[發明專利]利用光聲熒光信號比值測定pH值的定量檢測方法與裝置

有效

• 申請號: 201610053518.0
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105699295B
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 覃歡;閆寶運;楊思華;邢達
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N21/64
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉

1.一種利用光聲熒光信號比值測定pH值的定量檢測裝置，其特征在于：該裝置包括光聲熒光信號激發源發生器、衰減片、光纖耦合器、單模光纖、可調諧準直器、顯微物鏡、柱狀中空超聲耦合器、光電倍增管、濾波器、放大器、雙通道并行采集卡、超聲耦合杯、樣品臺、二維電動平臺、電磁信號屏蔽金屬盒、二向色鏡、反射鏡、濾光片、避光筒、帶有采集控制軟件和圖像重建軟件以及電機控制軟件的計算機；

所述的柱狀中空超聲耦合器置于顯微物鏡的正下方，且顯微物鏡與柱狀中空超聲耦合器共焦點；

所述的超聲耦合杯位于樣品臺正上方，柱狀中空超聲耦合器和光電倍增管置于超聲耦合杯的正上方，其中，光電倍增管在柱狀中空超聲耦合器的上方；

所述的光聲熒光信號激發源發生器、衰減片、光纖耦合器、單模光纖、可調諧準直器、顯微物鏡依次連接；

所述的二向色鏡、反射鏡、濾光片、光電倍增管依次連接；

所述的柱狀中空超聲耦合器、濾波器、放大器依次電氣連接；

所述的光聲熒光信號激發源發生器、光電倍增管、二維電動平臺、放大器、雙通道并行采集卡與帶有采集控制軟件和圖像重建軟件以及電機控制軟件的計算機依次電氣相連。

2.根據權利要求1所述的利用光聲熒光信號比值測定pH值的定量檢測裝置，其特征在于：所述的光聲熒光信號激發源發生器輸出的脈沖激光的波長為650～2500nm，脈寬為20ns，重復頻率為20HZ～200kHZ。

3.根據權利要求1所述的利用光聲熒光信號比值測定pH值的定量檢測裝置，其特征在于：所述的放大器的放大倍數為70dB，帶寬為50KHz～500MHz。

4.根據權利要求1所述的利用光聲熒光信號比值測定pH值的定量檢測裝置，其特征在于：所述的放大器為多級級聯放大器。

5.根據權利要求1所述的利用光聲熒光信號比值測定pH值的定量檢測裝置，其特征在于：

所述的二維電動平臺由步進電機和移動平臺構成，通過電機旋轉帶動移動平臺前后移動，二維電動平臺由兩個這種電動平臺組成，實現前后左右四個方向移動；

所述的步進電機固定于電磁信號屏蔽金屬盒內部。

6.根據權利要求1所述的利用光聲熒光信號比值測定pH值的定量檢測裝置，其特征在于：

所述的采集控制軟件和圖像重建軟件均為Labview軟件；

所述的電機控制軟件為Labview軟件。

7.運用權利要求1～6任一項所述的利用光聲熒光信號比值測定pH值的定量檢測裝置的檢測方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)脈沖激光通過衰減片后通過光纖耦合器將光耦合到單模光纖中去，光纖的另一端連接可調諧準直器，然后出射的光經過顯微物鏡聚焦后落在樣品上，同時激發產生光聲信號和熒光信號；

(2)光聲信號穿過超聲耦合液后被柱狀中空超聲耦合器接收，然后通過濾波器和放大器放大；熒光信號依次通過二向色鏡、反射鏡和濾光片后被光電倍增管接收；兩路信號被雙通道并行采集卡同時采集，再將數據傳輸并儲存到帶有采集控制軟件和圖像重建軟件的計算機中；

(3)樣品與盛放超聲耦合液的超聲耦合杯一起放置于二維電動平臺上，由裝有電機控制軟件的計算機控制其移動；每采集完一次光聲信號和熒光信號，電動平臺移動一步，以對樣品進行逐點掃描，用于重建二維圖像；

(4)采集完全部的信號后，通過最大值投影算法重建出樣品的光聲和熒光圖像，并通過程序提取成像部分分別做統計進行比值計算，測定pH值；

所述的樣品的檢測探針為DiIlRB-S探針。

8.根據權利要求7所述的檢測方法，其特征在于：

步驟(1)中所述的單模光纖是數值孔徑為0.12、光纖接頭為FC、光纖芯徑為62.5μm的單模光纖；

步驟(1)中所述的可調諧準直器是焦距為4.6mm、透光的波長范圍為650～1050nm的可調諧準直鏡。

9.根據權利要求7所述的檢測方法，其特征在于：

步驟(2)中所述的柱狀中空探測器的主頻為10MHz；

步驟(3)中所述的電動平臺移動的最小步距為1μm；

步驟(4)中所述的最大值投影算法是通過Matlab軟件自行編寫；

步驟(4)中所述的程序為用MATLAB編寫的程序。