一种便携式多波段荧光检测微量物质分析仪，涉及检测技术领域，用于检测环境、食品、保健品、中药、化妆品等中含有的微量有毒有害物质仪器。仪器包括光学系统、电源、放大装置、自动控制与网络传输系统、显示设备及检测单元；光学系统由激发光源、光源滤光镜、光源聚光透镜、比色皿、荧光聚集透镜、二色镜、滤光镜、荧光聚光透镜、光电转换装置等组成。该分析仪设有多个波段的荧光强度检测通路，以其中一个为参比波段的荧光强度，与被检测物探针荧光强度比较，计算出被检测物的含量，可补偿电源、激发光源、探针浓度、检测环境（pH、温度等）的影响，提高检测稳定性和准确性。本发明专利技术的仪器体积小、操作简单，可用于现场实时定量分析检测。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种便携式多波段荧光检测微量物质分析仪，其属于微量检测
技术背景荧光检测方法比红外光谱法、拉曼光谱法，紫外-可见光谱法灵敏度高1000倍以上，可实现ppb级微量物质检测。但是荧光检测方法也存在易受荧光物浓度、激发光强度和波长、检测环境（如pH、温度、极性等）变化的影响，仪器的稳定性和准确性受到影响。与紫外可见吸收方法相比，由于荧光较弱，如果不设置高效聚集荧光透镜，需要使用光电转换效率更高的倍增二极管，或雪崩二极管作为光电转换装置。中国专利技术专利200410071135.3，便携式荧光探针农药残留检测仪：检测透过比色皿的激发光强度，用于补偿电源和光源信号的波动，但不能补赏其他因素影响，如荧光探针本身受到pH、探针浓度、温度等变化环境的影响。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种便携式多波段荧光检测微量物质分析仪，该分析仪具有多波段检测通路，透过以其中一个为参比波段的荧光发射强度与被检测物探针荧光强度的比值，计算出被检测物的含量，可补偿电源、激发光源、探针浓度、检测环境（pH、温度等）的影响，以提高检测稳定性和准确率。本专利技术采用的技术方案：一种便携式多波段荧光检测微量物质分析仪，它包括电源供电系统和激发单元，它还包括检测单元和数据处理及显示单元，所述激发单元包括激发光源、光源滤光镜、聚光透镜和比色皿；所述检测单元包括荧光滤光镜、检测聚光透镜和光电二极管；所述分析仪设置检测单元的个数与检测荧光波段数量n相同，检测荧光波段数量n=被检测物质种类数量+参比物质1个，n为2-7的整数；通过n-1个荧光聚集透镜和二色镜将光路分成n段，n段光路再对应n个检测单元进行检测； 所述数据处理及显示单元包括数据采集放大系统、自动控制与网络传输系统和显示设备；所述数据采集放大系统用于放大经光电二极管转换后的电信号；所述自动控制与网络传输系统处理数据的方法为：当n =2时，以两个检测单元的光电二极管检测出光信号强度的比值与比色皿中被检测物质浓度建立标准曲线；当n > 2时，根据在每个被检测物质的波段检测出的荧光强度与参比物质测出的荧光强度的比值，分别与相应被检测物质浓度建立各自的标准曲线；所述电源供电系统与激发光源、光电二极管、数据采集放大系统、自动控制与网络传输系统、显示设备进行电连接；激发光源发射的光穿过光源滤光片聚光透镜至装有荧光探针的比色皿；比色皿中的荧光探针产生的荧光经n-1个荧光聚光透镜和n-1个二色镜，将光束依次分为n束光，n束光对应n个检测单元，光束进入检测单元，依次穿过荧光滤光镜检测聚光透镜进入光电二极管，光电二极管将光信号转换成电信号，电信号经数据采集放大系统放大，再经过数据自动控制与网络传输系统处理得到结果，结果显示在显示设备上。一种便携式多波段荧光检测微量物质分析仪的检测方法，包含以下步骤：（1）设置光路：根据被检测物质的种类数量n-1确定分析仪的检测通路的数量，由n-1个荧光聚集透镜和二色镜将光路分成n段波段，n段光路再对应n个检测单元进行检测；（2）建立被检测物质的标准曲线：n个检测单元分别检测出n-1个被检测物质的荧光强度和1个参比物质的荧光强度，通过每个被检测物质检测出的荧光强度与参比物质测出的荧光强度的比值，分别与对应的被检测物质浓度建立各自的标准曲线；（3）检测n-1种被检测物质的浓度：将n-1中被检测物质及对应检测探针置于比色皿中，激发光源发射的光穿过光源滤光片聚光透镜至比色皿；比色皿中的荧光探针产生的荧光经n-2个荧光聚光透镜和n-2个二色镜，将光束依次分为n-1个荧光波段，n-1个荧光波段对应n-1个检测单元，分别检测得到n-1种被检测物质的荧光强度；荧光强度再分别与相应被检测物质的标准曲线对应，得到相应的被检测物质的浓度。激发光源可选用单波长LED、多波长LED、激光、汞灯，根据荧光探针激发波长需要，选用可发射350-800 nm的光源。优先选用多波长LED作为激发光源。根据选用的激发光源发射光的波长，可选用300-800 nm范围内的带通滤光片、窄带滤光片等。选用光源透镜要求能将透过光聚集于一点，可选用平凸镜、平凹镜、凸凹镜、双凸镜、双凹镜、不规则透镜等。优先选用平凸镜。根据检测荧光波段数量n，设置n-1个二色镜，n = 2-7。检测2个荧光波段，设置1个二色镜；检测3个荧光波段，设置2个二色镜2个；检测4个荧光波段，设置3个二色镜；根据二色镜设置数量，应相应增减相应的光电管、透镜、滤光镜设置。二色镜根据不同要求，可选用350-800 nm范围内的短波荧光折射和长波荧光透过、或短波荧光透过和长波荧光折射的二色镜片；所述比色皿材质为光学玻璃、石英玻璃、PS（聚苯乙烯）、PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）或PP（聚丙烯），形状可设计为方柱、圆柱、锥形等。荧光聚集透镜要求最大聚集比色皿中探针发射的荧光，并透过发出平行光，可选用平凸镜、平凹镜、凸凹镜、双凸镜、双凹镜、非球面透镜等，设置单独一个或多个组合透镜。优先选用非球面不规则透镜。根据要求透过荧光的波长范围，可选用350-800 nm范围内的带通滤光片、窄带滤光片等。光电二极管根据接受荧光强度强弱，可选用二极管、倍增二极管、雪崩二极管等。优先选用普通光电二极管作为光电转换装置。光电二极管和数据采集放大系统分别与数据处理单元链接，数据处理单元可以与专用显示器连接，也可以通过蓝牙、USB或wifi与手机、ipad或PC机等显示器连接。本专利技术的有益效果为：仪器包括光学系统、电源供电系统、放大装置、自动控制与网络传输系统、显示设备及检测单元；光学系统由激发光源、光源滤光镜、光源聚光透镜、比色皿、荧光聚集透镜、二色镜、滤光镜、聚光透镜、光电转换装置等组成。光源发射的光经滤光镜和聚光透镜激发比色皿中的荧光探针分子，探针发出的荧光在与激发光的垂直方向经透镜聚集，在二色镜分为二束光，短波段荧光光折射后经滤光镜和透镜后在光电二极管转换为电信号。长波段荧光透过二色镜经聚光透镜在第二个二色镜再次分为二个光束，较短的荧光折射后经滤光镜和透镜在光电二极管转换为电信号。较长波段荧光透过二色镜，经滤光镜和透镜，在光电二极管转换为电信号；电信号经放大、数据处理，显示被检测物质浓度。其中一个为参比荧光探针发射的荧光，与被检测物探针荧光比较，补偿了电源、激发光源、探针浓度、检测环境（pH、温度等）的影响，提高了检测稳定性和准确率。激发光源功率由37 mW升高到43 mW时，二极管A和B的检测强度分辨变化了6.0%和6.0%，而A/B比值仅仅变化了0.5%，检测准确性提高了12倍。探针浓度由9.5升高到10.5 µM时，二极管A和B的检测强度分辨变化了8.1%和8.2%，而A/B比值仅仅变化了0.4%，检测准确性提高了约20倍。检测缓冲溶液pH由6.5升高到8.0时，二极管A和B的检测强度分辨变化了1.5%和1.3%，而A/B比值仅仅变化了0.4%，检测准确性提高了约3倍。检测溶液温度由27升高到32度时，二极管A和B的检测强度分辨变化了5.6%和5.2%，而A/B比值仅仅变化了0.4%，检测准确性提高了约13倍。单独根据二极管检测的荧光强度得到的铜或汞离子浓度误差变化较大，在10%左右，通过与参比强度比值计算的结果本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种便携式多波段荧光检测微量物质分析仪，它包括电源供电系统（9）和激发单元，其特征在于：它还包括检测单元和数据处理及显示单元，所述激发单元包括激发光源（1）、光源滤光镜（3）、聚光透镜（4）和比色皿（8）；所述检测单元包括荧光滤光镜、检测聚光透镜和光电二极管；所述分析仪设置检测单元的个数与检测荧光波段数量n相同，检测荧光波段数量n=被检测物质种类数量+参比物质1个，n为2‑7的整数；通过n‑1个荧光聚集透镜和二色镜将光路分成n段，n段光路再对应n个检测单元进行检测； 所述数据处理及显示单元包括数据采集放大系统（10）、自动控制与网络传输系统（11）和显示设备（12）；所述数据采集放大系统（10）用于放大经光电二极管转换后的电信号；所述自动控制与网络传输系统（11）处理数据的方法为：每个被检测物质的波段检测出的荧光强度与参比荧光波段测出的荧光强度的比值，分别与相应被检测物质浓度建立各自的标准曲线；所述电源供电系统（9）与激发光源（1）、光电二极管（2）、数据采集放大系统（10）、自动控制与网络传输系统（11）、显示设备（12）进行电连接；激发光源（1）发射的光穿过光源滤光片（3）聚光透镜（4）至装有荧光探针的比色皿（8）；比色皿（8）中的荧光探针产生的荧光经n‑1个荧光聚光透镜和n‑1个二色镜，将光束依次分为n束光，n束光对应n个检测单元，光束进入检测单元，依次穿过荧光滤光镜（5）检测聚光透镜（13）进入光电二极管（2），光电二极管（2）将光信号转换成电信号，电信号经数据采集放大系统（10）放大，再经过数据自动控制与网络传输系统（11）处理得到结果，结果显示在显示设备（12）上。...
【技术特征摘要】
1.一种便携式多波段荧光检测微量物质分析仪，它包括电源供电系统（9）和激发单元，其特征在于：它还包括检测单元和数据处理及显示单元，所述激发单元包括激发光源（1）、光源滤光镜（3）、聚光透镜（4）和比色皿（8）；所述检测单元包括荧光滤光镜、检测聚光透镜和光电二极管；所述分析仪设置检测单元的个数与检测荧光波段数量n相同，检测荧光波段数量n=被检测物质种类数量+参比物质1个，n为2-7的整数；通过n-1个荧光聚集透镜和二色镜将光路分成n段，n段光路再对应n个检测单元进行检测； 所述数据处理及显示单元包括数据采集放大系统（10）、自动控制与网络传输系统（11）和显示设备（12）；所述数据采集放大系统（10）用于放大经光电二极管转换后的电信号；所述自动控制与网络传输系统（11）处理数据的方法为：每个被检测物质的波段检测出的荧光强度与参比荧光波段测出的荧光强度的比值，分别与相应被检测物质浓度建立各自的标准曲线；所述电源供电系统（9）与激发光源（1）、光电二极管（2）、数据采集放大系统（10）、自动控制与网络传输系统（11）、显示设备（12）进行电连接；激发光源（1）发射的光穿过光源滤光片（3）聚光透镜（4）至装有荧光探针的比色皿（8）；比色皿（8）中的荧光探针产生的荧光经n-1个荧光聚光透镜和n-1个二色镜，将光束依次分为n束光，n束光对应n个检测单元，光束进入检测单元，依次穿过荧光滤光镜（5）检测聚光透镜（13）进入光电二极管（2），光电二极管（2）将光信号转换成电信号，电信号经数据采集放大系统（10）放大，再经过数据自动控制与网络传输系统（11）处理得到结果，结果显示在显示设备（12）上。2...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔京南，王铮，
申请(专利权)人：崔京南，王铮，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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