[實用新型]一種基于時域法的測量熒光壽命的通用光電裝置

有效

• 申請號: 200820010364.8
• 申請日: 2008-01-17
• 公開（公告）號: CN201252656Y
• 公開（公告）日: 2009-06-03
• 發明（設計）人: 趙建章;趙泰洋;張婷;吳玉波;周富科;籍少敏;楊玉斌;梁曉芬
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H05B37/00
• 分類號: H05B37/00;F21V33/00
• 代理公司: 大連星海專利事務所
• 代理人: 花向陽;王樹本

技術領域

本實用新型涉及一種基于時域法的測量熒光壽命的通用光電裝置，屬于分析儀器的設計制造與分析測量領域。

背景技術

熒光分析方法具有靈敏度高等優點，所以近年來基于熒光法的氧測量、溫度測量等得到了廣泛的研究與應用。熒光檢測技術有兩類，一類是基于熒光強度的分析，一類是基于熒光壽命的分析，而后者具有信號穩定、免校正等優點。熒光壽命的測量技術有兩種，一種是時域法，一種是頻域法(也稱相敏法)。時域法一般要求有短脈沖激光做激發光源，而頻域法需要精密的高頻光電調制器件與寬帶檢測器。作為傳統的熒光檢測設備，儀器構成復雜，數據處理量大，成本高，儀器售價高達十幾萬元至幾十萬元。而近年來開發的基于頻域法的熒光檢測設備，存在硬件成本高(單塊數據采集卡成本就超過一萬元)，數學運算復雜，設備笨重，不利于這種檢測平臺的小型化以及推廣使用?；陬l域法熒光壽命檢測設備，比如發明專利200610010535.2的基于頻域法的熒光測量裝置，需要的數學運算包括信號放大、數模轉換、以及復雜的數學處理如傅立葉變換等，硬件方面則需要數字處理芯片等。類似的基于頻域法的報道比如：『基于相敏檢測技術的光纖氧傳感器』，《傳感器技術》，2001，20，9以及『高性能熒光淬滅式光纖氧傳感器』，《傳感器技術》2002，21，11，則需要復雜的鎖相放大技術，要求高帶寬數字放大電路，同時需要復雜昂貴的鎖相放大器，成本高，體積大，這就極大地限制了該類光電裝置的小型化、集成化，從而不能用于分析儀器的系統集成，也很難用于便攜式的現場、野外檢測。類似的報道如Optical?fiber?probes?for?fluorescence?based?oxygen?sensing，P.A.S.Jorge，et?al.Sensors?and?Actuators，B，2004，103，290-299，也是基于相敏檢測技術，存在同樣的缺點。

發明內容

針對現有熒光壽命檢測設備的缺點，本實用新型將提供一種基于時域法的測量熒光壽命的通用光電裝置，這種通用光電裝置應以相對簡便的時域法為理論基礎，以發光二極管為激發光源，以波通濾光片為濾光元件，雪崩光電二極管做檢測器，虛擬示波器進行數據采集處理，可以準確、方便地檢測熒光壽命。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：一種基于時域法的測量熒光壽命的通用光電裝置，它主要包括一個光源、濾光片和一個檢測器，此外，它還包括一個樣品池、一個具有二次軟件開發功能的虛擬示波器和一個USB數據接口。所述光源有一個一定頻率和脈沖寬度的方波調制電源和一個發光二極管，所述濾光片有一個短波通濾光片和長波通濾光片，所述檢測器有一個雪崩光電二極管。

所述方波調制電源、發光二極管的激發光經短波通濾光片照射到樣品池上，再經濾掉短波長部分激發光的長波通濾光片，剩余的熒光到達雪崩光電二極管，產生的電信號由虛擬示波器采集，并通過USB數據接口與微型計算機連接。所述USB數據接口設置在虛擬示波器上。所述方波調制電源和發光二極管、短波通濾光片、樣品池、長波通濾光片、雪崩光電二極管和虛擬示波器依次集成安裝在儀器外殼內，發光二極管與方波調制電源成電氣連接，雪崩光電二極管與虛擬示波器成電氣連接，虛擬示波器與USB數據接口成電氣連接。

該測量熒光壽命的通用光電裝置使用了時域法作為儀器的理論測定基礎，所以數據的處理量小，使用了發光二極管作為激發光源，使用第一個短波通濾光片濾掉發光二極管的長波區域的光，并且通過長波通濾光片濾掉信號中的短波部分，使到達檢測器雪崩光電二極管的光信號中只含有熒光(磷光)信號。該通用光電裝置的信號收集與處理使用具有二次軟件開發功能的虛擬示波器，經過簡潔的指數衰減擬合計算，可以方便地將得到的熒光壽命顯示在微機上。

本實用新型的有益效果是：由于這種通用光電裝置采用時域法測定熒光材料的熒光壽命，以廉價的發光二極管替代傳統的氙燈、激光器作為激發光源，結合兩種濾光片的使用，有效降低了干擾光，以高靈敏、高速雪崩光電二極管做檢測器，結合虛擬示波器，方便有效地解決了數據采集與運算的問題。該光電裝置具有結構簡單、壽命長、造價低、性能可靠、體積小便于攜帶使用以及維護簡單等優點，既可以通過USB數據接口與微機連接進行使用，又可以作為嵌入式系統集成到其它分析儀器中，可以在多種分析過程中得到應用，如基于熒光壽命測定的氧氣傳感、溫度測定等。

附圖說明

圖1是一種基于時域法的測量熒光壽命的通用光電裝置示意圖。