[發(fā)明專利]一種基于四鏡諧振腔的高靈敏葡萄糖濃度檢測裝置及方法

在審

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• 申請日: 2021-07-20
• 公開（公告）號: CN113484248A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 付永明;任澤乾;馬杰;李雨;趙璐瑤
• 申請（專利權(quán)）人: 山西大學
• 主分類號: G01N21/21
• 分類號: G01N21/21;G01N21/03
• 代理公司: 太原新航路知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14112
• 代理人: 王勇

本發(fā)明涉及葡萄糖濃度檢測技術(shù)，具體是一種基于四鏡諧振腔的高靈敏葡萄糖濃度檢測裝置及方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有旋光式葡萄糖濃度檢測裝置無法兼具高靈敏度和小體積的問題。一種基于四鏡諧振腔的高靈敏葡萄糖濃度檢測裝置，包括光源、起偏器、四鏡諧振腔、檢偏器、探測器、旋光管；其中，光源的出射端與起偏器的入射端正對；起偏器的出射端與四鏡諧振腔的入射端斜對；四鏡諧振腔的出射端與檢偏器的入射端斜對；檢偏器的出射端與探測器的入射端正對；旋光管設(shè)置于四鏡諧振腔的諧振光路上。本發(fā)明不僅適用于葡萄糖濃度檢測，而且適用于其它旋光物質(zhì)濃度檢測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及葡萄糖濃度檢測技術(shù)，具體是一種基于四鏡諧振腔的高靈敏葡萄糖濃度檢測裝置及方法。

背景技術(shù)

葡萄糖濃度檢測是食品分析技術(shù)的重要組成，也是人體健康監(jiān)測的基礎(chǔ)手段。在各種各樣的葡萄糖濃度檢測裝置中，最常見的是利用葡萄糖的旋光效應(yīng)制成的旋光式葡萄糖濃度檢測裝置。旋光式葡萄糖濃度檢測裝置通常包括光源、起偏器、旋光管、檢偏器、探測器，其原理是根據(jù)旋光角度與葡萄糖濃度之間的線性關(guān)系(旋光角度與葡萄糖濃度的比值即為靈敏度)來進行葡萄糖濃度檢測。在現(xiàn)有技術(shù)條件下，旋光式葡萄糖濃度檢測裝置由于自身結(jié)構(gòu)所限，存在無法兼具高靈敏度和小體積的問題。具體而言，在現(xiàn)有旋光式葡萄糖濃度檢測裝置中，若要提高裝置的靈敏度，則必需增加旋光管的長度。而一旦增加旋光管的長度，必然會造成裝置的體積過大。基于此，有必要發(fā)明一種基于四鏡諧振腔的高靈敏葡萄糖濃度檢測裝置及方法，以解決現(xiàn)有旋光式葡萄糖濃度檢測裝置無法兼具高靈敏度和小體積的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有旋光式葡萄糖濃度檢測裝置無法兼具高靈敏度和小體積的問題，提供了一種基于四鏡諧振腔的高靈敏葡萄糖濃度檢測裝置及方法。

本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種基于四鏡諧振腔的高靈敏葡萄糖濃度檢測裝置，包括光源、起偏器、四鏡諧振腔、檢偏器、探測器、旋光管；其中，光源的出射端與起偏器的入射端正對；起偏器的出射端與四鏡諧振腔的入射端斜對；四鏡諧振腔的出射端與檢偏器的入射端斜對；檢偏器的出射端與探測器的入射端正對；旋光管設(shè)置于四鏡諧振腔的諧振光路上。

一種基于四鏡諧振腔的高靈敏葡萄糖濃度檢測方法(該方法是基于本發(fā)明所述的一種基于四鏡諧振腔的高靈敏葡萄糖濃度檢測裝置實現(xiàn)的)，該方法是采用如下步驟實現(xiàn)的：

步驟一：向旋光管中注入蒸餾水；

步驟二：打開光源，光源發(fā)出的光束經(jīng)起偏器變成線偏振光束后入射到四鏡諧振腔；入射到四鏡諧振腔的線偏振光束大部分被反射，小部分進入四鏡諧振腔；進入四鏡諧振腔的線偏振光束大部分沿著四鏡諧振腔的諧振光路進行多次循環(huán)傳播并多次透過旋光管后出射，小部分直接透過四鏡諧振腔和旋光管后出射；出射的線偏振光束部分透過檢偏器后入射到探測器；通過探測器可以觀測到線偏振光束的透射光強；

步驟三：將檢偏器轉(zhuǎn)動一周，并在轉(zhuǎn)動過程中通過探測器觀測透射光強的變化，由此確定透射光強的最小值；將透射光強達到最小值時檢偏器的角度定義為起始角度θ₀，然后關(guān)閉光源；

步驟四：先將檢偏器轉(zhuǎn)動至起始角度θ₀，再將蒸餾水排空，然后向旋光管中注入標準濃度的葡萄糖溶液，而后執(zhí)行步驟二；此時，由于葡萄糖具有旋光效應(yīng)，使得通過探測器觀測到的透射光強大于最小值；

步驟五：轉(zhuǎn)動檢偏器，并在轉(zhuǎn)動過程中通過探測器觀測透射光強的變化，直至透射光強再次達到最小值；將透射光強再次達到最小值時檢偏器的角度定義為第一角度θ₁，然后關(guān)閉光源；

步驟六：先根據(jù)第一角度θ₁和起始角度θ₀計算出第一旋光角度α₁，再根據(jù)第一旋光角度α₁計算出靈敏度k；具體計算公式如下：