一种用于检测化学物质蒸气的荧光传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种用于检测化学物质蒸气的荧光传感器，包括：激发光元件、管式检测腔、涂覆在所述管式检测腔内壁上的检测层和荧光接收元件；所述激发光元件用于沿所述管式检测腔的轴向方向照射；所述管式检测腔用于涂覆所述检测层，且限制被检物质的气体流动方向；所述检测层与被检物质发生反应而改变受所述激发光元件激发出荧光的强度或光谱；所述荧光接收元件用于接收经所述检测层与被检物质发生反应而影响后的光束，并判断所述光束的荧光的强度或光谱是否发生变化。该荧光传感器的检测层采用具有三维多孔结构的敏感荧光小分子纳米材料提高被检物质的利用率，保证检测结果的一致性和可靠性。

A Fluorescence Sensor for Detecting Chemical Vapor

The present invention provides a fluorescence sensor for detecting chemical vapor, including an excitation light element, a tubular detection chamber, a detection layer and a fluorescence receiving element coated on the inner wall of the tubular detection chamber, an excitation light element for irradiating along the axial direction of the tubular detection chamber, and a tubular detection chamber for coating the detection layer and limiting the gas of the detected substance. The detection layer reacts with the detected substance to change the intensity or spectrum of the fluorescence stimulated by the exciting light element; the fluorescence receiving element is used to receive the beam affected by the reaction between the detection layer and the detected substance, and to determine whether the intensity or spectrum of the fluorescence of the beam has changed. The detection layer of the fluorescent sensor uses sensitive fluorescent small molecule nanomaterials with three-dimensional porous structure to improve the utilization rate of the detected substances and ensure the consistency and reliability of the detection results.

【技术实现步骤摘要】
一种用于检测化学物质蒸气的荧光传感器
本专利技术涉及物质检测
，尤其涉及一种荧光传感器。
技术介绍
荧光传感器是近年来兴起的一种新型化学传感器，该种传感器通常内置有敏感荧光传感器材料，与被检测物质发生相互作用而改变固有的荧光强度或者光谱组成。荧光材料自身具有非常高的灵敏度，对于标准化仪器检测，只有保证了传感器材料高效、均匀、可控地接触被检测物质，才能保证以荧光原理设计出的传感器体现其所使用材料的高灵敏度和高可靠性。现有产品中采用的多为平面型荧光检测结构，使用这种结构时，检测气流的截面需要与传感器材料宏观占用面积相同。如果气流横截面积小，会造成部分材料不能接触待检测气体而影响响应效果，如果横截面积大，会浪费待检测气体，降低灵敏度。在平面结构中，气流与传感器分子垂直或有一定角度，造成气路的阻断，可能会造成局部的乱流现象，另外，仪器生产过程中，很难保证气路的一致性和高准直性，因而存在具有不同方向、速度的检测物气流分布，这些都会造成实际接触传感器分子的概率在平面上不一致，从而影响传感器的灵敏性和可靠性。另外，平面型检测结构中，激发光和荧光接收元件的面积都要根据传感器材料的面积进行设计，导致仪器的通用性差；并且平面型结构并不具有气密性，需要额外的结构单元沿荧光接受平面外侧设计气密单元，完成气流回路，不仅结构复杂化，而且增加了检测结构的体积。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上面描述的问题。本专利技术的一个目的是提供一种解决以上问题中的任何一个的荧光传感器。具体地，本专利技术提供能够提高气流使用率、结构小型化的荧光传感器。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于检测化学物质蒸气的荧光传感器，所述荧光传感器包括：激发光元件、管式检测腔、涂覆在所述管式检测腔内壁上的检测层和荧光接收元件；所述激发光元件位于所述管式检测腔的一端，用于沿所述管式检测腔的轴向方向照射；所述管式检测腔用于涂覆所述检测层，且限制被检物质的气体流动方向；所述检测层与被检物质发生反应而改变受所述激发光元件激发出荧光的强度或光谱；所述荧光接收元件位于所述管式检测腔的另一端，用于接收经所述检测层与被检物质发生反应而影响后的光束，并判断所述光束的荧光的强度或光谱是否发生变化。其中，所述检测层为敏感荧光小分子纳米材料涂覆形成。其中，所述检测层的厚度为10～5000nm，在所述管式检测腔内的涂覆长度为2～30mm。其中，所述检测层的厚度为500～1000nm，在所述管式检测腔内的涂覆长度为10～20mm。其中，所述管式检测腔的内径为0.2～2mm，外径为2～10mm，长度为5～300mm。其中，所述管式检测腔的内径为0.5～1mm，外径为4～7mm，长度为15～50mm。其中，所述荧光传感器还包括滤光片，所述滤光片位于所述荧光接收元件与所述管式检测腔之间，用于降低或排除激发光对所述荧光接收元件的影响。其中，所述荧光传感器还包括光栏，所述光栏位于所述激发光元件与所述管式检测腔之间，用于拦截未经过所述管式检测腔的激发光。其中，所述荧光传感器还包括管式结构件和过渡管，其中，所述管式结构件与所述管式检测腔的入口端气密连接，所述过渡管与所述管式检测腔的出口端气密连接；所述激发光元件位于所述管式结构件内；所述过渡管的管壁上设置有若干通孔，便于被检物质的蒸气排出。本专利技术的荧光传感器采用管式检测腔提高传感器的灵敏度和可靠性，并利用激发光元件平行与管式检测腔照射来进一步简化并缩小产品结构；检测层采用具有三维多孔结构的敏感荧光小分子纳米材料，提高被检物质的利用率，并保证检测结果的一致性和可靠性。参照附图来阅读对于示例性实施例的以下描述，本专利技术的其他特性特征和优点将变得清晰。附图说明并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且与描述一起用于解释本专利技术的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。图1示例性地示出了本专利技术的荧光传感器的结构示意图；图2示例性地示出了激发光元件垂直于管式检测腔照射的示意图；图3示例性地示出了激发光元件垂直于管式检测腔照射时的计算模拟结果图表；图4示例性地示出了激发光元件平行于管式检测腔照射的示意图；图5示例性地示出了激发光元件平行于管式检测腔照射时的计算模拟结果图表；图6示例性地示出了检测层采用的一类敏感荧光小分子物质的化学结构；图7示例性地示出了一种检测层物质的化学结构及其合成路线；图8示例性地示出了一种检测层的纳米结构。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。专利技术人通过设计一种管式结构的检测腔来简化产品结构的同时，保证被检测物质与检测层可以充分接触并作用，提高传感器的灵敏度和可靠性；利用激发光元件平行于管式检测腔的轴向照射，保证激发光分布均匀，进一步提高材料的利用率以提高检测结果的一致性；进一步地，采用具有大比表面积的纳米小分子荧光材料涂覆在检测腔的内表面形成检测层，检测层的厚度对于检测结果的影响较小，易于产品的加工生产。下面结合附图，对根据本专利技术所提供的荧光传感器进行详细说明。图1示出了本专利技术的荧光传感器的一种具体实施例的结构示意图，参照图1所示，该荧光传感器包括：激发光元件1、管式检测腔2、涂覆在管式检测腔2内壁上的检测层3和荧光接收元件4。本专利技术的荧光传感器用于检测化学物质蒸气，例如，可以检测化学气体，也可以检测化学液体、固体等物质的蒸气。其中，激发光元件1位于管式检测腔2的一端，用于沿管式检测腔2的轴向方向照射，提供检测的激发光束。管式检测腔2用于涂覆检测层3，且限制被检物质的气体流动方向；被检物质在压强的作用下由管式检测腔2的一端进入，通过控制气流可以精确控制被检物质与检测层3的接触时间，从而保证传感器检测的可重复性。检测层3与被检物质发生反应，包括物理和/或化学方面的相互作用，而改变受激发光元件1激发出的荧光的强度或光谱；荧光接收元件4位于管式检测腔2的另一端，用于接收激发光元件1发出的、且经检测层3与被检物质发生反应(包括物理和/或化学方面的相互作用)而影响后的光束，并判断此光束的荧光的强度或光谱是否发生变化。本专利技术中采用的技术方案中不仅将检测腔设置为管式结构，并将激发光元件置于管式检测腔的一端，令其沿光是检测腔的轴向照射，以保证检测层被均匀照射，同时可以减小传感器的体积、简化结构。图2为激发光元件垂直于管式检测腔的轴向照射的照射效果示意图，图3为其计算模拟结果图表，图4为激发光元件由管式检测腔的一端沿其轴向照射的效果示意图，即本专利技术的技术方案的使用效果示意图，图5为图4中的方案的计算模拟结果图表。综合对比可知，当激发光元件垂直于管式检测腔的轴向照射时，管式检测腔只有朝向激发光元件的一侧明显地有光束进入，而另本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测化学物质蒸气的荧光传感器，其特征在于，所述荧光传感器包括：激发光元件(1)、管式检测腔(2)、涂覆在所述管式检测腔(2)内壁上的检测层(3)和荧光接收元件(4)；所述激发光元件(1)位于所述管式检测腔(2)的一端，用于沿所述管式检测腔(2)的轴向方向照射；所述管式检测腔(2)用于涂覆所述检测层(3)，且限制被检物质的气体流动方向；所述检测层(3)与被检物质发生反应而改变受所述激发光元件(1)激发出荧光的强度或光谱；所述荧光接收元件(4)位于所述管式检测腔(2)的另一端，用于接收经所述检测层(3)与被检物质发生反应而影响后的光束，并判断所述光束的荧光的强度或光谱是否发生变化。

【技术特征摘要】
1.一种用于检测化学物质蒸气的荧光传感器，其特征在于，所述荧光传感器包括：激发光元件(1)、管式检测腔(2)、涂覆在所述管式检测腔(2)内壁上的检测层(3)和荧光接收元件(4)；所述激发光元件(1)位于所述管式检测腔(2)的一端，用于沿所述管式检测腔(2)的轴向方向照射；所述管式检测腔(2)用于涂覆所述检测层(3)，且限制被检物质的气体流动方向；所述检测层(3)与被检物质发生反应而改变受所述激发光元件(1)激发出荧光的强度或光谱；所述荧光接收元件(4)位于所述管式检测腔(2)的另一端，用于接收经所述检测层(3)与被检物质发生反应而影响后的光束，并判断所述光束的荧光的强度或光谱是否发生变化。2.如权利要求1所述的荧光传感器，其特征在于，所述检测层(3)为敏感荧光小分子纳米材料涂覆形成。3.如权利要求1所述的荧光传感器，其特征在于，所述检测层(3)的厚度为10～5000nm，在所述管式检测腔(2)内的涂覆长度为2～30mm。4.如权利要求1所述的荧光传感器，其特征在于，所述检测层(3)的厚度为500～1000nm，在所述管式检测腔(2)内的涂覆长度为10～20mm。5.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辰，龚丹，袁丁，吴红彦，夏征，
申请(专利权)人：北京华泰诺安技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11