[发明专利]一种基于光学积分球的荧光分光光度计

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于光学积分球的荧光分光光度计，特别适用于对“灵敏度”和“检出限”要求非常苛刻的荧光分光光度法测试技术领域。

背景技术

传统荧光分光光度计的试样器皿(在这称为“荧光皿”)大都采用“方形”或“圆柱形”的石英玻璃器皿，缺陷是：①结构设计上的限制，致使荧光皿内只有通光部分的试样与激发光发生了作用，荧光产生效率不高；②受探测器接收角度的限制，所产生的全部荧光中只有极少部分的荧光能被探测器接收，最终导致检出限和灵敏度受限。

为了提高灵敏度，常规的做法是通过“增加荧光皿线径”或“设置多次反射”以增加激发光的行进光程，从而达到扩大激发作用范围、提高灵敏度、降低检出限的目的。虽然这两种做法可以增加激发光的行进光程，但是由于“光入射端”至“光接收端”之间的距离也被延长了，致使“光入射端”和“光接收端”中任意一端位置的微小变化、光线形状和发散角度的微小变化、行进光程的微小变化都会引起较大的测量误差，从而影响测量的稳定性(或重复性)，导致其灵敏度和检出限的改善程度有限。

此外，由于上述两种方式无法让所有的试样都参与受激发射反应，且产生的全部荧光中只有极少部分被探测到，因此其对灵敏度、检出限及数据稳定性的改善程度非常有限。

发明内容

本发明的目的是为荧光分光光度计提供一种创新性的技术思路与方案，即将传统荧光分光光度计基于“方形”或“圆柱形”的荧光皿改造成一个基于“积分球”的荧光皿：

①漫反射层涂敷在积分球的外部，积分球的内部采用石英玻璃或是化学性质极不活泼的其他透光材料，积分球腔室内的光传播介质为待测试样。(有别于传统积分球的构成，漫反射层涂敷在积分球的内表面，积分球腔室内的光传播介质为空气或真空。)

②待测试样在积分球内充满整个积分球腔室，待观测的特征荧光光谱在积分球内部产生。(有别于传统积分球的使用方法，其待观测的特征光谱在积分球外部产生，外部产生的特征光谱被导入到积分球内进行测量。)

本发明的技术方案：

一种基于光学积分球的荧光分光光度计，主要由光源1、激发单色器2、积分球荧光皿3、发射单色器4及光电传感模块5构成：

其中，积分球荧光皿3由透光基底31、漫反射层32、入射光阑33、出射光阑34及进样口35构成；透光基底31构成积分球荧光皿3的球状腔室，位于积分球荧光皿3的内侧；漫反射层32涂敷在透光基底31的外部，位于积分球荧光皿3的外侧；激发单色器2和入射光阑33构成入射光路，出射光阑34和发射单色器4构成出射光路，所述入射光路和所述出射光路共面相交；

光源1发射的光经激发单色器2的选择后，出射光为单色激发光；出射的单色激发光经入射光阑33入射至积分球荧光皿3内；

入射至积分球荧光皿3内的单色激发光被漫反射层32多次反射并激发试样，在积分球荧光皿3内部产生特征荧光光谱；所产生的特征荧光光谱通过漫反射层32的多次反射后，在出射光阑34处叠加；

叠加后的特征荧光光谱经出射光阑34入射至发射单色器4，经发射单色器4的选择后被光电传感模块5接收；

系统依据光电传感模块5测量得到的特征荧光光谱对试样进行分析。

进一步，上述积分球荧光皿3的构成包括以下方式：透光基底31采用玻璃、或石英玻璃、或其他化学性质极不活泼的透光材料，漫反射层32涂敷在透光基底31构成的球状腔体外部；或透光基底31和漫反射层32合二为一，材料采用聚四氟乙烯、或不锈钢；或在积分球荧光皿3的腔室内壁镀金构成反射层。其中，透光基底31和漫反射层32合二为一，即理解为积分球荧光皿3仅设置一层具有漫反射功能的结构层(漫反射层32)构成其球状腔体。

进一步，上述入射光路与出射光路之间共面相交形成的角度为直角、或锐角、或钝角。

进一步，上述积分球荧光皿3上能够增设多个入射光阑33，光源1和激发单色器2用多个单色激发光替代，发射单色器4和光电传感模块5用窄带滤光片和光敏二极管替代，此时构成的是“固定式、多波长激发、单波长发射”荧光分光光度计；或增设多个出射光阑34，光源1和激发单色器2用单色激发光替代，发射单色器4和光电传感模块5用多个窄带滤光片和光敏二极管替代，此时构成的是“固定式、单波长激发、多波长发射”荧光分光光度计。

进一步，上述积分球荧光皿3能够测量的试样形态包括液相、气相和固相；当测量固相试样时，需在积分球荧光皿3内增设一放置固相试样的结构。

进一步，上述积分球荧光皿3能够测量的特征光谱不限于荧光光谱：