[发明专利]荧光测定传感器

说明书

技术领域

本发明的实施例总体上涉及用于测试液态样本的光学测量装置，并且更具体地说，涉及用于确定和监测液态样本中的一种或多种物质的浓度的荧光测定（fluorometric）传感器和荧光测定计（fluorometer）。

背景技术

在清洁和杀菌操作中，商业用户（例如，餐馆、旅馆、食品和饮料工厂、杂货店等）依靠清洁或杀菌产品的浓度来使产品有效工作。清洁或杀菌产品无法有效工作（因浓度问题造成）可能使商业用户察觉该产品质量低。终端消费者也可以察觉商业用户在提供低劣服务。另外，商业用户可能被政府管理和卫生机构调查和/或制裁。因此，存在针对可以确定产品浓度是否处于指定浓度范围内的系统的需要。这对于其它应用（如水护理、害虫防治、饮料和装瓶操作、包装操作等）来说同样是真实的。

监测产品浓度的一种方法依靠监测产品的荧光，该荧光在将样本（和样本内的产品）暴露至预定波长的光时出现。例如，产品内的化合物或添加至产品的荧光示踪剂在被暴露至特定波长的光时可以发荧光。产品的浓度接着可以利用荧光测定计来确定，该荧光测定计测量化合物的荧光，并且基于所测量的荧光来计算化学物质的浓度。

荧光测定光谱涉及检测由关注样本发射的荧光。其涉及利用光束，通常为紫外（UV）光，其激发样本中特定化合物的分子中的电子，并使它们发射具有更低能量的光（即，“荧光”）。存在几种类型的、用于测量所发射的荧光的荧光测定计。荧光测定计通常具有激发辐射能的源、激发波长选择器、用于包含样本材料的样本单元、发射波长选择器、具有信号处理器的检测器以及读出装置。过滤器荧光测定计使用滤光器来隔离入射光和荧光。荧光分光光度计使用衍射光栅单色器来隔离入射光和荧光。

发明内容

本发明的一些实施例一般涉及针对能够将激发光发射到关注的样本中，并接着检测和测量来自该样本的荧光发射的荧光测定传感器的各种设计。荧光测定传感器的一些实施例包括与控制器耦接的传感器端头，该传感器端头接收所测量的荧光并且计算样本内产品的浓度。该传感器端头包括在样本与传感器端头内的电子装置之间透射光的一个或多个窗口，并且在一些情况下，包括改进传感器端头的效率的一个或多个特征部。

根据本发明的一个方面，提供了一种荧光测定传感器，其包括浸入式传感器端头和控制器，该控制器耦接至传感器端头，并且适于基于所检测的荧光发射来计算水样本中的化学物质的浓度。该传感器端头包括外壳，该外壳包括具有平坦的第一外表面的第一壁部，和具有平坦的第二外表面的第二壁部。该传感器端头还包括光源室和检测器室。紫外（UV）光源定位在光源室中，并且发射第一UV波长以激发接近传感器端头的分析区域内的水样本。UV检测器定位在检测器室内，并且检测来自分析区域的具有第二UV波长的荧光发射。该UV检测器与控制器耦接。该传感器端头还包括：光源窗口，该光源窗口位于第一壁部中，将来自光源室的第一UV波长传送到分析区域中;和检测器窗口，该检测器窗口位于第二壁部中，将来自分析区域的第二UV波长传送到检测器室中。该光源窗口包括延伸穿过第一壁部的第一通道和位于该第一通道中的第一球透镜。该第一球透镜具有半径R₁，并且第一通道具有小于2R₁的标称直径，以使第一通道环绕第一球透镜变形，这使第一球透镜固定在第一通道内，并且在光源室与分析区域之间生成环绕第一球透镜的连续不渗透密封。该检测器窗口包括延伸穿过第二壁部的第二通道和位于该第二通道中的第二球透镜。该第二球透镜具有半径R₂，并且第二通道具有小于2R₂的标称直径，以使第二通道环绕第二球透镜变形，这使第二球透镜固定在第二通道内，并且在检测器室与分析区域之间生成环绕第二球透镜的连续不渗透密封。