[发明专利]固体蛋白质热稳定性的太赫兹谱检测装置与方法

摘要

本发明公开了一种固体蛋白质热稳定性的太赫兹谱检测装置与方法。利用反射式太赫兹时域谱装置，测量空气与硅片界面的太赫兹时域反射脉冲信号作为参考信号，硅片与蛋白质样品界面的太赫兹时域反射脉冲信号作为样品信号；然后利用单一弛豫时间Debye介电弛豫模型、传输函数模型和时域谱重建算法，精确计算样品在0.2~2.0THz范围内的Debye弛豫时间。利用上述方法以5℃为间隔测量20℃~40℃的样品的Debye弛豫时间。根据样品各温度的Debye弛豫时间拟合Arrhenius方程得到可表征固体蛋白质热稳定性的活化能。本发明可以充分利用太赫兹无损检测的优势，在不破坏蛋白质活性的情况下测量其热稳定性。

主权项

一种利用固体蛋白质热稳定性的太赫兹谱检测装置，其特征在于包括铝制散热器（1）、半导体致冷片（2）、ITO玻璃加热片（3）、固体蛋白质样品压片（4）、贴片式铂热电阻（5）、高阻硅片（6）、飞秒激光器（7）、斩波器（8）、分束器（9）、光电导天线（10）、第一抛面镜（11）、分束硅片（12）、聚四氟乙烯透镜（13）、延迟线（14）、反射镜（15）、薄膜分束镜（16）、ZnTe晶体（17）、四分之一波片（18）、沃拉斯顿棱镜（19）、光电平衡探测器（20）、锁相放大器（21）、温度采集模块（22）、可调电源（23）、计算机（24）、第二抛面镜（25）；高阻硅片(6)上放置圆片形固体蛋白质样品(4)，在圆片形固体蛋白质样品(4)上紧贴ITO玻璃加热器(3)，在ITO玻璃加热器(3)上面放置半导体致冷片(2),ITO玻璃加热器(3)下表面边缘布置贴片式铂热电阻(5)，半导体致冷片(2)的制冷面向下，在半导体致冷片(2)的制热面上放置铝制散热器(1)；飞秒激光器（7）产生激光光源，经过斩波器（8），被分束器（9）分为较强的泵浦光和较弱的探测光，泵浦光射向光电导天线（10）激发THz脉冲，THz脉冲经过经第一抛面镜（11）准直，被分束硅片（12）反射，再经聚四氟乙烯透镜（13）聚焦入射到载有固体蛋白质样品的高阻硅片（6）下表面上，经高阻硅片（6）的上下表面反射，被聚四氟乙烯透镜（13）准直后，再透过分束硅片（12），被第二抛面镜（25聚焦，并透过薄膜分束镜（16）到达ZnTe晶体（17），与经过延迟线（14）、反射镜（15）并被薄膜分束镜（16）反射的探测光汇合，探测光透过ZnTe晶体（17）、四分之一波片（18）、沃拉斯顿棱镜（19）后被光电平衡探测器（20）探测，所测电信号被锁相放大器（21）放大后送入计算机（24），同时计算机再(24)根据铂热电阻(5)经温度采集模块（22）采集的温度数据使用PID控制算法控制可调电源（23）进而控制半导体致冷片(2)制冷或ITO玻璃加热器(3)制热使蛋白质样品稳定达到目标温度。