[發明專利]一種熒光比率測量系統及方法

有效

• 申請號: 201410331256.0
• 申請日: 2014-07-11
• 公開（公告）號: CN104111243B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 花世群;阮小霞;駱英
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明屬于熒光分析技術領域，具體地說，涉及一種熒光比率測量系統及方法。

背景技術

熒光分析技術由于具有選擇性好、靈敏度高、方便簡單、準確快速、線性范圍寬等優點，在生物、化學、醫學和環境監測等領域得到了廣泛應用。熒光分析法是根據單個熒光發射峰的熒光強度與待測物理量(如溶液pH值、樣品的溫度和樣品中的光程)之間關系來分析檢測待測物理量，但是該分析方法對環境因素敏感，容易受到較多外界因素干擾。而熒光比率法則是利用了不同位置的兩個熒光發射峰的強度的比值來進行檢測，能夠很好的解決熒光分析法中的上述問題，從而可以提高該方法的選擇性、靈敏度和檢測范圍。

熒光比率法中獲得不同位置的兩個熒光發射峰的強度的比值，通常有如下兩種實現方法：方法一是通過切換單一光電傳感器(如CCD)前面的熒光濾光片，使其中心波長分別對應兩個不同的熒光發射峰，由分兩次采集到的兩個不同熒光發射峰的強度計算對應的熒光比率值；該方法在單一光電傳感器采集單個熒光發射峰強度的過程中，易受光源強度變化和儀器的靈敏度影響、且整個測量過程耗時較長。方法二是使用兩個光電傳感器(如CCD)，且置于每個光電傳感器前面的熒光濾光片的中心波長對應一個不同的熒光發射峰，由兩個光電傳感器同時采集到的兩個不同熒光發射峰的強度計算對應的熒光比率值；方法二盡管克服了方法一中光源強度變化對熒光比率的影響，但需要使用兩個光電傳感器，而熒光強度圖像采集中普遍使用高性能的科學級制冷CCD，雙CCD測量系統不僅要考慮系統較高的投資成本，還需考慮兩個CCD響應性能的差異對測量的影響；另外，方法二中用于熒光比率計算的兩幅熒光強度圖像來自兩個光電傳感器，在進行熒光比率計算之前，必須對兩幅熒光強度圖像上所選擇的熒光比率計算區域進行圖像相關處理，以保證兩幅熒光強度圖像上的熒光比率計算區域對應于測試樣品上的同一目標區域，可見，復雜且耗時的圖像相關處理操作也是采用方法二所要考慮的因素之一。

發明內容

為了克服現有技術中存在的缺陷，本發明提供一種不受光源強度變化影響、且耗時少、成本低的熒光比率測量系統及方法。其技術方案如下：

一種熒光比率測量系統，包括用于提供激發光波的光源1、準直擴束透鏡組2、激發濾光片3、二色分光鏡4、用于產生受激發射熒光的樣品5中的第一種熒光染料6和第二種熒光染料7、用于分光的第一分光鏡8和第二分光鏡15、用于獲得第一發射波長熒光的第一發射濾光片9和第二發射波長熒光的第二發射濾光片12、用于在單一CCD上獲得兩束熒光信號強度圖像分布面積相等且對稱的第一互補通光光欄11和第二互補通光光欄14；樣品5受激發射熒光傳播到第一分光鏡8被分為透射光與反射光，沿透射光的傳播方向依次放置有第一發射濾光片9、第一反射鏡10、第一互補通光光欄11；沿第一分光鏡8上反射光的傳播方向依次放置有第二發射濾光片12、第二反射鏡13、第二互補通光光欄14；通過第一互補通光光欄11后的第一發射波長熒光O_Ⅰ和通過第二互補通光光欄14后的第二發射波長熒光O_Ⅱ，分別經第二分光鏡15的反射和透射，并經置于第二分光鏡15后調焦鏡頭16的聚焦，在CCD17上形成兩幅分布面積相等且對稱的熒光信號強度圖像，并存儲在計算機18上。

優選地，所述第一互補通光光欄11和第二互補通光光欄14的結構相同且可同步旋轉，不僅每個互補通光光欄上的白色通光部分和黑色擋光部分對稱互補，而且第一互補通光光欄11上的白色通光部分和黑色擋光部分分別與第二互補通光光欄14上的黑色擋光部分與白色通光部分對應互補，保證第一發射波長熒光和第二發射波長熒光在CCD17上形成兩幅分布面積相等且對稱的熒光信號強度圖像；所述第一互補通光光欄11和第二互補通光光欄14，還包括在單一通光光欄上通光部分和擋光部分對稱且互補分布，但通光部分和擋光部分可以具有其它的幾何形狀和不同的空間相對位置。

優選地，第一互補通光光欄11與第一發射濾光片9位置交換；第一互補通光光欄11置于第一分光鏡8和第一反射鏡10之間第一發射濾光片9的前面或后面；第一發射濾光片9置于第一反射鏡10和第二分光鏡15之間第一互補通光光欄11的前面或后面。

優選地，第二互補通光光欄14與第二發射濾光片12位置交換；第二互補通光光欄14置于第一分光鏡8和第二反射鏡13之間第二發射濾光片12的前面或后面；第二發射濾光片12置于第二反射鏡13和第二分光鏡15之間第二互補通光光欄14的前面或后面。

優選地，光源1包括激光器、LED光源、UV光源。

一種熒光比率測量方法，包括以下步驟：