拉曼光学光纤传感器自参考量化检测方法技术

拉曼光学光纤传感器自参考量化检测方法，属于光学信号检测技术领域。解决了现有有机分子和生物分子的痕量分析检测量化需另设参考信号源且标准样易变，导致量化精度低，易受环境影响且检测成本高的问题。本发明专利技术的量化检测方法在制备拉曼光学光纤传感器的光纤中掺入拉曼频率为100-550cm-1的半导体量子点，以半导体量子点的拉曼光散射光谱信号强度作为标准参考信号强度。本发明专利技术的方法量化精度高且不受环境干扰，检测值稳定，无需分析系统另设参考源，适用于有机分子、生化细菌战剂、生物分子的痕量检测和生物医学检测。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，属于光学信号检测
。解决了现有有机分子和生物分子的痕量分析检测量化需另设参考信号源且标准样易变，导致量化精度低，易受环境影响且检测成本高的问题。本专利技术的量化检测方法在制备拉曼光学光纤传感器的光纤中掺入拉曼频率为100-550cm-1的半导体量子点，以半导体量子点的拉曼光散射光谱信号强度作为标准参考信号强度。本专利技术的方法量化精度高且不受环境干扰，检测值稳定，无需分析系统另设参考源，适用于有机分子、生化细菌战剂、生物分子的痕量检测和生物医学检测。【专利说明】
本专利技术属于光学信号检测
，具体涉及一种拉曼光学光纤传感器自参考量 化检测方法。
技术介绍
拉曼光学光纤传感器是应用于多领域有机分子和生物分子低痕量测量的传感检 测方法之一，现有技术中，包括表面增强拉曼光散射和拉曼光散射在内的拉曼光学光纤传 感器研究已有许多报导。但是，大多数拉曼光学光纤传感器的分析检测结果均为定性或半 定量分析检测。而对于进行量化分析检测应用的拉曼光学光纤传感器，需要采用已知量 (或浓度）的标准样品的拉曼光散射光谱强度作为量化参考标准进行分析检测，通过绘制 标准曲线进行信号强度的量化分析。但是，用于各种有机分子和生物分子表增强拉曼光散 射或拉曼光散射光谱分析检测的标准参考样品多为有机标准样品或生物样品，这类样品的 光学性质易受时间和环境影响而变化，从而影响量化检测和检验的稳定性、精度和准确性； 另外，对于拉曼光学光纤传感器的仪器系统化，仪器设备均需要外设标准信号参考光路或 参考源，这就增加了分析仪器设计和结构的复杂性和成本。 半导体量子点，如CdTe、CdSe和CdS等，具有低的拉曼光散射频率，CdTe的L0声 子光散射约位于167cm 1处、CdSe的L0声子光散射约位于208cm 1处和CdS的L0声子光散 射约位于306CHT1处。现有技术中，有利用CdTe、CdSe和CdS等半导体量子点掺杂玻璃的报 道，但这些掺杂半导体量子点的玻璃材料主要是用于光学性质的研究，而没有任何有关将 掺杂于光纤中量子点的窄带低频拉曼光散射信号用于待测分子表面增强拉曼散射或拉曼 光散射检测的参考信号强度的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有有机分子和生物分子的痕量分析检测量化需另设参 考信号源且标准样易变，导致量化精度低，易受环境影响且检测成本高的技术问题，提供一 种。 本专利技术的，是在拉曼光学光纤传感器的 光纤中掺杂拉曼频率为ΙΟΟ-δδΟοπΓ 1的半导体量子点，并以此半导体量子点的拉曼光散射 光谱信号强度作为待测物的拉曼光散射光谱信号强度的标准参考信号强度。 进一步的，还包括，以待测物的拉曼光散射光谱信号强度与半导体量子点的拉曼 光散射光谱信号强度之比/差为量化分析检测值，通过绘制标准曲线，进而完成待测物的 量化检测。 进一步的，所述半导体量子点为CdTe、CdSe或CdS。 进一步的，所述光纤为玻璃光纤或塑料光纤。 进一步的，所述半导体量子点掺杂在光纤纤芯或光纤的全反层中。 进一步的，所述待测物为有机分子、生物分子、纳米粒子或生化细菌战剂分子。 本专利技术有益效果： (1)本专利技术采用的半导体量子点CdTe、CdSe和CdS具有窄带低频的拉曼光散射， 而有机分子和生物分子的拉曼光散射频较高，一般都在700CHT1以上，因此以半导体量子点 拉曼光散射信号强度作为待测物拉曼光散射信号强度的标准参考信号强度，不干扰待测物 的检测； (2)本专利技术的自参考量化拉曼光学光纤传感器用于仪器系统化，无需另设计标准 信号参考源，简化了仪器系统的结构，降低了测试成本，并且提高了待测物量化检测的精确 度和准确度，检测值稳定，不受环境干扰； (3)本专利技术的掺杂半导体量子点适用于各种直径和形状的拉曼光学光纤传感器， 且适合应用在整个拉曼光谱范围内，包括应用于表面增强拉曼光散射光谱检测或拉曼光散 射光谱检测的光学光纤传感器。 【专利附图】【附图说明】 图1为实施例1中4-MBA分子的拉曼光谱和CdSe量子点的拉曼光谱； 图2为实施例1中（I2CI3-I #_) /12(13与待测物浓度的标准曲线； 图3为对比例1中4-ΜΒΑ分子的拉曼光谱； 图4为对比例1中的标准曲线。 【具体实施方式】 为了进一步了解本专利技术，下面结合【具体实施方式】对本专利技术的优选实施方案进行描 述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点而不是对本专利技术权利 要求的限制。 ，包括以下步骤： (1)在制备拉曼光学光纤传感器的光纤中掺杂拉曼频率为ΙΟΟ-δδΟοπΓ1的半导体 量子点，然后再制备拉曼光学光纤传感器，拉曼光学光纤传感器中的其他部件没有变化，半 导体量子点优选为CdTe、CdSe或CdS,光纤可以为玻璃光纤或塑料光纤，掺杂位置可以在光 纤纤芯或光纤的全反层中，掺杂方法为现有技术； (2)将步骤（1)的拉曼光学光纤传感器的激光输入端和信号输出端与拉曼光谱分 析仪进行耦合联接，以便使激发光源能耦合进入拉曼光学光纤传感器，将待测物的拉曼信 号能反馈到分析仪中进行分析； (3)将拉曼光学光纤传感器的传感端插入待测物的水溶液或待测物的缓冲液中进 行拉曼信号的采集和检测，则将同时在ΙΟΟ-δδΟοπΓ 1光谱范围内和大于SOOcnT1的光谱范围 内分别检测到半导体量子点的拉曼光散射光谱信号强度和待测物的拉曼光散射光谱信号 强度，以半导体量子点在100-550CHT 1光谱范围内的拉曼光散射光谱信号强度作为待测物 在大于SOOcnT1的光谱范围内的拉曼光散射光谱信号强度的标准参考信号强度； 也可将贵金属纳米粒子固定于拉曼光学光纤传感器传感端表面，将待测物与光 纤表面的贵金属纳米粒子进行共价或吸附的方式结合进行共振表面增强拉曼光谱分析检 测； (4)对待测物的拉曼光散射光谱信号与半导体量子点拉曼光散射光谱信号的相对 强度进行分析，进而完成待测物的检测；通常采用将待测物的拉曼光散射光谱信号强度与 半导体量子点拉曼光散射光谱信号强度的比值或差值作为量化拉曼分析检测值，如以半导 体量子点拉曼光散射光谱信号强度1胃^^与待测物的拉曼光散射光谱信号强度1^_的差 值与I 的比，即（I -I __)/1胃^^为量化拉曼分析检测值，并以此检测值与待测物 浓度X的函数关系绘制标准曲线，标准曲线为：（I量子点-I待测物）/1量子点=a+bx，a、b为常数，再 将检测得到的（I Μ#-I )/1 代入标准曲线，进而得到待测物浓度X。 本实施方式所指待测物适用于现有技术中所有以拉曼光学光纤传感器分析检测 的物质，常见的为有机分子、生物分子、纳米粒子或生化细菌战剂分子，分析时通常采用待 测物的水溶液或buffer缓冲液；纳米粒子（如金或银纳米粒子）可以以任意形状检测，如 球形、棒形、三角形和椭球形等。 实施例1 结合图1和图2说明实施例1 (1)在拉曼光学光纤传感器使用的光纤中掺杂CdSe量子点，光纤为玻璃光纤，掺 杂位置在光纤纤芯； (2)将步骤⑴CdSe量子点掺杂的拉曼光学光纤传感器的激光输入端和信号输出 端与荧光分析本文档来自技高网...

【技术保护点】
拉曼光学光纤传感器自参考量化检测方法，其特征在于，在拉曼光学光纤传感器的光纤中掺杂拉曼频率为100‑550cm‑1的半导体量子点，并以半导体量子点的拉曼光散射光谱信号强度作为待测物的拉曼光散射光谱信号强度的标准参考信号强度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孔祥贵，张友林，涂浪平，刘晓敏，常钰磊，赵慧颖，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22