一种利用紫外荧光光谱的黄曲霉毒素在线检测装置制造方法及图纸

一种利用紫外荧光光谱的黄曲霉毒素在线检测装置，克服现有紫外荧光成像的不足，包括物料输送系统、紫外照明系统和检测传感部分，所述检测传感部分包括多面旋转镜、反射式会聚系统一、狭缝掩模板、反射式准直系统、反射式一维位相光栅、反射式会聚系统二、光电探测单元，所述狭缝掩模板上设置有狭缝，狭缝宽度方向与反射式一维位相光栅线条方向垂直。本发明专利技术的利用紫外荧光光谱的黄曲霉毒素在线检测装置具有以下有益效果：本发明专利技术通过紫外荧光光谱检测，可以实现黄曲霉毒素AFB1、AFB2、AFG1、AFG2的同时检测，克服现有公开报道中利用多组滤光片和多组探测器组合实现黄曲霉毒素检测的结构复杂和成本较高的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学检测
，具体涉及一种利用紫外荧光光谱的黄曲霉毒素在线检测装置。
技术介绍
黄曲霉毒素(Aflatoxin，简称AF)是由黄曲霉和寄生曲霉产生一种真菌有毒代谢产物,也是迄今发现的毒性最强的一类真菌毒素。黄曲霉毒素主要有AFB1、AFB2、AFG1、AFG2、AFM1这5类。其中，AFB1的毒性最强，其毒性为氰化钾的10倍，为砒霜的68倍，为三聚氰胺的416倍。而且，AFB1致癌能力是二甲基硝胺的75倍，1993年国际肿瘤研究机构(InternationalAgencyforResearchonCancer，IARC)就已将其列为I类致癌物，其它4类被列为II类致癌物。黄曲霉毒素不仅毒性大、含量低，且污染范围广，在粮、油、茶、干果、乳、饲料、酱油等100多种农产品及食品中均发现有黄曲霉毒素污染。因此，开展黄曲霉毒素检测技术研究十分重要。目前关于黄曲霉毒素的检测技术主要包括有损检测和无损检测两类。有损检测技术主要为基于物化原理(如：高效液相色谱法、液相色谱－质谱/质谱法等)，其对样品具有破坏性，进行净化预处理等，检测时间长，不适用于大批量工业在线检测。而无损检测技术具有对检测对象非破坏性的优点，成为人们研究的热点。目前报道的无损检测技术通常是利用紫外荧光强度像的检测技术，其主要利用长波紫外照射待测对象激发可见荧光，并结合相机获得可见荧光强度像。目前报道的利用此技术进行黄曲霉毒素检测的主要有美国专利US4535248、US20120093985及中国申请公开专利CN105044062A和CN103234945A。由于此技术直接获取的是可见荧光强度像，通常紫外激发产生的荧光很弱，导致强度图像的分辨率较低和信噪比较差，其会影响检测的准确性。另外，现有报道的技术中，通过多组滤光片或多组探测器组合的方式获得黄曲霉毒素AFB1、AFB2、AFG1、AFG2的检测，装置结构复杂且成本较高。
技术实现思路
本专利技术提出的一种利用紫外荧光光谱的黄曲霉毒素在线检测装置，克服现有紫外荧光成像的不足，采用反射式结构布局，避免透射式结构对微弱荧光吸收的问题，提高光能利用率。另外，采用反射式一维位相光栅设计，可以消除±3级及±3的倍级衍射光以及可以降低0级及偶数级衍射光的对光谱检测的影响，使得衍射光波主要集中±1级衍射光中，从而提高光谱检测的准确度。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种利用紫外荧光光谱的黄曲霉毒素在线检测装置，包括物料输送系统、紫外照明系统和检测传感部分，紫外照明系统设置在物料输送系统的上方，所述检测传感部分包括多面旋转镜、反射式会聚系统一、狭缝掩模板、反射式准直系统、反射式一维位相光栅、反射式会聚系统二、光电探测单元，所述狭缝掩模板上设置有狭缝，狭缝宽度方向与反射式一维位相光栅线条方向垂直。进一步的，所述狭缝宽度尺寸大于λmax/(2NA)，其中λmax为可见荧光波长中最大值，NA为反射式会聚系统一的像放数值孔径大小。进一步的，所述反射式一维位相光栅一个周期内包含非反射非透光部分和反射光部分，其中，非反射非透光部分包含非反射非透光部分a1和非反射非透光部分a2，反射光部分包含直接反射部分b1和相位延迟反射部分b2，而且，a1与a2的尺寸相同，b1与b2的尺寸相同，且ai与bj之比为1/2，i＝1或2，j＝1或2。进一步的，所述反射式一维位相光栅基底材料采用SiO2，非透光部分为Cr膜，反射部分b1为Al膜，且相位延迟反射部分b2为反射式一维位相光栅基底进行刻蚀，刻蚀后的表面镀有Al膜，且刻蚀深度为可见荧光波长平均值。进一步的，所述紫外照明系统包括紫外照明单元A和紫外照明单元B，两者均采用紫外LED一维阵列布局。进一步的，所述紫外照明单元A和紫外照明单元B前均设置有菲涅尔透镜用于匀光。进一步的，所述反射式会聚系统一表面镀有滤出紫外光膜层。进一步的，所述光电探测单元为旋转扫描镜与光电倍增管组合或为时间延迟积分CCD。进一步的，所述多面旋转镜为六面、八面或十二面旋转镜。由上述技术方案可知，黄曲霉毒素物料受紫外照明系统照射激发的可见荧光进入检测传感部分中的多面旋转镜中，多面旋转镜主要在紫外照明系统照明的均匀区域内形成一个扫描视场，并将扫描视场内黄曲霉毒素物料在紫外照明系统下激发产生的可见荧光反射到反射式会聚系统一中；反射式会聚系统一主要将来自多面旋转镜的光束会聚到狭缝窗口中狭缝掩模板后进入反射式准直系统中；反射式准直系统主要将来自狭缝窗口的透射光束变为平行光束并入射到反射式一维位相光栅；反射式一维位相光栅采用特殊结构设计，主要起到色散分光元件的作用，将入射可见荧光色散分光成对应不同波长的1级谱；反射式会聚系统二主要将反射式一维位相光栅产生的光谱会聚到光电探测单元处。本专利技术的一种利用紫外荧光光谱的黄曲霉毒素在线检测装置具有以下有益效果：可以通过紫外荧光光谱检测，可以实现黄曲霉毒素AFB1、AFB2、AFG1、AFG2的同时检测，克服现有公开报道中利用多组滤光片和多组探测器组合实现黄曲霉毒素检测的结构复杂和成本较高的问题。其次，本专利技术采用特殊结构设计的反射式一维位相光栅，减小或消除其它级次衍射光谱，从而分光主要产生对应不同波长的1级谱信息，避免了其它级次谱信息的影响，从而提高检测的准确度。最后，本专利技术在线检测装置采用反射式结构布局，避免透射式结构对微弱荧光吸收的问题，提高微弱荧光探测效率。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术检的测传感部分的原理示意图；图3为本专利技术的反射式一维位相光栅平面示意图；图4为本专利技术的反射式一维位相光栅剖面示意图；图5为本专利技术的光电探测单元示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明：本实施例的一种利用紫外荧光光谱的黄曲霉毒素在线检测装置，如图1所示，包括物料输送系统101、待测物料102、紫外照明系统201，检测传感部分301，所述紫外照明系统201包括紫外照明单元A201A和紫外照明单元B201B。其中，检测传感部分301原理示意图如图2所示，包括多面旋转镜202、反射式会聚系统一203、狭缝掩模板204、反射式准直系统205、反射式一维位相光栅206、反射式会聚系统二207、光电探测单元208。反射式一维位相光栅206一个周期内包含非反射非透光部分和反射光部分，其中非反射非透光部分包含非反射非透光部分a1和非反射非透光部分a2，反射光部分包含直接反射部分b1(无相位延迟)和相位延迟反射部分b2。反射式一维位相光栅206结构示意图如图3所示，其中黑色部分表示非反射非透光部分b1和b2，白色部分表示反射光部分中的直接反射部分b1，灰色部分表示反射光部分中相位延迟反射部分b2。而且，a1与a1的尺寸相同，b1与b2的尺寸相同。反射式一维位相光栅206采用特殊结构设计，将入射光束主要衍射到±1级衍射光，减小及消除其它级次衍射光谱对分光光谱的影响。反射式一维位相光栅206主要起到色散分光元件的作用，将入射可见荧光色散分光成对应不同波长的1级谱。对本专利技术所采用的反射位相光栅理论分析如下：设反射式一维位相光栅206非透光部分a1和非透光部分a2的宽度均为wa,反射光部分中直接反射部分b1和相位延迟反射部分b2的宽度均为wb，相位延迟反射部分b2相对于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用紫外荧光光谱的黄曲霉毒素在线检测装置，包括物料输送系统(101)、紫外照明系统(201)和检测传感部分(301)，紫外照明系统(201)设置在物料输送系统(101)的上方，其特征在于：所述检测传感部分(301)包括多面旋转镜(202)、反射式会聚系统一(203)、狭缝掩模板(204)、反射式准直系统(205)、反射式一维位相光栅(206)、反射式会聚系统二(207)、光电探测单元(208)，所述狭缝掩模板(204)上设置有狭缝，狭缝宽度方向与反射式一维位相光栅(206)线条方向垂直。

【技术特征摘要】
1.一种利用紫外荧光光谱的黄曲霉毒素在线检测装置，包括物料输送系统(101)、紫外照明系统(201)和检测传感部分(301)，紫外照明系统(201)设置在物料输送系统(101)的上方，其特征在于：所述检测传感部分(301)包括多面旋转镜(202)、反射式会聚系统一(203)、狭缝掩模板(204)、反射式准直系统(205)、反射式一维位相光栅(206)、反射式会聚系统二(207)、光电探测单元(208)，所述狭缝掩模板(204)上设置有狭缝，狭缝宽度方向与反射式一维位相光栅(206)线条方向垂直。2.根据权利要求1所述的利用紫外荧光光谱的黄曲霉毒素在线检测装置，其特征在于：所述狭缝宽度尺寸大于λmax/(2NA)，其中λmax为可见荧光波长中最大值，NA为反射式会聚系统一(203)的像放数值孔径大小。3.根据权利要求2所述的利用紫外荧光光谱的黄曲霉毒素在线检测装置，其特征在于：所述反射式一维位相光栅(206)一个周期内包含非反射非透光部分和反射光部分，其中，非反射非透光部分包含非反射非透光部分a1和非反射非透光部分a2，反射光部分包含直接反射部分b1和相位延迟反射部分b2，而且，a1与a2的尺寸相同，b1与b2的尺寸相同，且ai与bj之比为1/2，i＝1或2，j＝1或2。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪海，颜天信，汪洪波，张金宇，陈明星，
申请(专利权)人：合肥泰禾光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34