[發明專利]一種多通道圓偏振熒光光譜儀

在審

• 申請號: 201610122383.9
• 申請日: 2016-03-04
• 公開（公告）號: CN107153053A
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發明（設計）人: 李燦;馮兆池;唐宇軒;張瑩
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司21002
• 代理人: 馬馳

技術領域

一種多通道圓偏振熒光(Circularly Polarized Luminescence，CPL)光譜儀，由波長為紫外或可見激發光源、線偏振光均勻系統、圓偏振光轉換器、樣品池、圓偏振光分離器、雙光束分叉光纖光譜收集、成像光譜儀系統、多通道電荷耦合器件CCD采集/數據處理系統以及圓偏振熒光光譜校正系統構成，采集200nm-1100nm波段的手性熒光光譜。多通道圓偏振熒光光譜儀，可用于氣體、液體和固體樣品的圓偏振熒光光譜研究，獲得它們的激發態的手性信息。

背景技術

圓偏振熒光光譜儀通過手性樣品在激發光源的激發下受激輻射產生的左、右圓偏振熒光強度差確定手性熒光信號。目前商業化的圓偏振熒光光譜多采用MPT光電倍增管做為探測器，通過光譜儀波長掃描實現，采集時間一般長達數小時甚至數十小時，且探測靈敏度不高。本發明申請將采用多通道探測器電荷耦合器件CCD采集/數據處理系統應用，實現了圓偏振熒光光譜多通道探測高靈敏度測量，可以對濃度低至10^-6M的手性樣品進行測試且采集時長較短。同時，目前商業化的圓偏振熒光光譜儀的不對稱值g值(左、右圓偏振光信號強度差與總強度之比)一般低于10^-3，多用于鑭系或過渡金屬配合物的光學性能研究。本文同時申請采用外加磁場作為調控機制。利用磁場對圓偏振熒光光譜儀信號的加成作用，實現g值放大至高達10^-1量級，特別適合對低濃度的手性樣品進行檢測，能大幅度縮短探測所需的時間至幾分鐘。多通道圓偏振熒光光譜儀及其磁場調控手段的推廣將促進手性熒光光譜的研究和發展。

發明內容

一種多通道圓偏振熒光光譜儀，主要由紫外或可見區激光源或發光燈激發光源、線偏振光均勻系統、圓偏振光轉換器、手性樣品池、圓偏振熒光分離器、雙光束分叉光纖光譜收集系統、成像光譜儀系統、多通道探測器采集/數據處理系統以及圓偏振熒光光譜校正系統九部分構成。

技術方案

將激光/發光燈激發光(紫外或可見區激光或發光燈激發光)作為光源照射，光源進行線偏振均勻化或者圓偏振光轉換后,照射到手性樣品池，樣品產生的右、左旋圓偏振熒光通過圓偏振光分離器分為兩束光分別入射到Y型雙光束光纖入射端A、B上，信號從Y型雙光束光纖的另一端成線性排列輸入到光譜儀中，通過成像光譜儀分光后分別經出口狹縫入射到多通道探測器如電荷耦合探測器CCD上，并且各自位于CCD的上半部和下半部，CCD采集系統采集到的上半部和下半部的熒光信號即為右、左旋圓偏振熒光光譜信號，數據處理系統將右、左旋圓偏振熒光光譜信號的和作為總熒光光譜信號，將右、左旋圓偏振熒光信號的差作為圓偏振熒光差譜信號。圓偏振熒光差信號/總熒光信號作為歸一化的圓偏振熒光差分完成一次多通道圓偏振激光熒光光譜采集。同時通過改變圓偏振熒光分離器的工作方式，實現右、左旋圓偏振激光熒光信號交替入射到Y型雙光束分叉光纖B，A端，進而成像在CCD的下半部和上半部，進而完成多通道圓偏振熒光差分的檢測的光路補償；同時改變圓偏振轉換器狀態，也可將右、左旋圓偏振熒光的變為左、右旋圓偏振熒光，進一步實現圓偏振熒光光譜校正。完成一個循環的圓偏振熒光差分采集。通過多次累加圓偏振熒光差分譜，完成圓偏振熒光光譜的采集。

根據需求選擇相應的器件(如各種類型的波片、液晶延遲器、KD*P等)，可將系統在入射圓偏振熒光系統(ICP CPL)、散射圓偏振熒光系統(SCP CPL)、雙向圓偏振熒光同相系統I(DCPI CPL)、 雙向圓偏振熒光反相系統II(DCPII CPL)之間轉換，實現多探測模式下的多通道圓偏振熒光光譜檢測。并且通過累加實現均勻后，降低噪聲。整個系統的圓偏振器件皆為寬波帶器件，可采集300nm-1100nm波段的手性熒光光譜。采用外加磁場作為調控機制。利用磁場對圓偏振熒光光譜儀信號的加成作用，實現g值放大至高達10^-1量級，特別適合對低濃度的手性樣品進行檢測。

有益效果

圓偏振熒光光譜的優勢。本發明用于激發光波長為532nm的圓偏振熒光光譜研究即手性熒光光譜研究，獲取手性物質的手型結構，鑒定其手性中心，測定分子構型，在手性催化、藥物檢測以及生物科學領域將發揮重要的作用。

附圖說明

圖1為本發明連接結構示意框圖；

圖2為非手性鑭系化合物Eu(fod)₃分別與手性有機化合物R-/S-苯基乙醇形成的手性絡合物的圓偏振熒光光譜(532nm，Eu(fod)₃ 1mM，R-/S-PE 10mM，15mw，5min)。