[發(fā)明專利]一種用于檢測化學(xué)物質(zhì)蒸氣的熒光傳感器

有效

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• 申請日: 2018-08-02
• 公開（公告）號: CN109187451B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王辰;龔丹;袁丁;吳紅彥;夏征
• 申請（專利權(quán)）人: 北京華泰諾安技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 北京名華博信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11453
• 代理人: 李冬梅;苗源

本發(fā)明提供了一種用于檢測化學(xué)物質(zhì)蒸氣的熒光傳感器，包括：激發(fā)光元件、管式檢測腔、涂覆在所述管式檢測腔內(nèi)壁上的檢測層和熒光接收元件；所述激發(fā)光元件用于沿所述管式檢測腔的軸向方向照射；所述管式檢測腔用于涂覆所述檢測層，且限制被檢物質(zhì)的氣體流動(dòng)方向；所述檢測層與被檢物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而改變受所述激發(fā)光元件激發(fā)出熒光的強(qiáng)度或光譜；所述熒光接收元件用于接收經(jīng)所述檢測層與被檢物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而影響后的光束，并判斷所述光束的熒光的強(qiáng)度或光譜是否發(fā)生變化。該熒光傳感器的檢測層采用具有三維多孔結(jié)構(gòu)的敏感熒光小分子納米材料提高被檢物質(zhì)的利用率，保證檢測結(jié)果的一致性和可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及物質(zhì)檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種熒光傳感器。

背景技術(shù)

熒光傳感器是近年來興起的一種新型化學(xué)傳感器，該種傳感器通常內(nèi)置有敏感熒光傳感器材料，與被檢測物質(zhì)發(fā)生相互作用而改變固有的熒光強(qiáng)度或者光譜組成。熒光材料自身具有非常高的靈敏度，對于標(biāo)準(zhǔn)化儀器檢測，只有保證了傳感器材料高效、均勻、可控地接觸被檢測物質(zhì)，才能保證以熒光原理設(shè)計(jì)出的傳感器體現(xiàn)其所使用材料的高靈敏度和高可靠性。

現(xiàn)有產(chǎn)品中采用的多為平面型熒光檢測結(jié)構(gòu)，使用這種結(jié)構(gòu)時(shí)，檢測氣流的截面需要與傳感器材料宏觀占用面積相同。如果氣流橫截面積小，會(huì)造成部分材料不能接觸待檢測氣體而影響響應(yīng)效果，如果橫截面積大，會(huì)浪費(fèi)待檢測氣體，降低靈敏度。

在平面結(jié)構(gòu)中，氣流與傳感器分子垂直或有一定角度，造成氣路的阻斷，可能會(huì)造成局部的亂流現(xiàn)象，另外，儀器生產(chǎn)過程中，很難保證氣路的一致性和高準(zhǔn)直性，因而存在具有不同方向、速度的檢測物氣流分布，這些都會(huì)造成實(shí)際接觸傳感器分子的概率在平面上不一致，從而影響傳感器的靈敏性和可靠性。

另外，平面型檢測結(jié)構(gòu)中，激發(fā)光和熒光接收元件的面積都要根據(jù)傳感器材料的面積進(jìn)行設(shè)計(jì)，導(dǎo)致儀器的通用性差；并且平面型結(jié)構(gòu)并不具有氣密性，需要額外的結(jié)構(gòu)單元沿?zé)晒饨邮芷矫嫱鈧?cè)設(shè)計(jì)氣密單元，完成氣流回路，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，而且增加了檢測結(jié)構(gòu)的體積。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在解決上面描述的問題。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種解決以上問題中的任何一個(gè)的熒光傳感器。具體地，本發(fā)明提供能夠提高氣流使用率、結(jié)構(gòu)小型化的熒光傳感器。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種用于檢測化學(xué)物質(zhì)蒸氣的熒光傳感器，所述熒光傳感器包括：激發(fā)光元件、管式檢測腔、涂覆在所述管式檢測腔內(nèi)壁上的檢測層和熒光接收元件；所述激發(fā)光元件位于所述管式檢測腔的一端，用于沿所述管式檢測腔的軸向方向照射；所述管式檢測腔用于涂覆所述檢測層，且限制被檢物質(zhì)的氣體流動(dòng)方向；所述檢測層與被檢物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而改變受所述激發(fā)光元件激發(fā)出熒光的強(qiáng)度或光譜；所述熒光接收元件位于所述管式檢測腔的另一端，用于接收經(jīng)所述檢測層與被檢物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而影響后的光束，并判斷所述光束的熒光的強(qiáng)度或光譜是否發(fā)生變化。

其中，所述檢測層為敏感熒光小分子納米材料涂覆形成。

其中，所述檢測層的厚度為10～5000nm，在所述管式檢測腔內(nèi)的涂覆長度為2～30mm。

其中，所述檢測層的厚度為500～1000nm，在所述管式檢測腔內(nèi)的涂覆長度為10～20mm。

其中，所述管式檢測腔的內(nèi)徑為0.2～2mm，外徑為2～10mm，長度為5～300mm。

其中，所述管式檢測腔的內(nèi)徑為0.5～1mm，外徑為4～7mm，長度為15～50mm。

其中，所述熒光傳感器還包括濾光片，所述濾光片位于所述熒光接收元件與所述管式檢測腔之間，用于降低或排除激發(fā)光對所述熒光接收元件的影響。

其中，所述熒光傳感器還包括光欄，所述光欄位于所述激發(fā)光元件與所述管式檢測腔之間，用于攔截未經(jīng)過所述管式檢測腔的激發(fā)光。