[发明专利]一种针对固体出射荧光的光学收集方法及系统

说明书

本发明涉及一种针对固体出射荧光的光学收集方法及系统，所述光学收集系统包括：光学聚集单元、光电敏感单元、信号处理单元和数据采集单元，光学聚集单元外形由多个二次曲面和圆柱面(或圆台面)拼合而成。该方法过程为：待测量固体设置在光学聚集单元前方凹陷处，光电敏感单元、信号处理单元和数据采集单元设置在光学聚集单元后方。光学聚集单元会高效率收集待测量固体出射的荧光，并将荧光汇聚到光电敏感单元上；光电敏感单元将光信号转变为电信号传输到信号处理单元；信号处理单元将电信号进行放大、滤波、去噪处理后，传输到数据采集单元；数据采集单元将模拟信号抽样、量化变为数字信号得到固体出射荧光的强度。本发明能极大提高荧光收集效率。

技术领域

本发明涉及量子传感的技术领域，可以推广到需要光收集的各种领域，尤其涉及一种针对固体出射荧光的光学收集方法及系统。

背景技术

固体受激辐射，产生的出射荧光中包含所需要的测量信息，荧光收集效率直接影响到信息获取的精确程度。现有的荧光收集设计思路包括两种：一种是将激光与荧光光路分离开，提升信号中荧光的比例；另一种是改变待测量固体的外形，提高荧光出射率。

然而利用上述方法，都需要对待测量固体本身进行处理，第一种方法需要在待测量固体表面粘合直角棱镜、光刻微镜或者制作纳米线，第二种方法则是将待测量固体设计成半球形或椭球型。这些方法的问题在于，待测量固体硬度大时，不便于改变其外形，当样品体积较小时，不便于对待测量固体直接操作，而且处理待测量固体表面可能会引入其他的干扰，导致收集到的信号中存在其他不需要的成分。因此上述收集荧光方法存在缺点，有改进的空间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种针对固体出射荧光的光学收集系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种针对固体出射荧光的光学聚集单元，该光学聚集单元外形由多个二次曲面和圆柱面或圆台面拼合而成，多个二次曲面包括第一二次曲面、第二二次曲面、第三二次曲面和第四二次曲面；第一二次曲面、圆柱面或圆台面、第二二次曲面、第三二次曲面、第四二次曲面依次相接，第一二次曲面起到汇聚小孔径角光束的作用；第二二次曲面要保证从待测量固体出射的荧光中透过圆柱面或圆台面的光线满足全反射条件，起到汇聚大孔径角光束的作用；第三二次曲面用于使光线汇聚到光轴上一点；第四二次曲面用于使光线汇聚到光轴同一点。

其中，该光学聚集单元由光学成型材料利用注塑工艺制成。

其中，第一二次曲面可采用球面，第二二次曲面可采用椭球面，第三二次曲面可采用椭球面，第四二次曲面可采用椭球面。

一种针对固体出射荧光的光学收集系统，包括：所述的光学聚集单元、光电敏感单元、信号处理单元和数据采集单元，其中，

待测量固体设置在所述光学聚集单元前方的凹陷处，所述待测量固体会出射荧光；

所述光电敏感单元、所述信号处理单元和所述数据采集单元设置在所述光学聚集单元后方；

所述光学聚集单元会收集所述待测量固体出射的荧光，并将光汇聚到所述光电敏感单元、上；

所述光电敏感单元将光信号转变为电信号传输到所述信号处理单元；

所述信号处理单元将电信号进行放大、滤波、去噪处理后，传输到所述数据采集单元；

所述数据采集单元将模拟信号抽样、量化变为数字信号得到固体出射荧光的强度。

其中，所述电信号对应的值包括电压值和电流值。

其中，所述数据采集单元包括NI板卡。

一种针对固体出射荧光的测量方法，利用所述的针对固体出射荧光的光学收集系统，包括如下步骤：