[发明专利]微藻培养基光学常数及微藻光谱衰减系数的联合测量方法

摘要

一种微藻培养基光学常数及微藻光谱衰减系数的联合测量方法，本发明涉及培养基光学常数及光谱衰减系数的联合测量方法。本发明是要解决现有方法测量时不能准确消除玻璃和界面产生的多次反射的影响以及忽略了比色皿玻璃的影响，产生较大偏差的问题而提出的一种微藻培养基光学常数及微藻光谱衰减系数的联合测量方法。该方法是通过步骤一、建立了三层介质光线传输模型；步骤二、选择获得有效透射数据的微藻和培养基比色皿容器；步骤三、计算出培养基的光学常数；步骤四、得到微藻的衰减系数βp等步骤实现的。本发明应用于培养基光学常数及光谱衰减系数的联合测量方法。

主权项

微藻培养基光学常数及微藻光谱衰减系数的联合测量方法，其特征在于：微藻培养基光学常数及微藻光谱衰减系数的联合测量方法具体是按照以下步骤进行的：步骤一、根据提高测量精度的要求，考虑玻璃对测量产生多次反射的影响，用光线追踪法建立了三层介质光线传输模型；其中，三层介质光线传输模型中，入射玻璃介质的厚度为L1，入射玻璃介质的复折射率为n1+iκ1；液体介质的厚度为L2；液体介质的复折射率为n2+iκ2；出射玻璃介质的厚度为L3；出射玻璃介质的复折射率为n3+iκ3，n为折射指数，κ为吸收指数；i为复数；步骤二、在测量微藻悬浮液透射比时，选择获得有效透射数据的微藻比色皿容器；测量培养基透射比时，根据培养基的吸收特性选择两个不同光程且满足透射数据测量精度的培养基比色皿容器；步骤三、将培养基装在两个不同光程培养基比色皿容器中，用光谱仪测量获得两个不同的培养基透射比Tλ,EXP和T′λ,EXP，采用三层介质光线传输模型联立两个透射比方程，利用优化算法和设定优化目标函数fλ通过Matlab优化工具箱中的遗传算法计算出培养基的光学常数；步骤四、利用光谱仪测量一个光程的装在微藻比色皿容器中的微藻悬浮液透射比，根据微藻悬浮液透射比和步骤三获得的培养基的光学常数，用单光程法求得微藻悬浮液的衰减系数β；微藻悬浮液的衰减系数β减去培养基的衰减系数αm得到微藻的衰减系数βp；即完成了微藻培养基光学常数及微藻光谱衰减系数的联合测量方法；步骤四中得到微藻的衰减系数βp具体过程为：(1)当光线垂直透过微藻悬浮液时，玻璃与微藻悬浮液的界面上等同于玻璃与培养基溶液的界面，此时微藻悬浮液透射比为Tλ表示为：Tλ=(t01t12e-α1L11-t10t12e-2α1L1)(t23t34e-α3L31-r32r34e-2α3L3)e-βL2[1-(r23+t23t32r34e-2α3L31-r32r34e-2α3L3)(r21+t21t12r10e-2α1L11-r12r10e-2α1L1)e-2βL2]-1---(10)]]>得到微藻悬浮液的衰减系数β，其中，相邻的两层介质i和j的界面透射率tij，i＝0、1、2、3和4，j＝0、1、2、3和4；0代表入射空气介质，1为入射玻璃介质，2为液体介质，3为出射玻璃，4为出射空气；相邻的两层介质i和j的界面反射率rij，i＝0、1、2、3和4，j＝0、1、2、3和4；其中，0代表入射空气介质，1为入射玻璃介质，2为液体介质，3为出射玻璃，4为出射空气，α1为入射玻璃介质吸收系数，α3为出射玻璃吸收系数；(2)微藻悬浮液的衰减系数β由微藻及培养基衰减系数之和表示：β＝βp+αm                                     (1)式中，β为总衰减系数，cm‑1；βp为微藻衰减系数，cm‑1；αm为培养基衰减系数，cm‑1；(3)培养基衰减系数αm表示为：αm=4πκmλ---(2)]]>式中：κm为培养基的吸收指数，m代表培养基；λ为入射光源波长；(4)β减去培养基的衰减系数αm得到微藻的衰减系数βp。