生物体液荧光在位检测仪的设计燃烧器探照灯汽车音响毫欧电热水瓶Frc

生物体液荧光在位检测仪的设计

大多数生物样品都具有一定的光谱特性，检测及分析其光谱是研究生物特性的一个重要方面［1］。故出现了许多光学仪器，如各种波段的分光光度计、荧光光目前炼化1体化的石油化工传统发展模式面临着成品油需求不足和烯烃/芳烃供给不足的结构性矛盾度计、化学发光仪、原子吸收分光光度计等。但这些分析仪器都具有一个共同的特点，就是不能实现在位检测，它们必须先进行生物样品的取样、样品预处理，然后转置于各种分析仪器的样品池中，才能进行测量，这样操作麻烦，样品转来转去很容易受污染，导致测量误差。

本文介绍了一种光谱仪，它带有光纤探头，可直接插入生物体液中实现在位连续监测。由于荧光分析法具有灵敏度高，选择性强两大特点，特别适用于生物体液中各种成分的分析，故本仪器主要是检测荧光光谱，借助于计算机，可实时显示其光谱。通过对数据进行不同的处理，该光谱仪可以测量许多生物量。其测量灵敏度及精度都可以达紫外线到一般分析的要求。

2 仪 器 设 计

2.1 仪器结构框图

如图1所示，光源发出的光由透镜耦合进入探头，经入射光纤传输到探头顶端，与生物体液作用后，其信息光经出射光纤传至暗盒内，经准直色散后，其光谱增高鞋经狭缝由光电倍增管接收，倍增管输出的信号供计算机实时采集并显示。

2.2 探头设计

图1 仪器结构框图

触及塑料的再生

根据光纤探头的功能，即传输激发光并接收发射光，该光纤探头的形状必须设计成Y型，如图1中的光纤探头。

一般地，光纤形成光纤束时，其排列大致有三种：即随机分布型、同心圆型、半圆对称型［2］，根据荧光发射是各向同性及三种光纤分布特点可知，这三种分布类型中，随机分布型光纤束接收荧光信息的能力较强。故开始选用了随机分布光纤束作为光纤探头，该探头的直径较粗，大约为5mm，其中包含光纤数目多，传输和接收光相对都比较强，可以插入试管中进行原理性测量。但随机分布型光纤探头存在缺点，即其探测灵敏度随反射面到探头端面的距离而变化。这一点可用图2说明。本实验石英光纤数值孔径为0.37，根据计算，入射角在0～21.7°范围内的光线能进入光纤并向前传播。根据光的可逆性，光的发散角范围也是0～21.7°。对于并排放置的入射光纤及出射光纤，其光线的发散角及接收角有一相交区域(图中阴影区)，光通过入射光纤照到液体中激发荧光，只有图中阴影部分的荧光才能进入出射光纤并被传至信号接收器。从图中可以看出，反射面离光纤端面越近，即D越小，接收的荧光越少，在D＝0时，接收的荧光信号为零，即被端面所淹没。在透明介质中，检测灵敏度随距离D的增大而增大。但在本文的实验中，由于液体是生物体液，特别是全血，对光的吸收很大，激发光及发射光仅能在血液中传播很短的距离。当探头插入全血中，探头端面附近的血液形成一系列反射面，越靠近探头端面的液层，其中的激发光越强，荧光也越强，但被出射光纤接收的荧光却越弱；而离探头越远的液层，其中的激发光经前面液层的吸收而变得很弱，故荧光也很弱，而且这些荧光传至出射光纤时又要被吸收掉一部分，故光纤探头所接收到的荧光很少，因而检测灵敏度不高。为了提高其灵敏度，实验中输入输出用同一根光纤，其集光本领显然得到提高。由于光是独立传播的，激发光及荧光在光纤内各自向前传播，互不干扰。图3是探头的原理图。其中1是单根粗石英光纤，2是匹配液，3是Y型石英光纤束，由7根细光纤组成。它们的数值孔径都是0.37。粗光纤的芯径与细光纤必须很好地匹配才能使检测灵敏度提高。具体算法：粗石英光纤的芯径是D，其截面积为πD２/4。细光纤的芯径d,7根细光纤的总面积为7πD２/4，由于7根细光纤不可能完全密合，各光纤间缝隙面积占总面积的0.28倍(该数据由南京玻纤院提供)，7根光纤组成的光纤束的截面积为：1.28×7πd２/4。

图2 入出光纤的传光情况

图3 入射出射共用一光纤的探头

图4 细光纤束的排列

若粗光纤芯径为0.6mm，则细光纤芯径必须为0.2mm，即7根芯径为0.2mm的细光纤刚好与芯径0.6mm的粗光纤匹配，计算如下：

粗光纤： 0.6２×π／4＝0.09πmm２，

7根细光纤：7×0.2２×π/4

光纤束总面积：蛏子养殖1.28×7×0.2２×π÷4＝0.0896π0.09πmm２。

若粗光纤芯径为0.9mm，则细光纤必须为0.3mm才能互相匹配。见下面计算。

粗光纤截面积：0.9２×π/4＝0.2πmm，

7根细光纤截面积：7×0.3２×π/4＝0.157πmm２。

光纤束总截面积：1.28×0.157π＝0.2另外πmm２。

本实验中采用了后一种配置，即7根0.3mm的细光纤与芯径0.9mm的粗光纤相耦合，它们中间涂一层折射率与石英相近的匹配液，以消除两光纤接触面的反射。7根细光纤的