一种快速检测生物液态样品的光学装置及光学方法制造方法及图纸

一种快速检测生物液态样品的光学装置及光学方法，所述快速检测生物液态样品的光学装置包括锁模钛蓝宝石飞秒激光器、时间延迟装置、砷化镓晶体、碲化锌晶体、高速光电探头、780nm分束器、第一780nm全反镜、第二780nm全反镜、第一聚焦透镜、第二聚焦透镜、第一抛物面镜、第二抛物面镜、太赫兹波谱、样品槽；所述时间延迟装置由角度互为直角的第一780nm全反镜和第二780nm全反镜组成，所述时间延迟装置固定于电动平移台上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于液态食品安全检测、血液样品检测设备
，尤其涉及。
技术介绍
样品分析技术是指为评价样品，对其特定成分和含量进行分析检测的技术和方法。样品有多种分类方法，按形态划分，可以分为气态样品、液态样品、固态样品等；按领域划分，可以分为工业样品、食物样品、生物样品、环境样品等；不同形态的样品，采样、前处理和检测分析方法也各不相同。传统的样品检测分析方法有:分子光谱(紫外可见分光光度法、荧光光度法、化学发光等)；色谱(GC、LC、HPLC, IC等)；原子光谱(AAS、AFS、AES或ICP-AES等)；电化学分析(电位分析、传感器、库仑分析、极谱、溶出伏安法等)；GC、LC、ICP与MS联用，F1、SI与光度法、化学发光、原子光谱等联用技术。激光检测技术是指利用激光的精度高、测量范围大、检测时间短、非接触式等优异特性，将它作为探测激发光，配以相应的光电元件来实现物理量或化学属性的测定检验。通过使用激光检测技术，物理量的测量，如位移、温度、压力、速度、折射率等，不再需要单独测量，而是整个物理量场一起进行非接触式的测量。除了物理量的检测，利用光与物质的相互作用，如旋光效应、荧光效应、选择性吸收效应等新的分析手段，激光检测技术开始在物质化学属性的检测领域得到新的应用。由于激光检测物质具有灵敏度高、准确度好，分析速度快的特点，给样品检测领域开拓了崭新的应用前景。为了加强社会对样品的检测能力，特别是环境和水质样品的检测能力，迫切需要发展一种简单实用、经济实惠且功能众多的液态样品检测仪器和方法。显然，传统的实验室小量样本的化学测量分析和品质信息获取方法已经无法满足现代化发展的需要。因此，探索一种新的液态样品检测技术和方法，具有十分重要的现实意义和应用价值，同时也是生产发展的必然要求。
技术实现思路
本专利技术主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供，通过光学手段提取时间延迟、折射率、吸收系数和吸收峰等光谱信息，利用这些参数信息分析出生物液态样品的成份和含量，从而有效地鉴别出样品的优劣。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:，所述快速检测生物液态样品的光学装置包括锁模钛蓝宝石飞秒激光器、时间延迟装置、砷化镓晶体、碲化锌晶体、高速光电探头、780nm分束器、第一780nm全反镜、第二 780nm全反镜、第一聚焦透镜、第二聚焦透镜、第一抛物面镜、第二抛物面镜、太赫兹波谱、样品槽；所述时间延迟装置由角度互为直角的第一 780nm全反镜和第二780nm全反镜组成，所述时间延迟装置固定于电动平移台上；所述锁模钛蓝宝石飞秒激光器能发射输出激光束，所述输出激光束经分束器分成参考光束和探测光束，所述探测光束经第二聚焦透镜汇聚于波长转换晶体上，所述探测光束经波长转换晶体后转换成特定样品所需的毫微米波谱；所述第二抛物面镜上设置圆形通孔，所述圆形通孔便于参考光束穿过第二抛物面镜与毫微米波谱合束后共同汇聚于光电感应晶体上；所述电动平移台上设置电动平移台控制线，所述电动平移台控制线与电脑，所述电脑上设置信号传输线，所述信号传输线与高速光电探头连接。所述快速检测生物液态样品的光学方法如下:(I)首先，将多种激光检测技术应用到样品分析领域；根据不同的样品特性，选择不同的激光探测波长，例如红外波段能够有效鉴别有机物的特征吸收峰，这是因为红外激光与有机分子中的含氢基团(C-H、N-H)振动的合频与各级倍频的吸收一致，从而得到样品中有机分子含氢基团的特征振动信息。不同的探测波长可通过选择不同的波长转换晶体来实现，例如BBO晶体可实现近红外波长输出，BIBO晶体可实现中红外波长输出，砸化镓晶体可实现远红外波长输出，砷化镓晶体可实现太赫兹波谱输出。通过调谐晶体角度还可实现输出波长的不同带宽、不同能量、不同偏振和不同椭偏度。(2)然后，采集到的样品光谱信息还需要进行分析处理，光谱预处理算法包括Savitzky-Golay Smoothing平滑法(SGS)，标准归一化(SNV)、小波去噪等。通过采用多种光谱变量优化选择算法及其组合算法对全波段的光谱变量进行选择和特征光谱信号提取，同时根据样品光谱有用信息分布，无用信息分布，冗余信息分布，噪声分布等，提取对应不同成分信息的光谱波段，剔除干扰因素的影响。(3)最后，还需要建立已知成份和含量的标准样品信息库，通过分析对比待测样品和标准样品的信息，从而鉴别出待测样品的成份和含量。样品信息主要来自光谱信号的形状分析、强度分析、位置分析等结果，通过提取它们的时间延迟、吸收系数、吸收位置和折射率等参数信息来鉴别待测样品的成份和含量。本专利技术具有的有益效果:通过光学手段提取时间延迟、折射率、吸收系数和吸收峰等光谱信息，利用这些参数信息分析出生物液态样品的成份和含量，从而有效地鉴别出样品的优劣；本专利技术能够实现快速、准确、大批量、非接触式、非破坏性地连续获取液态样品的成份和含量等综合信息；与传统的化学检测分析方法相比，这种基于多种激光检测技术的样品检测系统有着诸多突出的优点:(I)激光检测技术属于非接触式测量技术，与接触式测量方法相比，具有限制更少、效率更高、不易损伤样品形态、不易破坏样品属性等优点，是一种潜在的快速、简便、经济的样品检测方法，能够提高检测效率，降低检测成本，扩大测量范围。(2)采用多种激光检测技术检测液态样品的化学属性，分析手段包括光谱的形状分析、强度分析、位置分析等，检测范围包括无机物、有机物、微生物等成份和含量的测定。传统的化学试剂方法，检测物质单一，而多功能的大型化学检测仪器又价格昂贵，不宜普及。因此，采用激光检测技术弥补了传统方法的种种弊端和不足。本专利技术将有助于样品检测手段的智能化和快速化，实现液态样品的标准科学检测，推进我国样品检测行业的科学健康发展。开发的仪器设备将具有广阔的应用前景和经济价值。就国内目前的情况而言，很少有此方面的应用开发，但市场前景却非常巨大，除企业自身的样品检测需求外，仅国家县级行政部门的质检局对于环境液态样品的检测需求就有很多。【附图说明】图1是本专利技术的光学装置示意图。图2是本专利技术的光学方法技术路线图。图3是本专利技术的一个具体实施事例的装置示意图。图4是本专利技术的一个具体实施事例的技术路线图。图5是为本专利技术具体实施事例的时域光谱图和频域光谱图。图中:1、锁模钛蓝宝石飞秒激光器；2、时间延迟装置；3、砷化镓晶体；4、碲化锌晶体；5、高速光电探头；6、输出激光束；7、780nm分束器；8、第一 780nm全反镜；9、第二 780nm全反镜；10、第一聚焦透镜；11、第二聚焦透镜；12、第一抛物面镜；13、第二抛物面镜；14、参考光束；15、探测光束；16、太赫兹波谱；17、样品槽；18、电脑；19、电动平移台控制线；20、信号传输线；21、电动平移台；22、圆形通孔。【具体实施方式】下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。实施例:，如图1?图2所示，所述快速检测生物液态样品的光学装置包括锁模钛蓝宝石飞秒激光器、时间延迟装置、砷化镓晶体、碲化锌晶体、高速光当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速检测生物液态样品的光学装置及光学方法，其特征在于所述快速检测生物液态样品的光学装置包括锁模钛蓝宝石飞秒激光器、时间延迟装置、砷化镓晶体、碲化锌晶体、高速光电探头、780nm分束器、第一780nm全反镜、第二780nm全反镜、第一聚焦透镜、第二聚焦透镜、第一抛物面镜、第二抛物面镜、太赫兹波谱、样品槽；所述时间延迟装置由角度互为直角的第一780nm全反镜和第二780nm全反镜组成，所述时间延迟装置固定于电动平移台上；所述锁模钛蓝宝石飞秒激光器能发射输出激光束，所述输出激光束经分束器分成参考光束和探测光束，所述探测光束经第二聚焦透镜汇聚于波长转换晶体上，所述探测光束经波长转换晶体后转换成特定样品所需的毫微米波谱；所述第二抛物面镜上设置圆形通孔，所述圆形通孔便于参考光束穿过第二抛物面镜与毫微米波谱合束后共同汇聚于光电感应晶体上；所述电动平移台上设置电动平移台控制线，所述电动平移台控制线与电脑，所述电脑上设置信号传输线，所述信号传输线与高速光电探头连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尉鹏飞，廖志广，俞军，童瑞寰，郁慧珍，张丽英，杨丁中，董一鸣，
申请(专利权)人：绍兴文理学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33