[发明专利]利用光声荧光信号比值测定pH值的定量检测方法与装置

权利要求书

1.一种利用光声荧光信号比值测定pH值的定量检测装置，其特征在于：该装置包括光声荧光信号激发源发生器、衰减片、光纤耦合器、单模光纤、可调谐准直器、显微物镜、柱状中空超声耦合器、光电倍增管、滤波器、放大器、双通道并行采集卡、超声耦合杯、样品台、二维电动平台、电磁信号屏蔽金属盒、二向色镜、反射镜、滤光片、避光筒、带有采集控制软件和图像重建软件以及电机控制软件的计算机；

所述的柱状中空超声耦合器置于显微物镜的正下方，且显微物镜与柱状中空超声耦合器共焦点；

所述的超声耦合杯位于样品台正上方，柱状中空超声耦合器和光电倍增管置于超声耦合杯的正上方，其中，光电倍增管在柱状中空超声耦合器的上方；

所述的光声荧光信号激发源发生器、衰减片、光纤耦合器、单模光纤、可调谐准直器、显微物镜依次连接；

所述的二向色镜、反射镜、滤光片、光电倍增管依次连接；

所述的柱状中空超声耦合器、滤波器、放大器依次电气连接；

所述的光声荧光信号激发源发生器、光电倍增管、二维电动平台、放大器、双通道并行采集卡与带有采集控制软件和图像重建软件以及电机控制软件的计算机依次电气相连。

2.根据权利要求1所述的利用光声荧光信号比值测定pH值的定量检测装置，其特征在于：所述的光声荧光信号激发源发生器输出的脉冲激光的波长为650～2500nm，脉宽为20ns，重复频率为20HZ～200kHZ。

3.根据权利要求1所述的利用光声荧光信号比值测定pH值的定量检测装置，其特征在于：所述的放大器的放大倍数为70dB，带宽为50KHz～500MHz。

4.根据权利要求1所述的利用光声荧光信号比值测定pH值的定量检测装置，其特征在于：所述的放大器为多级级联放大器。

5.根据权利要求1所述的利用光声荧光信号比值测定pH值的定量检测装置，其特征在于：

所述的二维电动平台由步进电机和移动平台构成，通过电机旋转带动移动平台前后移动，二维电动平台由两个这种电动平台组成，实现前后左右四个方向移动；

所述的步进电机固定于电磁信号屏蔽金属盒内部。

6.根据权利要求1所述的利用光声荧光信号比值测定pH值的定量检测装置，其特征在于：

所述的采集控制软件和图像重建软件均为Labview软件；

所述的电机控制软件为Labview软件。

7.运用权利要求1～6任一项所述的利用光声荧光信号比值测定pH值的定量检测装置的检测方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)脉冲激光通过衰减片后通过光纤耦合器将光耦合到单模光纤中去，光纤的另一端连接可调谐准直器，然后出射的光经过显微物镜聚焦后落在样品上，同时激发产生光声信号和荧光信号；

(2)光声信号穿过超声耦合液后被柱状中空超声耦合器接收，然后通过滤波器和放大器放大；荧光信号依次通过二向色镜、反射镜和滤光片后被光电倍增管接收；两路信号被双通道并行采集卡同时采集，再将数据传输并储存到带有采集控制软件和图像重建软件的计算机中；

(3)样品与盛放超声耦合液的超声耦合杯一起放置于二维电动平台上，由装有电机控制软件的计算机控制其移动；每采集完一次光声信号和荧光信号，电动平台移动一步，以对样品进行逐点扫描，用于重建二维图像；

(4)采集完全部的信号后，通过最大值投影算法重建出样品的光声和荧光图像，并通过程序提取成像部分分别做统计进行比值计算，测定pH值；

所述的样品的检测探针为DiIlRB-S探针。

8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于：

步骤(1)中所述的单模光纤是数值孔径为0.12、光纤接头为FC、光纤芯径为62.5μm的单模光纤；

步骤(1)中所述的可调谐准直器是焦距为4.6mm、透光的波长范围为650～1050nm的可调谐准直镜。

9.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于：

步骤(2)中所述的柱状中空探测器的主频为10MHz；

步骤(3)中所述的电动平台移动的最小步距为1μm；

步骤(4)中所述的最大值投影算法是通过Matlab软件自行编写；

步骤(4)中所述的程序为用MATLAB编写的程序。