[发明专利]基于分子选择性中空光纤传感器的农残检测系统

摘要

本发明特别涉及一种基于分子选择性中空光纤传感器的农残检测系统，激光器产生的激光束依次通过第一光纤准直器、光纤环路器、第二光纤准直器后传输到光纤传感器中，光纤传感器中的纳米芯壳粒子在激光的照射下与相应的农药分子发生反应后发射出荧光，荧光依次通过第二光纤准直器、光纤环路器传输到荧光光谱仪中，荧光光谱仪进行定量分析后得到农药残留信息。通过构建全光路开放检测系统，能够精准地、稳定地对农药残留进行在线监测，同时，通过设置光纤环路器，一方面使得光路简化，另一方面使得光纤传感器的一端为开口状，保证待检测的农药分子方便的进入到光纤传感器的空腔中。

主权项

1.一种基于分子选择性中空光纤传感器的农残检测系统，其特征在于：包括激光器(10)、第一光纤准直器(20)、光纤环路器(30)、第二光纤准直器(50)、光纤传感器(60)以及荧光光谱仪(70)，所述激光器(10)产生的激光束依次通过第一光纤准直器(20)、光纤环路器(30)、第二光纤准直器(50)后传输到光纤传感器(60)中，光纤传感器(60)包括中空光纤，中空光纤的内壁上组装有纳米芯壳粒子，所述的纳米芯壳粒子为通过化学反应对纳米粒子进行荧光标记和农药分子印记获得的，纳米芯壳粒子在激光的照射下与相应的农药分子发生反应后发射出荧光，荧光依次通过第二光纤准直器(50)、光纤环路器(30)传输到荧光光谱仪(70)中，荧光光谱仪(70)对接收到的荧光进行定量分析后得到农药残留信息；待检测的农药为杂环农药时，纳米芯壳粒子通过如下步骤进行杂环农药分子印记：(A11)选择具有羟基的纳米粒子作为衬底；(A12)利用氨丙基三乙氧基硅烷与纳米粒子上的羟基发生醇解反应而将氨丙基三乙氧基硅烷中的氨丙基修饰到纳米粒子表面；(A13)加入杂环农药分子，富电子的氨丙基与缺电子的杂环农药分子之间具有强烈的电荷转移作用而形成较稳定的APTS‑杂环农药分子复合物；(A14)利用二甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂，通过加热聚合后使得APTS‑杂环农药分子复合物固化；(A15)通过萃取、酸解或化学反应去杂环农药模板分子；待检测的农药为有机氯农药时，纳米芯壳粒子通过如下步骤进行有机氯农药分子印记：(A21)选择具有羟基的纳米粒子作为衬底；(A22)利用氨丙基三乙氧基硅烷与纳米粒子上的羟基发生醇解反应而将氨丙基三乙氧基硅烷中的氨丙基修饰到纳米粒子表面；(A23)加入乙酸缓冲液，将醛基修饰到纳米粒子表面；(A24)加入2,4‑二氯苯氧乙酸有机氯农药，通过电荷转移得到APTS‑有机氯农药分子复合物；(A25)利用二甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂，通过加热聚合后使得APTS‑有机氯农药分子复合物固化；(A26)通过萃取、酸解或化学反应去有机氯农药模板分子；所述的纳米芯壳粒子通过如下步骤进行荧光标记：(B1)利用氨丙基三乙氧基硅烷上的氨基与荧光素分子上的活性基团异硫氰酸偶合反应，形成新的带有发光团的FITC‑APTS功能前体；(B2)通过FITC‑APTS功能前体和农药分子印记的聚合反应来直接获得兼有荧光标识与农药分子印记的纳米芯壳粒子；所述的纳米芯壳粒子通过如下步骤组装到中空光纤的内表面：(C1)通过浓硫酸和双氧水对光纤内表面进行亲水处理使其表面含有较多的羟基；(C2)通过氨丙基三乙氧基硅烷使光纤内表面氨基化；(C3)利用两端活性的乙二醛对中空光纤内表面进行醛基修饰；(C4)充分洗涤没有结合的乙二醛；(C5)加入纳米芯壳粒子，纳米芯壳粒子表面剩余的氨基与乙二醛悬置的醛基相键合从而将纳米芯壳粒子组装到中空光纤内表面。