本发明专利技术是一种基于后向光散射技术的高灵敏多功能分析仪，由检测探头、光源部分、信号检测与放大部分及显示部分构成。检测探头，由盛液容器和信号传输光纤组组成，信号传输光纤组一组为激发光光纤组，另一组为检测信号传输光纤组，两组光纤并在一起，以角度θ从探头底座插入，θ为光纤与底座的角度，０°＜θ＜９０°或９０°＜θ＜１８０°，两组光纤分别耦合在半导体激光器光源和信号检测与放大器上，形成１８０度的后向光散射分析检测体系。信号检测与放大部分采用硅光电池。本发明专利技术由于采用了近１８０度后向光散射技术，可达到对多种物质的低浓度灵敏检测，且构造简单，能实现在线检测。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光散射检测仪器，具体涉及一种应用近180度后向光散射检测探头进行含量测定的仪器，可用于水中硫酸根离子，氯离子，重金属离子等的测定，生物大分子(如核酸、蛋白质等)分析，药物分析以及溶液浊度(如自来水，江河湖泊水，啤酒，制药用水等)的灵敏测定。
技术介绍
通常的光散射研究主要集中在90度光散射信号的检测，对于后向散射的研究也是属于小角后向散射。直角散射和小角散射技术可用于大分子等物质的灵敏测定，但还存在不足之处。1.灵敏度不足。对一些含量较低的待测对象因其散射信号很弱，使用传统的直角散射或小角散射无法检出，检测灵敏度受到限制。2.不利于传感器的微型化。直角散射和小角散射使用两条有一定夹角的光路，为了保证足够的检测信号，探头都做得较大。而微型化是仪器分析的发展的趋势。3.不利于在线测定。传统的散射测定探头主要用于离线分析，而在线分析是现场实时监测测定非常必要的，也是分析化学的发展方向。对于近180度的后向散射，由于有很强的背景干扰，一直未能很好的用于分析测定当中。在溶液中，当粒子直径较小时，180度后向散射强度比直角散射大，且可通过增加光程来增加被检测的粒子数，使能检测到的信号大大增强，灵敏度显著提高。如能消除背景干扰，180度后向光散射技术可用于水中硫酸根离子，氯离子，重金属离子等的测定，生物大分子(如核酸、蛋白质等)分析，药物分析以及溶液浊度(如自来水，江河湖泊水，啤酒，制药用水等)的灵敏测定。目前市场上的水质分析仪，存在仪器昂贵或灵敏度不高等缺点。如在线浊度测定仪多在万元以上，重金属离子的分析测定通常使用到原子吸收等昂贵的仪器。自来水中余氯测定仪的灵敏度不高，目前的常规测氯仪中，灵敏度最高也只达到10ppb。且仪器多为单一功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种基于后向光散射技术的高灵敏多功能分析仪，达到对多种物质的低浓度灵敏检测，构造简单，能实现在线检测。本专利技术的技术方案如下基于后向光散射技术的高灵敏多功能分析仪，该分析仪由检测探头、光源部分、信号检测与放大部分以及显示部分构成，其中检测探头是一后向光散射信号感应探头，由盛液容器和信号传输光纤组组成，盛液容器具有不透光的底座，在底座上设计有两个引流释放测定液和插入光纤组的小孔，盛液容器为高筒状，内表面光滑，外层涂黑；信号传输光纤组由两组光纤组成，一组为激发光光纤，另一组为检测信号传输光纤，两组光纤并在一起，以角度θ从探头底座插入，θ为光纤与底座的角度，0°＜θ＜90°或90°＜θ＜180°，两组光纤分别偶合在光源和信号检测与放大器上，形成180度的后向光散射分析检测体系。以半导体激光器作为光源，由检测探头的激发光纤与之耦合。信号检测与放大部分采用硅光电池为信号检测单元。其输出信号连接普通放大电路来放大信号。显示部分采用数字显示屏，与信号放大电路的输出端连接。另外，在光源部分中，电源与半导体激光器之间还连接有一稳功率电路。工作原理由半导体激光器产生的激发光经过激发光纤传输，入射到盛液容器内，激发容器内散射物质，所产生的后向光散射信号经信号传输光纤传输到硅光电池上转换成电信号，再经普通放大电路放大，输出到数字显示屏，实现信号检测。激发光以一定的角度θ(光纤与底座成一定的角度，0°＜θ＜90°或90°＜θ＜180°)入射，通过调整入射角度和待测液面高度，可增加反射光的光程，使反射光的干扰降到最低。同时，通过调整入射角度和待测液面高度可增加散射体积，使散射信号显著增强，提高了仪器检测灵敏度。使用不同的试剂可实现对多种物质的测定。本专利技术的优点及积极效果1.本专利技术仪器使用了近180度后向光散射测定探头。该测定探头，可通过调整入射角度和待测液面高度，增加反射光的光程，使反射光的干扰降到最低，使后向散射技术可以用于研究不同体系中物质含量与散射强度的关系。2.本仪器对散射光信号响应灵敏度高。通过调整入射角度和待测液面高度可极大地增加散射体积，使散射信号显著增强，提高了测定的灵敏度。在对氯的测定中，灵敏度达到1ppb，比目前市场上的氯测定仪灵敏度高10倍以上。对其他物质的测定，其灵敏度均可达到纳克级。3.本仪器具有多功能。既可用于澄清体系，也可用于浑浊体系。可用于环境分析(如水中硫酸根离子，氯离子，重金属离子等的测定)，生物大分子(如核酸、蛋白质等)分析，药物分析以及溶液浊度(如自来水，江河湖泊水，啤酒，制药用水等)的灵敏测定。4、由于使用光纤改变光路，使探头可灵活移位，便于在线测定。5.由于使用了后向光散射探头，灵敏度得到显著提高，避免了光电倍增管的使用，直接采用硅光电池和普通放大电路，缩小仪器体积，简化仪器结构，降低成本。与目前市场上的在线浊度测定仪比较，结构简单，成本大大降低。现市售的浊度仪，同档次的进口在线浊度仪在两万元以上，国产的同档次在线浊度仪也在1.5万左右。单一的氯测定仪也需要4000元左右。本研究产品成本在3,000元左右，具有明显的性价比优势。5.本仪器的光源使用了半导体激光器，既保证了足够的激发光强度，又不增加成本。同时，添加一个稳功率电路，以提高仪器的稳定性。6、本仪器采用交直两种电源供电，方便野外使用。附图说明图1是本专利技术的原理框图。图2是本专利技术的结构示意图。图3是本专利技术的激光器电源电路图；图4是本专利技术的显示屏电源电路图；图5是本专利技术的信号放大电路图。图中1 检测探头11 盛液容器 12 底座13泄漏孔 14 光纤插孔15 激发光光纤组 16 检测信号传输光纤组2 光源部分21电源 22稳功率电路 23半导体激光器3 信号检测与放大器部分31光电池 32信号放大电路4 数字显示屏具体实施方式参见图1和图2，本专利技术仪器由以下几个部分组成检测探头由具有光滑内表面的一定高度的圆筒或方筒和底座12粘在一起形成盛液容器11；由两组光纤组成光源和信号传输部分，一组为激发光光纤组15，另一组为检测信号传输光纤组16。两组光纤并在一起，分别偶合在光源部分2和信号检测与放大部分3上，组成一个近180度的后向光散射分析测试系统，实现对低浓度物质的灵敏测定。光源部分2。使用半导体激光器23做激发光光源，在电源21与半导体激光器23之间连接有稳功率电路22，既保证了足够的激发光强度，又不增加成本，图3和图4为电源电路的一种具体实现形式，图3是激光光源电路，通过A，B两点可实现交流与直流的互换，通过7805和7905集成电路后进入稳功率电路22，然后输出到激光屏。图4是显示屏电源电路，在D点可进行交流与直流的互换，经过7805集成电路后输送到显示屏。显示屏也可以使用液晶显示屏。信号检测与放大部分。使用硅光电池31来检测光信号，使用普通的放大电路32，放大后的信号传输到数字显示屏4显示，实现对物质的测定。图5为信号放大电路的一种实现形式，图中，R1、R1为调节零点的电阻，R3为调节放大倍数的电阻，R4为保护电阻，R5、R6为满度调节电阻，A为放大器。硅光电池31将光信号转换成电信号，经过调零电阻R1，R2，进入放大器A进行放大输出，经过保护电阻R4，满度调节电阻R5，R6后输出到数字显示屏4显示出来。该多功能分析仪可以方便地应用于环境水质分析(如水中硫酸根离子，氯离子，重金属离子等的测定)，生物本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于后向光散射技术的高灵敏多功能分析仪，其特征在于：该分析仪由检测探头、光源部分、信号检测与放大部分以及显示部分构成，其中， 检测探头是一后向光散射信号感应探头，由盛液容器和信号传输光纤组组成，盛液容器具有不透光的底座，在底座上设计有两个引流释放测定液和插入光纤组的小孔，盛液容器为高筒状，内表面光滑，外层涂黑；信号传输光纤组由两组光纤组成，一组为激发光光纤组，另一组为检测信号传输光纤组，两组光纤并在一起，以角度θ从探头底座插入，θ为光纤与底座的角度，０°＜θ＜９０°或９０°＜θ＜１８０°，两组光纤分别耦合在光源和信号检测与放大器上，形成１８０度的后向光散射分析检测体系； 以半导体激光器作为光源，由检测探头的激发光纤组与之耦合； 信号检测与放大部分采用硅光电池为信号检测单元。其输出信号连接普通放大电路来放大信号； 显示部分采用数字显示屏，与信号放大电路的输出端连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：谭克俊，黄承志，李原芳，
申请(专利权)人：西南师范大学，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]
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