CN1657910B - 基于后向光散射技术的高灵敏多功能分析仪 - Google Patents

基于后向光散射技术的高灵敏多功能分析仪 Download PDF

Info

Publication number
CN1657910B
CN1657910B CN 200510020533 CN200510020533A CN1657910B CN 1657910 B CN1657910 B CN 1657910B CN 200510020533 CN200510020533 CN 200510020533 CN 200510020533 A CN200510020533 A CN 200510020533A CN 1657910 B CN1657910 B CN 1657910B
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical fiber
examination
signal
group
probe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN 200510020533
Other languages
English (en)
Other versions
CN1657910A (zh
Inventor
谭克俊
黄承志
李原芳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest University
Original Assignee
Southwest University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest University filed Critical Southwest University
Priority to CN 200510020533 priority Critical patent/CN1657910B/zh
Publication of CN1657910A publication Critical patent/CN1657910A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1657910B publication Critical patent/CN1657910B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明是一种基于后向光散射技术的高灵敏多功能分析仪，由检测探头、光源部分、信号检测与放大部分及显示部分构成。检测探头，由盛液容器和信号传输光纤组组成，信号传输光纤组一组为激发光光纤组，另一组为检测信号传输光纤组，两组光纤并在一起，以角度θ从探头底座***，θ为光纤与底座的角度，0°＜θ＜90°或90°＜θ＜180°，两组光纤分别耦合在半导体激光器光源和信号检测与放大器上，形成180度的后向光散射分析检测体系。信号检测与放大部分采用硅光电池。本发明由于采用了近180度后向光散射技术，可达到对多种物质的低浓度灵敏检测，且构造简单，能实现在线检测。

Description

基于后向光散射技术的高灵敏多功能分析仪
技术领域
本发明属于光散射检测仪器，具体涉及一种应用近180度后向光散射检测探头进行含量测定的仪器，可用于水中硫酸根离子，氯离子，重金属离子等的测定，生物大分子(如核酸、蛋白质等)分析，药物分析以及溶液浊度(如自来水，江河湖泊水，啤酒，制药用水等)的灵敏测定。
背景技术
通常的光散射研究主要集中在90度光散射信号的检测，对于后向散射的研究也是属于小角后向散射。直角散射和小角散射技术可用于大分子等物质的灵敏测定，但还存在不足之处。1.灵敏度不足。对一些含量较低的待测对象因其散射信号很弱，使用传统的直角散射或小角散射无法检出，检测灵敏度受到限制。2.不利于传感器的微型化。直角散射和小角散射使用两条有一定夹角的光路，为了保证足够的检测信号，探头都做得较大。而微型化是仪器分析的发展的趋势。3.不利于在线测定。传统的散射测定探头主要用于离线分析，而在线分析是现场实时监测测定非常必要的，也是分析化学的发展方向。
对于近180度的后向散射，由于有很强的背景干扰，一直未能很好的用于分析测定当中。在溶液中，当粒子直径较小时，180度后向散射强度比直角散射大，且可通过增加光程来增加被检测的粒子数，使能检测到的信号大大增强，灵敏度显著提高。如能消除背景干扰，180度后向光散射技术可用于水中硫酸根离子，氯离子，重金属离子等的测定，生物大分子(如核酸、蛋白质等)分析，药物分析以及溶液浊度(如自来水，江河湖泊水，啤酒，制药用水等)的灵敏测定。
目前市场上的水质分析仪，存在仪器昂贵或灵敏度不高等缺点。如在线浊度测定仪多在万元以上，重金属离子的分析测定通常使用到原子吸收等昂贵的仪器。自来水中余氯测定仪的灵敏度不高，目前的常规测氯仪中，灵敏度最高也只达到10ppb。且仪器多为单一功能。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种基于后向光散射技术的高灵敏多功能分析仪，达到对多种物质的低浓度灵敏检测，构造简单，能实现在线检测。
本发明的技术方案如下：
基于后向光散射技术的高灵敏多功能分析仪，该分析仪由检测探头、光源部分、信号检测与放大部分以及显示部分构成，其中：
检测探头是一后向光散射信号感应探头，由盛液容器和信号传输光纤组组成，盛液容器具有不透光的底座，在底座上设计有两个引流释放测定液和***光纤组的小孔，盛液容器为高筒状，上端开口，内表面光滑，外层涂黑；信号传输光纤组由两组光纤组成，一组为激发光光纤，另一组为检测信号传输光纤，两组光纤并在一起，以角度θ从探头底座***，θ为光纤与底座的角度，0°＜θ＜90°或90°＜θ＜180°，两组光纤分别偶合在光源和信号检测与放大器上，形成180度的后向光散射分析检测体系。
以半导体激光器作为光源，由检测探头的激发光纤与之耦合。
信号检测与放大部分采用硅光电池为信号检测单元。其输出信号连接普通放大电路来放大信号。
显示部分采用数字显示屏，与信号放大电路的输出端连接。
另外，在光源部分中，电源与半导体激光器之间还连接有一稳功率电路。工作原理：由半导体激光器产生的激发光经过激发光纤传输，入射到盛液容器内，激发容器内散射物质，所产生的后向光散射信号经信号传输光纤传输到硅光电池上转换成电信号，再经普通放大电路放大，输出到数字显示屏，实现信号检测。激发光以一定的角度θ(光纤与底座成一定的角度，0°＜θ＜90°或90°＜θ＜180°)入射，通过调整入射角度和待测液面高度，可增加反射光的光程，使反射光的干扰降到最低。同时，通过调整入射角度和待测液面高度可增加散射体积，使散射信号显著增强，提高了仪器检测灵敏度。使用不同的试剂可实现对多种物质的测定。
本发明的优点及积极效果
1.本发明仪器使用了近180度后向光散射测定探头。该测定探头，可通过调整入射角度和待测液面高度，增加反射光的光程，使反射光的干扰降到最低，使后向散射技术可以用于研究不同体系中物质含量与散射强度的关系。
2.本仪器对散射光信号响应灵敏度高。通过调整入射角度和待测液面高度可极大地增加散射体积，使散射信号显著增强，提高了测定的灵敏度。在对氯的测定中，灵敏度达到1ppb，比目前市场上的氯测定仪灵敏度高10倍以上。对其他物质的测定，其灵敏度均可达到纳克级。
3.本仪器具有多功能。既可用于澄清体系，也可用于浑浊体系。可用于环境分析(如水中硫酸根离子，氯离子，重金属离子等的测定)，生物大分子(如核酸、蛋白质等)分析，药物分析以及溶液浊度(如自来水，江河湖泊水，啤酒，制药用水等)的灵敏测定。
4、由于使用光纤改变光路，使探头可灵活移位，便于在线测定。
5.由于使用了后向光散射探头，灵敏度得到显著提高，避免了光电倍增管的使用，直接采用硅光电池和普通放大电路，缩小仪器体积，简化仪器结构，降低成本。与目前市场上的在线浊度测定仪比较，结构简单，成本大大降低。现市售的浊度仪，同档次的进口在线浊度仪在两万元以上，国产的同档次在线浊度仪也在1.5万左右。单一的氯测定仪也需要4000元左右。本研究产品成本在3,000元左右，具有明显的性价比优势。
5.本仪器的光源使用了半导体激光器，既保证了足够的激发光强度，又不增加成本。同时，添加一个稳功率电路，以提高仪器的稳定性。
6、本仪器采用交直两种电源供电，方便野外使用。
附图说明
图1是本发明的原理框图。
图2是本发明的结构示意图。
图3是本发明的激光器电源电路图；
图4是本发明的显示屏电源电路图；
图5是本发明的信号放大电路图。
图中：1检测探头
11盛液容器        12底座        13泄漏孔    14光纤插孔
15激发光光纤组    16检测信号传输光纤组
2光源部分
21电源            22稳功率电路  23半导体激光器
3信号检测与放大器部分
31光电池          32信号放大电路
4数字显示屏
具体实施方式
参见图1和图2，本发明仪器由以下几个部分组成：
检测探头：由上端开口的具有光滑内表面的一定高度的圆筒或方筒和底座12粘在一起形成盛液容器11；由两组光纤组成光源和信号传输部分，一组为激发光光纤组15，另一组为检测信号传输光纤组16。两组光纤并在一起，分别偶合在光源部分2和信号检测与放大部分3上，组成一个近180度的后向光散射分析测试***，实现对低浓度物质的灵敏测定。
光源部分2。使用半导体激光器23做激发光光源，在电源21与半导体激光器23之间连接有稳功率电路22，既保证了足够的激发光强度，又不增加成本，图3和图4为电源电路的一种具体实现形式，图3是激光光源电路，通过A，B两点可实现交流与直流的互换，通过7805和7905集成电路后进入稳功率电路22，然后输出到激光屏。图4是显示屏电源电路，在D点可进行交流与直流的互换，经过7805集成电路后输送到显示屏。显示屏也可以使用液晶显示屏。
信号检测与放大部分。使用硅光电池31来检测光信号，使用普通的放大电路32，放大后的信号传输到数字显示屏4显示，实现对物质的测定。图5为信号放大电路的一种实现形式，图中，R1、R1为调节零点的电阻，R3为调节放大倍数的电阻，R4为保护电阻，R5、R6为满度调节电阻，A为放大器。硅光电池31将光信号转换成电信号，经过调零电阻R1，R2，进入放大器A进行放大输出，经过保护电阻R4，满度调节电阻R5，R6后输出到数字显示屏4显示出来。
该多功能分析仪可以方便地应用于环境水质分析(如水中硫酸根离子，氯离子，重金属离子等的测定)，生物大分子(如核酸、蛋白质等)分析，药物分析以及溶液浊度(如自来水，江河湖泊水，啤酒，制药用水等)的灵敏测定。并且已经成功应用于灵敏测定尿样中钾，氯的含量及自来水中浊度和余氯测定，江河水中铅及硫酸根离子的测定，并用该装置研究了标准浊度体系的共振光散射性质。

Claims (2)

1.基于后向光散射技术的高灵敏多功能分析仪，其特征在于：该分析仪由检测探头、光源部分、信号检测与放大部分以及显示部分构成，其中，
检测探头是一后向光散射信号感应探头，由盛液容器和信号传输光纤组组成，盛液容器具有不透光的底座，在底座上设计有两个引流释放测定液和***光纤组的小孔，盛液容器为高筒状，上端开口，内表面光滑，外层涂黑；信号传输光纤组由两组光纤组成，一组为激发光光纤组，另一组为检测信号传输光纤组，两组光纤并在一起，以角度纵探头底座***，θ为光纤与底座的角度，0°＜θ＜90°或90°＜θ＜180°，并通过调整探头的入射角度和待测液面高度，增加反射光的光程，使反射光的干扰降到最低；两组光纤分别耦合在光源和信号检测与放大器上，形成180度的后向光散射分析检测体系；
以半导体激光器作为光源，由检测探头的激发光纤组与之耦合；
信号检测与放大部分采用硅光电池为信号检测单元，其输出信号连接普通放大电路来放大信号；
显示部分采用数字显示屏，与信号放大电路的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的分析仪，其特征在于：在光源部分中，电源与半导体激光器之间还连接有一稳功率电路。
CN 200510020533 2005-03-16 2005-03-16 基于后向光散射技术的高灵敏多功能分析仪 Expired - Fee Related CN1657910B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200510020533 CN1657910B (zh) 2005-03-16 2005-03-16 基于后向光散射技术的高灵敏多功能分析仪

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200510020533 CN1657910B (zh) 2005-03-16 2005-03-16 基于后向光散射技术的高灵敏多功能分析仪

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1657910A CN1657910A (zh) 2005-08-24
CN1657910B true CN1657910B (zh) 2012-06-27

Family

ID=35007539

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 200510020533 Expired - Fee Related CN1657910B (zh) 2005-03-16 2005-03-16 基于后向光散射技术的高灵敏多功能分析仪

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1657910B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102636418A (zh) * 2012-03-26 2012-08-15 哈尔滨工程大学 一种多光谱后向散射式烟尘粒径及浓度测量装置及其测量方法
CN110487723A (zh) * 2019-08-26 2019-11-22 长春美泰仪器有限公司 一种多维一体化光谱检测池装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5973779A (en) * 1996-03-29 1999-10-26 Ansari; Rafat R. Fiber-optic imaging probe
US6028666A (en) * 1998-11-19 2000-02-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Fiber optic Raman sensor
CN1448707A (zh) * 2002-04-01 2003-10-15 中国科学院化学研究所 一种光散射检测器及用于该检测器的毛细管电泳仪

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5973779A (en) * 1996-03-29 1999-10-26 Ansari; Rafat R. Fiber-optic imaging probe
US6028666A (en) * 1998-11-19 2000-02-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Fiber optic Raman sensor
CN1448707A (zh) * 2002-04-01 2003-10-15 中国科学院化学研究所 一种光散射检测器及用于该检测器的毛细管电泳仪

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王宏山 等.激光后向散射法红细胞聚集仪器的研制.中国医疗器械杂志21 2.1997,21(2),第2.1小节.
王宏山 等.激光后向散射法红细胞聚集仪器的研制.中国医疗器械杂志21 2.1997,21(2),第2.1小节. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN1657910A (zh) 2005-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1961205B (zh) 具有用于对多个分析物进行化学分析的可置换元件的手持式装置
AU597168B2 (en) Sensor and method for detecting the presence of air bubbles in liquid
CN103471982B (zh) 一种血细胞分析芯片、分析仪及分析方法
Thompson et al. Fiber optic pH sensor based on phase fluorescence lifetimes
US7399600B2 (en) Optical detection and analysis of particles
Li et al. Portable flow-injection analyzer with liquid-core waveguide based fluorescence, luminescence, and long path length absorbance detector
Lau et al. Novel fused-LEDs devices as optical sensors for colorimetric analysis
EP0286419A2 (en) Method and apparatus for analysing liquid properties
US20110188030A1 (en) Microelectronic sensor device for optical examinations in a sample medium
WO1997018470A1 (fr) Procede et appareil d'analyse d'urine, procede de mesure de la rotation optique et polarimetre
Li et al. Chemiluminescence detection with a liquid core waveguide: determination of ammonium with electrogenerated hypochlorite based on the luminol-hypochlorite reaction
JPH01304346A (ja) 蛍光または光散乱の検知装置および方法
JPS6183938A (ja) 高度粒子検出能のフラクチユエーシヨン分析法
CN1657910B (zh) 基于后向光散射技术的高灵敏多功能分析仪
CN100374847C (zh) 后向光散射信号感应探头
CN207937355U (zh) 一种投入式便携浊度仪
CN109085363A (zh) Akap4抗原检测的检测试剂、检测试剂盒及应用与检测方法
CN216144701U (zh) 水质检测分析仪
CN208795642U (zh) 一种微流控技术原位氨氮监测装置及其流通池
CN102721668A (zh) 基于波长调制型spr技术折射率在线测定装置及测定方法
EP0433629B1 (en) A method for the qualitative and quantitative determination of antibodies against bacterial antigens by means of the photometric measurement of agglutination
CN115494050B (zh) 一种微光收集方法、微光收集装置及发光菌微光检测模组
CN112881312B (zh) 一种同时监测溶液变化和传感器固/液界面变化的检测装置
CN218121687U (zh) 一种用于激光粒度测量的360度透光流动样品池装置
US3499712A (en) Refractive index analyzer using several liquid-solid interfaces

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120627

Termination date: 20150316

EXPY Termination of patent right or utility model