[实用新型]一种基于时域法的测量荧光寿命的通用光电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于时域法的测量荧光寿命的通用光电装置，属于分析仪器的设计制造与分析测量领域。

背景技术

荧光分析方法具有灵敏度高等优点，所以近年来基于荧光法的氧测量、温度测量等得到了广泛的研究与应用。荧光检测技术有两类，一类是基于荧光强度的分析，一类是基于荧光寿命的分析，而后者具有信号稳定、免校正等优点。荧光寿命的测量技术有两种，一种是时域法，一种是频域法(也称相敏法)。时域法一般要求有短脉冲激光做激发光源，而频域法需要精密的高频光电调制器件与宽带检测器。作为传统的荧光检测设备，仪器构成复杂，数据处理量大，成本高，仪器售价高达十几万元至几十万元。而近年来开发的基于频域法的荧光检测设备，存在硬件成本高(单块数据采集卡成本就超过一万元)，数学运算复杂，设备笨重，不利于这种检测平台的小型化以及推广使用。基于频域法荧光寿命检测设备，比如发明专利200610010535.2的基于频域法的荧光测量装置，需要的数学运算包括信号放大、数模转换、以及复杂的数学处理如傅立叶变换等，硬件方面则需要数字处理芯片等。类似的基于频域法的报道比如：『基于相敏检测技术的光纤氧传感器』，《传感器技术》，2001，20，9以及『高性能荧光淬灭式光纤氧传感器』，《传感器技术》2002，21，11，则需要复杂的锁相放大技术，要求高带宽数字放大电路，同时需要复杂昂贵的锁相放大器，成本高，体积大，这就极大地限制了该类光电装置的小型化、集成化，从而不能用于分析仪器的系统集成，也很难用于便携式的现场、野外检测。类似的报道如Optical fiber probes for fluorescence based oxygen sensing，P.A.S.Jorge，et al.Sensors and Actuators，B，2004，103，290-299，也是基于相敏检测技术，存在同样的缺点。

发明内容

针对现有荧光寿命检测设备的缺点，本实用新型将提供一种基于时域法的测量荧光寿命的通用光电装置，这种通用光电装置应以相对简便的时域法为理论基础，以发光二极管为激发光源，以波通滤光片为滤光元件，雪崩光电二极管做检测器，虚拟示波器进行数据采集处理，可以准确、方便地检测荧光寿命。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于时域法的测量荧光寿命的通用光电装置，它主要包括一个光源、滤光片和一个检测器，此外，它还包括一个样品池、一个具有二次软件开发功能的虚拟示波器和一个USB数据接口。所述光源有一个一定频率和脉冲宽度的方波调制电源和一个发光二极管，所述滤光片有一个短波通滤光片和长波通滤光片，所述检测器有一个雪崩光电二极管。

所述方波调制电源、发光二极管的激发光经短波通滤光片照射到样品池上，再经滤掉短波长部分激发光的长波通滤光片，剩余的荧光到达雪崩光电二极管，产生的电信号由虚拟示波器采集，并通过USB数据接口与微型计算机连接。所述USB数据接口设置在虚拟示波器上。所述方波调制电源和发光二极管、短波通滤光片、样品池、长波通滤光片、雪崩光电二极管和虚拟示波器依次集成安装在仪器外壳内，发光二极管与方波调制电源成电气连接，雪崩光电二极管与虚拟示波器成电气连接，虚拟示波器与USB数据接口成电气连接。

该测量荧光寿命的通用光电装置使用了时域法作为仪器的理论测定基础，所以数据的处理量小，使用了发光二极管作为激发光源，使用第一个短波通滤光片滤掉发光二极管的长波区域的光，并且通过长波通滤光片滤掉信号中的短波部分，使到达检测器雪崩光电二极管的光信号中只含有荧光(磷光)信号。该通用光电装置的信号收集与处理使用具有二次软件开发功能的虚拟示波器，经过简洁的指数衰减拟合计算，可以方便地将得到的荧光寿命显示在微机上。

本实用新型的有益效果是：由于这种通用光电装置采用时域法测定荧光材料的荧光寿命，以廉价的发光二极管替代传统的氙灯、激光器作为激发光源，结合两种滤光片的使用，有效降低了干扰光，以高灵敏、高速雪崩光电二极管做检测器，结合虚拟示波器，方便有效地解决了数据采集与运算的问题。该光电装置具有结构简单、寿命长、造价低、性能可靠、体积小便于携带使用以及维护简单等优点，既可以通过USB数据接口与微机连接进行使用，又可以作为嵌入式系统集成到其它分析仪器中，可以在多种分析过程中得到应用，如基于荧光寿命测定的氧气传感、温度测定等。

附图说明

图1是一种基于时域法的测量荧光寿命的通用光电装置示意图。