專利名稱：一種用于檢測(cè)大分子受激輻射強(qiáng)度的方法及檢測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測(cè)方法和裝置，主要是一種用于檢測(cè)大分子受激輻射強(qiáng)度的方法及檢測(cè)儀。 背景介紹
中國科學(xué)院生物物理研究所樂加昌教授所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)有個(gè)重要的新發(fā)現(xiàn)，就是某些有機(jī)大分子在一定 條件下能啟動(dòng)其自身的"分子馬達(dá)"，此時(shí)在一定波長(zhǎng)的激光的照射下會(huì)發(fā)出另一波長(zhǎng)的微弱螢光輻射。 根據(jù)對(duì)輻射強(qiáng)度的檢測(cè)，就可確定樣品中是否含有某種特定的大分子及其濃度。這種方法可以被用來檢測(cè) 樣品中是否存在某些病毒，例如HIV病毒、肝炎病毒，以及是否存在某些毒品例如搖頭丸的殘留，或者是 否存在某些有機(jī)農(nóng)藥的殘留。樂加昌教授的發(fā)現(xiàn)已引起國際學(xué)術(shù)界的重視，所發(fā)明的方法己獲得中國發(fā)明 專利ZL200410098929. 9。
在樂加昌教授所發(fā)明的檢測(cè)方法中，用來激發(fā)輻射的激光是波長(zhǎng)為480nm的藍(lán)光，可以由普通的藍(lán)色 發(fā)光二極管(LED)產(chǎn)生。受到480nra藍(lán)光的激發(fā)，受檢測(cè)大分子所輻射的是波長(zhǎng)為520nm的單色熒光，可 以用光電倍增管檢測(cè)。但是，用來檢測(cè)受激輻射的常規(guī)弱光檢測(cè)裝置不僅體積大、價(jià)格貴、使用環(huán)境苛刻， 而且不能便攜，只能固定在實(shí)驗(yàn)室中使用，因而不適合在現(xiàn)場(chǎng)操作，限制了樂加昌教授所發(fā)明方法的推廣 使用。所以，樂加昌教授所發(fā)明方法的推廣使用迫切需要解決靈活性和方便性的問題，具體地說，就是需 要有一種既可以用來做成便攜式檢測(cè)儀、而又足夠靈敏的受激輻射檢測(cè)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是為了減小儀器的尺寸并增加檢測(cè)的靈敏度，而提供了一種用于檢測(cè)大分子受激輻射 強(qiáng)度的方法及檢測(cè)儀,特別是檢測(cè)生物病毒、毒品等有機(jī)大分子在受到激光照射時(shí)所發(fā)出螢光輻射的方法， 根據(jù)這種方法可以做成便攜式的病毒檢測(cè)儀、毒品檢測(cè)儀、和農(nóng)藥殘毒檢測(cè)儀。
本發(fā)明所述是一種符合上述條件、采用反射式光路和差分檢測(cè)的受激輻射檢測(cè)方法，可以用來做成各 種便攜式檢測(cè)儀。
本發(fā)明所述的這種用于檢測(cè)大分子受激輻射強(qiáng)度的方法，具體說明如下
一、采用反射式光路，以減小儀器的尺寸，光路中部件都放置在一個(gè)密閉的、不漏光的外殼中；所謂 "反射式光路"，是指光路的形式而言，光路中的反射透鏡將480nm的入射激光反射到樣品上，同時(shí)又允許樣品所發(fā)出的螢光透過。
1、 光源采用波長(zhǎng)為480nm的發(fā)光二極管，在發(fā)光二極管的前方設(shè)有一塊與發(fā)光二極管的軸線成45度 放置的反射透鏡，該反射透鏡的正面，即朝發(fā)光二極管的一面鍍有480nrn的反射膜，由發(fā)光二極管發(fā)出 的480nm激光被反射膜反射，與發(fā)光二極管軸線成90度方向前行，投射到樣品盒上，其余波長(zhǎng)的光線則 穿透該反射透鏡，繼續(xù)沿發(fā)光二極管軸線方向前行，最后被黑色的環(huán)境所吸收；
2、 樣品盒中的待測(cè)樣品受到480mn激光的照射激發(fā)，發(fā)出520nm的熒光輻射，其中的一部分沿著與 入射激光相反的方向前行；這部分520nm的螢光將穿過反射透鏡上的480nm反射膜和透鏡本身，繼續(xù)前 行;由樣品所反射的微弱480nm激光則又被該反射膜所反射,但是強(qiáng)度已經(jīng)大為減弱。注意反射膜對(duì)480nm 激光的反射不可能是理想的選擇性反射，所以也有極小一部分480nm激光會(huì)被樣品和環(huán)境反射并穿過透 鏡。由于520nm的受激輻射本身就很微弱，這部分被樣品反射并穿過透鏡的480nm激光以及其它波長(zhǎng)的 微弱背景雜光不可忽略不計(jì)。透鏡與光電倍增管之間設(shè)有520nm濾光(透)鏡片，允許波長(zhǎng)為520nm的熒 光通過、而阻止其它波長(zhǎng)的光線通過；因而樣品受激輻射的520nm熒光能通過這個(gè)濾光鏡片。不過，這 個(gè)濾光鏡片不可能是理想的有選擇過濾，所以也有部分480nm及其它波長(zhǎng)的光線通過，其強(qiáng)度不可忽略 不計(jì)。
3、反射透鏡的背后，在與發(fā)光二極管軸線垂直的方向上放置著光電倍增管，穿過反射透鏡以及520nm 濾光裝置的光線到達(dá)光電倍增管，在光電倍增管中轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，這個(gè)電信號(hào)的強(qiáng)度表示穿過反射透鏡和 520nm濾光裝置的混合光信號(hào)強(qiáng)度。
在上述基本光路的基礎(chǔ)上，還可以做一些進(jìn)一步的改進(jìn)，包括
作為優(yōu)選，發(fā)光二極管LED發(fā)出的激光可以通過一段(可以彎曲的)光纖引入光路，作為光源。此時(shí)原 來放置LED的位置上是光纖的端點(diǎn)，而LED本身則可以放置在任何位置上。
作為優(yōu)選，在發(fā)光二極管與反射透鏡之間設(shè)有480nm濾光鏡，以降低背景噪聲，使LED所發(fā)出的其它 波長(zhǎng)的光被過濾而不能到達(dá)反射透鏡。
作為優(yōu)選，在反射透鏡與待測(cè)樣品之間可以加上聚光透鏡,這樣可以充分利用經(jīng)過反射的480ran激光。
此外，反射透鏡與520nm濾光鏡也可以合二為一，在反射透鏡的反面即朝向光電倍增管的一面鍍上一 層520nm過濾膜，使反射透鏡同時(shí)起到470nm反射和520nm過濾的作用。
之所以需要520nm過濾，是為了減小背景雜光和470nm激發(fā)光的影響，有些光電倍增管本身就就具有 選擇性，只對(duì)520ntn附近的光線敏感、而對(duì)其它波長(zhǎng)的光線不敏感，在這樣的情況下也可以不用520nra 濾光鏡片，以簡(jiǎn)化光路。
但是，對(duì)于基本光路的這些改進(jìn)和簡(jiǎn)化并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。二、采用差分式檢測(cè)和計(jì)算，消去殘余480nm激光及背景雜光對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響； 如上所述，由光電倍增管輸出的電信號(hào)強(qiáng)度反映了穿過反射透鏡和520nm濾光鏡片的混合光信號(hào)強(qiáng) 度，這個(gè)混合光信號(hào)由這么幾個(gè)成分組成-
* 由檢測(cè)樣品受激輻射的520nm螢光中的一部分，直接反映著樣品的受激輻射強(qiáng)度。
* 由樣品以及包括樣品盒在內(nèi)的整個(gè)環(huán)境所反射的480nm激光，其主體是由整個(gè)環(huán)境所反射的 480ran激光，成為到達(dá)光電倍增管的殘余480nm激光。由樣品本身反射的480咖激光則只占 很小一部分，可以忽略不計(jì)。
* 由樣品以及包括樣品盒在內(nèi)的整個(gè)環(huán)境所反射的其它波長(zhǎng)的背景雜光，以及漏入測(cè)試環(huán)境的 背景雜光，其中主要是由整個(gè)環(huán)境所反射的背景雜光以及漏入測(cè)試環(huán)境的雜散背景雜光，成 為到達(dá)光電倍增管的背景雜光。由樣品本身反射的背景雜光則只占很小一部分，可以忽略不 計(jì)。
為了提高監(jiān)測(cè)的靈敏度，需要盡量消除到達(dá)光電倍增管的殘余480nm激光和背景雜光對(duì)于測(cè)試結(jié)果的 影響，本發(fā)明所采用的方法是
1、 在測(cè)試具體的樣品之前先用空的樣品盒連同整個(gè)測(cè)試環(huán)境進(jìn)行一次測(cè)試，并記下此時(shí)光電倍增管 輸出的電信號(hào)強(qiáng)度，這個(gè)強(qiáng)度反映了由樣品盒及整個(gè)環(huán)境所反射的480nm激光以及雜散背景雜光的強(qiáng)度， 記下這個(gè)強(qiáng)度Nl作為基準(zhǔn)
2、 放入具體待測(cè)樣品以后測(cè)得混合信號(hào)強(qiáng)度C,從C的數(shù)值中減去N1這個(gè)基準(zhǔn)，就得到了反映著具 體待測(cè)樣品受激發(fā)射強(qiáng)度的電信號(hào)S。
這樣的方法可以大大提高測(cè)量的靈敏度。測(cè)量的靈敏度取決于信噪比 信噪比=S / N
這里S是有用信號(hào)的強(qiáng)度，在這里是穿過透鏡及其兩個(gè)鍍層后到達(dá)光電倍增管的520nra受激發(fā)射 光的強(qiáng)度；N則是噪聲，在這里是穿過透鏡及濾光鏡片后到達(dá)光電倍增管的背景噪聲的強(qiáng)度，包括殘 余的480咖激光和雜散的背景雜光。由于采用了兩次測(cè)量和差分計(jì)算的方法，本方法所達(dá)到的信噪比 為
信噪比=S / Nl - N2
這里Nl為采用空白樣品盒時(shí)由整個(gè)環(huán)境所產(chǎn)生的背景噪聲，包括殘余的480nm激光和雜散的背 景雜光兩大成分。N2則為放入受檢樣品之后的背景噪聲，與Nl非常接近。由于N2和Nl非常接近， (Nl - N2)便接近于0，從而使信噪比大大提高。有用信號(hào)的強(qiáng)度S可以根據(jù)光電倍增管輸出的混合信號(hào)強(qiáng)度和背景噪聲強(qiáng)度算得 S = C - Nl
這里的C為包括有用信號(hào)和背景噪聲在內(nèi)的混合信號(hào)強(qiáng)度，Nl如上所述。從原理上說，有用信 號(hào)的強(qiáng)度S應(yīng)該是(C - N2)，但是由于N1和N2相當(dāng)接近，而且S遠(yuǎn)大于N1和N2，所以在實(shí)用中可 以用(C - Nl)作為有用信號(hào)強(qiáng)度，并達(dá)到相當(dāng)高的精確度。
實(shí)際測(cè)量時(shí)，由于殘余480nm激光和雜散背景雜光兩個(gè)成分的強(qiáng)度不會(huì)隨時(shí)間很快變化，所以也 可以只測(cè)量一次背景噪聲而連續(xù)測(cè)量多個(gè)樣本。甚至可以對(duì)每臺(tái)設(shè)備只測(cè)一次背景噪聲，將測(cè)得的數(shù) 據(jù)作為該設(shè)備的屬性之一，以后就一直采用這個(gè)數(shù)據(jù)。這樣，雖然測(cè)量的精度可能略有降低，卻簡(jiǎn)化 了實(shí)際測(cè)量時(shí)的操作流程。
為提高測(cè)試的穩(wěn)定性，光源、即發(fā)光二級(jí)管LED的供電應(yīng)加以穩(wěn)壓，以防其發(fā)光強(qiáng)度隨著電源電 壓的波動(dòng)而改變。
根據(jù)上述方法，可以制成一個(gè)專用于檢測(cè)大分子受激輻射的儀器，特別是便攜式儀器。根據(jù)具體 檢測(cè)目標(biāo)的不同，則可以成為便攜式的病毒檢測(cè)儀、毒品檢測(cè)儀、和農(nóng)藥殘毒檢測(cè)儀等等。
這樣的檢測(cè)儀器由光路模塊和數(shù)據(jù)處理模塊兩大模塊構(gòu)成，此外還有一些輔助的成分，例如整臺(tái) 儀器的外殼，電源， 一些開關(guān)、按鈕等等.*
一、光路模塊。這是檢測(cè)儀器的核心，光路模塊包括光路模塊外殼、發(fā)光二極管、反射透鏡和光 電倍增管；在發(fā)光二極管的前方設(shè)有一塊與發(fā)光二極管的軸線成45度放置的反射透鏡，該 反射透鏡的正面，即朝發(fā)光二極管的一面鍍有480nm反射膜，形成一個(gè)480nm反射透鏡，反 射透鏡的背后，在與發(fā)光二極管軸線垂直的方向上放置著光電倍增管，反射透鏡與光電倍增 管之間設(shè)有520nm濾光鏡片；待測(cè)樣品放置在與發(fā)光二極管軸線垂直的方向上，間隔著反射 透鏡與光電倍增管相向放置。將前述的發(fā)光二極管、480nm反射透鏡、520nm濾光鏡片、樣 品盒、光電倍增管按前述的方式安裝于一個(gè)(基本上)不漏光的光路模塊外殼中，就構(gòu)成了光 路模塊。為便于操作，樣品盒可以做成一個(gè)帶樣品池的轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤的構(gòu)造應(yīng)使漏入模塊內(nèi)部 的環(huán)境光降到最低，樣品池的數(shù)量可以是一個(gè)，也可以是多個(gè)。通過轉(zhuǎn)動(dòng)這個(gè)轉(zhuǎn)盤，可以使 轉(zhuǎn)盤上的一個(gè)樣品池暴露在模塊外面，以便放入/取出樣品池中的樣品。放入樣品之后，再 次轉(zhuǎn)動(dòng)這個(gè)轉(zhuǎn)盤，使放入的樣品轉(zhuǎn)到光路中放置樣品的位置上，以供測(cè)試。測(cè)試完了以后又 可轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤，以便取出經(jīng)過了測(cè)量的樣品。二、數(shù)據(jù)處理模塊。數(shù)據(jù)處理模塊是一臺(tái)帶有模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換、LCD顯示屏的單板或單片計(jì)算機(jī)。 此外，這臺(tái)單板機(jī)還應(yīng)帶有串行(RS232)、 USB、網(wǎng)絡(luò)之類的外設(shè)接口，以便把數(shù)據(jù)上傳到用 來對(duì)數(shù)據(jù)作進(jìn)一步處理或存儲(chǔ)的臺(tái)式計(jì)算機(jī)中。光電倍增管的模擬電信號(hào)經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換之后 變成數(shù)字信號(hào)，操作人員可以通過儀器上的按鈕通知CPU加以取樣。CPU讀入來自光電倍增 管和模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路的數(shù)據(jù)之后， 一方面可以將數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存中備用， 一方面可以對(duì)數(shù)據(jù) 進(jìn)行必要的運(yùn)算，求得有用信號(hào)強(qiáng)度，如果需要的話，還可以算出信噪比。然后將結(jié)果顯示 在LCD顯示屏上，并可通過外設(shè)接口上傳到臺(tái)式計(jì)算機(jī)中。
本發(fā)明有益的效果前述光路中從發(fā)光二極管到透鏡的距離、透鏡到樣品的距離、以及從透鏡到光電 倍增管的距離，都在幾個(gè)厘米的范圍，光電倍增管的尺寸也是以厘米計(jì)，而透鏡的直徑則則在1厘米上下， 所以整個(gè)光路模塊的尺寸可以做到適合便攜的程度，而整臺(tái)儀器的尺寸主要取決于光路模塊。另一方面， 采用差分式的檢測(cè)方法顯著提高了檢測(cè)的靈敏度。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所用基本光路的示意圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例2所用基本光路的示意圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖5是本發(fā)明的帶樣品池的轉(zhuǎn)盤的立體結(jié)構(gòu)示意圖
圖6是本發(fā)明的帶樣品池的轉(zhuǎn)盤的俯視局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖7是本發(fā)明便攜式測(cè)試儀中信號(hào)處理部分的結(jié)構(gòu)框圖8是本發(fā)明便攜式測(cè)試儀的外形示意圖。 附圖標(biāo)記說明1-發(fā)光二極管，2-反射透鏡，3-反射膜，4-光電倍增管，5-520nra濾光鏡，6-待測(cè)樣品， 7-聚光透鏡，8-480nm濾光鏡，9-520nm過濾膜，10-光路模塊外殼，11-儀器外殼，12-轉(zhuǎn)盤，13-樣品池 l號(hào)，14-樣品池2號(hào)，15-轉(zhuǎn)軸，16-基準(zhǔn)按鈕，17-測(cè)試按鈕。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明-本發(fā)明所述方法可以實(shí)施成一臺(tái)便攜式大分子受激輻射檢測(cè)儀。具體大分子的受激輻射是有條件的， 需要有生物芯片、檢測(cè)對(duì)象、和特定抗體藥劑的共同作用。檢測(cè)的目標(biāo)不同，所需的抗體藥劑也不同。所 以，采用不同的抗體，同一臺(tái)檢測(cè)儀器就可以成為HIV病毒檢測(cè)儀、肝炎病毒檢測(cè)儀，搖頭丸檢測(cè)儀、有 機(jī)農(nóng)藥殘留檢測(cè)儀等等特定的檢測(cè)儀。生物芯片和抗體的制作不屬于本發(fā)明所述的范圍，本發(fā)明所述只是 適合用于便攜式檢測(cè)儀的方法和據(jù)此方法制成的儀器。檢測(cè)對(duì)象的不同決定了需要使用不同的生物芯片和 抗體藥劑，而檢測(cè)儀本身的構(gòu)造及計(jì)算方法則相同。
具體的儀器主要由光路和數(shù)據(jù)處理兩大模塊構(gòu)成，二者的構(gòu)造和作用如前所述。
光路模塊的核心部件是光電倍增管，光電倍增管有兩種。 一種是"端窗式光電倍增管"，其感光窗口 在于光電倍增管的頂端。另一種是"側(cè)窗式光電倍增管"，其感光窗口在于光電倍增管的側(cè)面。這兩種光 電倍增管都可以用來實(shí)施本發(fā)明所述的方法，制成便攜式大分子受激輻射檢測(cè)儀。下面是分別采用端窗式 光電倍增管和側(cè)窗式光電倍增管的幾個(gè)實(shí)施例，這些實(shí)施例的數(shù)據(jù)處理模塊相同，所不同的只是光路模塊 的物理形狀。為提高測(cè)試的穩(wěn)定性，發(fā)光二級(jí)管LED的供電須加以穩(wěn)壓，以防其發(fā)光強(qiáng)度隨著電源電壓的 波動(dòng)而改變。
實(shí)施例h
一種用于檢測(cè)大分子受激輻射強(qiáng)度的方法，具體說明如下
一、 采用反射式光路，光路中的部件都放置在一個(gè)密閉的、不漏光的外殼中；
1、 光源采用波長(zhǎng)為480nm的發(fā)光二極管1,在發(fā)光二極管1的前方設(shè)有一塊與發(fā)光二極管1的軸線成 45度放置的反射透鏡2，該反射透鏡2的正面，即朝發(fā)光二極管l的一面鍍有480nm的反射膜3，由發(fā)光 二極管1發(fā)出的480nm激光被反射膜3反射，與發(fā)光二極管1軸線成90度方向前行，投射到樣品盒上， 其余波長(zhǎng)的光線則穿透該反射透鏡2，繼續(xù)沿發(fā)光二極管1軸線方向前行，最后被黑色的環(huán)境所吸收；
2、 樣品盒中的待測(cè)樣品6受到480nm激光的照射激發(fā)，發(fā)出520nm的熒光輻射，其中的一部分沿著 與入射激光相反的方向前行；這部分520nm的螢光將穿反射透鏡2上的480nm反射膜3和反射透鏡2本 身，繼續(xù)前行；透鏡與光電倍增管之間設(shè)有520nm濾光鏡片5，允許波長(zhǎng)為520nm的熒光通過、而阻止 其它波長(zhǎng)的光線通過；
3、反射透鏡2的背后，在與發(fā)光二極管1軸線垂直的方向上放置著光電倍增管4，穿過反射透鏡2 以及520nm濾光鏡5的光線到達(dá)光電倍增管4，在光電倍增管中轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，這個(gè)電信號(hào)的強(qiáng)度表示穿 過反射透鏡2和520nm濾光鏡片5的混合光信號(hào)強(qiáng)度；
二、 采用差分式檢測(cè)和計(jì)算，消去殘余480nm激光及背景雜光對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響；
1、在測(cè)試具體的樣品之前先用空的樣品盒連同整個(gè)測(cè)試環(huán)境進(jìn)行一次測(cè)試，并記下此時(shí)光電倍增管輸出的電信號(hào)強(qiáng)度，這個(gè)強(qiáng)度反映了由樣品盒及整個(gè)環(huán)境所反射的480nm激光以及雜散背景雜光的強(qiáng)度， 記下這個(gè)強(qiáng)度N1作為基準(zhǔn)；
2、放入具體待測(cè)樣品6以后測(cè)得混合信號(hào)強(qiáng)度C，從C的數(shù)值中減去Nl這個(gè)基準(zhǔn)，就得到了反映著 具體待測(cè)樣品6受激發(fā)射強(qiáng)度的電信號(hào)S。
根據(jù)上述方法，可以制成一個(gè)專用于檢測(cè)大分子受激輻射的儀器，特別是便攜式儀器。根據(jù)具體檢測(cè) 目標(biāo)的不同，則可以成為便攜式的病毒檢測(cè)儀、毒品檢測(cè)儀、和農(nóng)藥殘毒檢測(cè)儀等等。
如圖1所示，這種便攜式大分子受激輻射檢測(cè)儀，主要包括光路模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，其中光路模塊 包括發(fā)光二極管1、反射透鏡2、 520nm過濾鏡片5和光電倍增管4;在發(fā)光二極管1的前方設(shè)有一塊與發(fā) 光二極管1的軸線成45度放置的反射透鏡2,該反射透鏡2的正面，即朝發(fā)光二極管1的一面鍍有反射 膜3,使來自LED的480nm激光因90度反射而到達(dá)測(cè)試樣品，本實(shí)施例中反射透鏡的玻璃基底的正面有 個(gè)480nm反射膜，圖中所畫的透鏡為平面透鏡，實(shí)際使用的也可以是曲面透鏡。反射透鏡2的背后，在 與發(fā)光二極管1軸線垂直的方向上放置著光電倍增管4，反射透鏡2與光電倍增管4之間設(shè)有520 濾光 鏡5;待測(cè)樣品6放置在與發(fā)光二極管1軸線垂直的方向上，間隔反射透鏡2與光電倍增管4相向放置。
待測(cè)樣品因受激而發(fā)射微弱的520nm螢光，其中的一部分沿著與LED軸線垂直的方向前行，穿過反射 透鏡2及其480nra反射膜3、以及520nm濾光鏡5,到達(dá)光電倍增管。光電倍增管的輸出模擬電信號(hào)反映 著到達(dá)光電倍增管的綜合光信號(hào)的強(qiáng)度。整個(gè)光路、連同LED、透鏡、測(cè)試樣品、及光電倍增管均密閉封 裝在一個(gè)(基本)不透光的外殼中。
實(shí)施例2:
如圖2所示，與實(shí)施例1的不同之處在于
1、 在發(fā)光二極管1與反射透鏡2之間設(shè)有480nm濾光鏡片8，使LED所發(fā)出的其它波長(zhǎng)的光被 過濾而不能到達(dá)反射透鏡，以降低背景噪聲；
2、 在反射透鏡2與待測(cè)樣品6之間設(shè)有聚光透鏡7,可以充分利用經(jīng)過反射的4S0nm激光。在 圖1所示的光路中也可以加入這樣的480nm濾光鏡和聚光凸透鏡。
3、 反射透鏡與520ran濾光鏡也可以合二為一成為多功能反射透鏡，在反射透鏡反面，即朝光電 倍增管4的一面鍍有520nm過濾膜9。
實(shí)施例3:
本例采用端窗式光電倍增管，圖3描述了光路模塊的構(gòu)造。圖5所示是一個(gè)帶樣品池的轉(zhuǎn)盤12。轉(zhuǎn)盤上有兩個(gè)樣品池(樣品池1號(hào)13和樣品池2號(hào)14)，均勻 地分布在園周上，待測(cè)樣品6放置在轉(zhuǎn)盤12上的樣品池上。轉(zhuǎn)盤12上有用于旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸15，轉(zhuǎn)盤12的 一部分放置在光路模塊外殼10內(nèi)，另一部分露出在光路模塊外殼10外面。這樣，當(dāng)一個(gè)樣品池在光路中 接受檢測(cè)時(shí)，與其相對(duì)的另一個(gè)樣品池就暴露在儀器外部，以供放入/取出樣品之用。從圖中可見，除轉(zhuǎn) 軸之外，靠近轉(zhuǎn)盤圓心處的厚度大于樣品池所在處，形成一個(gè)凸起的平臺(tái)，這是為了減少從外部漏入模塊 內(nèi)部的環(huán)境光，以降低背景噪聲。
圖6進(jìn)一步說明轉(zhuǎn)盤的作用。當(dāng)轉(zhuǎn)盤上的一個(gè)樣品池位于光路之中，樣品池中的樣品正在接受檢測(cè)的 時(shí)候，另一個(gè)樣品池則暴露在光路模塊以及儀器外殼的外面，供操作人員裝填或取出樣品。然后，將轉(zhuǎn)盤 轉(zhuǎn)動(dòng)180度，另一份樣品就進(jìn)入了光路中供檢測(cè)的位置。
實(shí)施例4:
本例采用側(cè)窗式光電倍增管，圖4描述了光路模塊的構(gòu)造。
可見，所采用光電倍增管的形式不同只對(duì)光路模塊的物理形狀有影響，而并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。至 于構(gòu)成儀器的其它部分、特別是數(shù)據(jù)處理模塊、則完全相同。
圖7是一臺(tái)根據(jù)本發(fā)明所述方法做成的便攜式測(cè)試儀中信號(hào)處理部分的結(jié)構(gòu)框圖。便攜式測(cè)試儀由光 路和信號(hào)處理兩大部分構(gòu)成。由光電倍增管輸出的模擬電信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，由CPU加以 采集、計(jì)算、存儲(chǔ)、并顯示。圖8為便攜式測(cè)試儀的外形示意圖。測(cè)試儀上有兩個(gè)按鈕， 一個(gè)是"基準(zhǔn)按 鈕16"，另一個(gè)是"測(cè)試按鈕17"。測(cè)試具體的樣品前先將一個(gè)空白的樣品放在轉(zhuǎn)盤上的一個(gè)樣品池中， 并將其轉(zhuǎn)入光路，然后按一下"基準(zhǔn)"按鈕，此時(shí)CPU對(duì)光電倍增管的輸出取樣并加以記錄，這個(gè)樣值 代表著背景噪聲。然后換上裝有具體測(cè)試對(duì)象的樣品，再按一下"測(cè)試"按鈕，此時(shí)CPU又對(duì)光電倍增 管的輸出取樣，并進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算的方法是從本次樣值中減去存儲(chǔ)著的基準(zhǔn)值，就是從綜合光信號(hào)強(qiáng)度中 減去背景雜光和殘余480nm激光的強(qiáng)度，計(jì)算所得即為反映著具體樣品受激輻射強(qiáng)度的數(shù)值，然后在LCD 顯示屏上顯示計(jì)算的結(jié)果。儀器上有一些什么具體的按鈕或開關(guān)只是實(shí)施細(xì)節(jié)，實(shí)施細(xì)節(jié)的不同并不影響 本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。
數(shù)據(jù)處理部分的軟件實(shí)現(xiàn)前述的差分式檢測(cè)方法，其基本算法如下-差分檢測(cè)() /*在此過程中光源LED —直在發(fā)光VWhile(l)等待"基準(zhǔn)"按鈕或"測(cè)試"按鈕被按下； 如果按下的是"基準(zhǔn)"按鈕
讀取來自光電倍增管、經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù).將此數(shù)據(jù)保存在變量N1中； 如果按下的是"測(cè)試"按鈕
讀取來自光電倍增管、經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)c，并作如下計(jì)算-信號(hào)強(qiáng)度S-C-Nl:在LCD顯示屏上顯示信號(hào)強(qiáng)度； (如果需要的話)信噪比S—to—N= S /N;在LCD顯示屏上顯示信噪比； 如果接收到來自主機(jī)(臺(tái)式機(jī))的命令
將信號(hào)強(qiáng)度S、背景噪聲N和信噪比S—to一N上傳到主機(jī)
}
最后，儀器外形的不同不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。
除上述實(shí)施例外，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明所要求的保護(hù)范圍中。
權(quán)利要求
1、一種用于檢測(cè)大分子受激輻射強(qiáng)度的方法，其特征在于一、采用反射式光路，光路中部件都放置在一個(gè)密閉的、不漏光的外殼中；(1)、光源采用波長(zhǎng)為480nm的發(fā)光二極管(1)，在發(fā)光二極管(1)的前方設(shè)有一塊與發(fā)光二極管(1)的軸線成45度放置的反射透鏡(2)，該反射透鏡(2)的正面，即朝發(fā)光二極管(1)的一面鍍有480nm的反射膜(3)，由發(fā)光二極管(1)發(fā)出的480nm激光被反射膜(3)反射，與發(fā)光二極管(1)軸線成90度方向前行，投射到樣品盒上，其余波長(zhǎng)的光線則穿透該反射透鏡(2)，繼續(xù)沿發(fā)光二極管(1)軸線方向前行，最后被黑色的環(huán)境所吸收；(2)、樣品盒中的待測(cè)樣品(6)受到480nm激光的照射激發(fā)，發(fā)出520nm的熒光輻射，其中的一部分沿著與入射激光相反的方向前行；這部分520nm的螢光穿過反射透鏡(2)上的480nm反射膜(3)和反射透鏡(2)本身，繼續(xù)前行；(3)、反射透鏡(2)的背后，在與發(fā)光二極管(1)軸線垂直的方向上放置著光電倍增管(4)，穿過反射透鏡(2)的光線到達(dá)光電倍增管(4)，在光電倍增管中轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，這個(gè)電信號(hào)的強(qiáng)度表示穿過反射透鏡(2)的混合光信號(hào)強(qiáng)度；二、采用差分式檢測(cè)和計(jì)算，消去殘余480nm激光及背景雜光對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響；(1)、在測(cè)試具體的樣品之前先用空的樣品盒連同整個(gè)測(cè)試環(huán)境進(jìn)行一次測(cè)試，并記下此時(shí)光電倍增管輸出的電信號(hào)強(qiáng)度，這個(gè)強(qiáng)度反映了由樣品盒及整個(gè)環(huán)境所反射的480nm激光以及雜散背景雜光的強(qiáng)度，記下這個(gè)強(qiáng)度N1作為基準(zhǔn)；(2)、放入具體待測(cè)樣品(6)以后測(cè)得混合信號(hào)強(qiáng)度C，從C的數(shù)值中減去N1這個(gè)基準(zhǔn)，就得到了反映著具體待測(cè)樣品(6)受激發(fā)射強(qiáng)度的電信號(hào)S。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢測(cè)大分子受激輻射強(qiáng)度的方法，其特征在于由發(fā)光二極管(1) 發(fā)出的激發(fā)光通過一段光纖引入光路模塊，作為光源。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢測(cè)大分子受激輻射強(qiáng)度的方法，其特征在于在發(fā)光二極管(1) 與反射透鏡(2)之間設(shè)有4S0nni濾光鏡片(8)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢測(cè)大分子受激輻射強(qiáng)度的方法，其特征在于在反射透鏡(2)與 待測(cè)樣品(6)之間設(shè)有聚光透鏡(7)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于檢測(cè)大分子受激輻射強(qiáng)度的方法，其特征在于透鏡與光電倍增管之 間設(shè)有520nm濾光鏡片(5)。
6、 一種采用如權(quán)利要求1所述檢測(cè)大分子受激輻射強(qiáng)度方法的便攜式大分子受激輻射檢測(cè)儀，其特 征在于主要包括光路模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，其中光路模塊包括光路模塊外殼(10)、發(fā)光二極 管(1)、反射透鏡(2)和光電倍增管(4);在發(fā)光二極管(1)的前方設(shè)有一塊與發(fā)光二極管(1) 的軸線成45度放置的反射透鏡.(2),該反射透鏡(2)的正面，即朝發(fā)光二極管(1)的一面鍍 有反射膜(3)，反射透鏡(2)的背后，在與發(fā)光二極管(1)軸線垂直的方向上放置著光電倍增 管(4);待測(cè)樣品(6)放置在與發(fā)光二極管(1)軸線垂直的方向上，間隔反射透鏡(2)與光 電倍增管(4)相向放置。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的便攜式大分子受激輻射檢測(cè)儀，其特征在于在發(fā)光二極管(1)與反射 透鏡(2)之間設(shè)有480nm濾光鏡(8)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的便攜式大分子受激輻射檢測(cè)儀，其特征在于在反射透鏡(2)與待測(cè)樣 品(6)之間設(shè)有聚光透鏡(7)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的便攜式大分子受激輻射檢測(cè)儀，其特征在于在反射透鏡(2)與光 電倍增管(4)之間設(shè)有520nm濾光鏡片(5)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的便攜式大分子受激輻射檢測(cè)儀，其特征在于在反射透鏡(2) 反面，即朝向光電倍增管(4)的一面鍍有520nm過濾膜(9)。
11、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的便攜式大分子受激輻射檢測(cè)儀，其特征在于所述的待測(cè)樣品(6) 放置在轉(zhuǎn)盤(12)上的樣品池上，轉(zhuǎn)盤(12)上軸接有用于旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸(15),轉(zhuǎn)盤(12)的一 部分處于光路模塊外殼(10)內(nèi)部，另一部分處于光路模塊外殼(10)外面。
12、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的便攜式大分子受激輻射檢測(cè)儀，其特征在于所述的轉(zhuǎn)盤(12)上設(shè) 置有兩個(gè)樣品池，即樣品池l號(hào)(13)和樣品池2號(hào)(14),兩個(gè)樣品池相對(duì)設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)大分子受激輻射強(qiáng)度的方法及檢測(cè)儀，采用反射式光路，光路中部件都放置在一個(gè)密閉的、不漏光的外殼中；采用差分式檢測(cè)和計(jì)算，消去殘余480nm激光及背景雜光對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。在測(cè)試具體的樣品之前先用空的樣品盒連同整個(gè)測(cè)試環(huán)境進(jìn)行一次測(cè)試，并記下此時(shí)光電倍增管輸出的電信號(hào)強(qiáng)度，記下這個(gè)強(qiáng)度N1作為基準(zhǔn)；放入具體待測(cè)樣品以后測(cè)得混合信號(hào)強(qiáng)度C，從C的數(shù)值中減去N1這個(gè)基準(zhǔn)，就得到了反映著具體待測(cè)樣品受激發(fā)射強(qiáng)度的電信號(hào)S。本發(fā)明的效果整個(gè)光路模塊的尺寸可以做到適合便攜的程度，而整臺(tái)儀器的尺寸主要取決于光路模塊。另一方面，采用差分式的檢測(cè)方法顯著提高了檢測(cè)的靈敏度。
文檔編號(hào)G01N21/01GK101576496SQ200910099529
公開日2009年11月11日 申請(qǐng)日期2009年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月18日
發(fā)明者樂加昌, 毛德操, 舒咬根 申請(qǐng)人:北京網(wǎng)新易尚科技有限公司