光度計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)方便的同時(shí)檢測(cè) 熒光光譜和紫外/可見(jiàn)光譜，也能夠方便的得到經(jīng)過(guò)紫外/可見(jiàn)光透射率矯正的三維熒光 光譜數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求一種能檢測(cè)光吸收或光透射的熒光光度計(jì)，包括光源、激發(fā)光單色器、樣品池、發(fā)射光單色器、檢測(cè)器，其特征在于，該熒光光度計(jì)包括一個(gè)反射系統(tǒng)，該反射系統(tǒng)將通過(guò)樣品的透射光反射回原熒光光度計(jì)檢測(cè)器，所述檢測(cè)器檢測(cè)樣品對(duì)光的透射率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光光度計(jì)，所述反射系統(tǒng)是一個(gè)平面反射鏡、球面反射鏡、 反射棱鏡、一個(gè)反射鏡組、一個(gè)反射棱鏡組，或者上述反射鏡的組合。
3.如權(quán)利要求1或2所述的熒光光度計(jì)，進(jìn)一步包括反射狹縫，所述狹縫能夠打開(kāi)或關(guān)閉。
4.一種能檢測(cè)光吸收或光透射的熒光光度計(jì)，包括光源、激發(fā)光單色器、樣品池、發(fā)射 光單色器、檢測(cè)器A，其特征在于，在該熒光光度計(jì)中，在樣品的透射光方向，還包括另一個(gè) 透射光檢測(cè)器B，檢測(cè)器B檢測(cè)樣品對(duì)光的透射率。
5.如權(quán)利要求4所述的熒光光度計(jì)，其特征在于，所述透射光通過(guò)透鏡后進(jìn)入透射光 檢測(cè)器B。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種能檢測(cè)光吸收或光透射的熒光光度計(jì)，包括光源、激發(fā)光單色器、樣品池、發(fā)射光單色器、檢測(cè)器，其特征在于，該熒光光度計(jì)還包括一個(gè)反射系統(tǒng)，該反射系統(tǒng)將通過(guò)樣品的透射光反射回原熒光光度計(jì)檢測(cè)器，所述檢測(cè)器檢測(cè)樣品對(duì)光的透射率。該設(shè)備在原有熒光光度計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，將熒光檢測(cè)與光吸收(光透射)檢測(cè)結(jié)合，達(dá)到既能檢測(cè)樣品熒光(包括三維熒光、同步熒光)光譜又能檢測(cè)樣品對(duì)光的吸收光譜(例如吸光度或透光率等)的目的。同時(shí)，該光度計(jì)能夠方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)三維熒光光譜的矯正。
文檔編號(hào)G01N21/31GK201689050SQ20092017624
公開(kāi)日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2009年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日
發(fā)明者劉俐, 李發(fā)生, 王立 申請(qǐng)人:中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院