[12]发明专利申请公开说明书
[21]申请号01123862.3
[51]Int.CI7
G01N 30/74
[43]公开日2003年3月5日
[22]申请日2001.08.07[21]申请号01123862.3[71]申请人中国科学院大连化学物理研究所
地址116023辽宁省大连市中山路457号[72]发明人黄威东 车讯 关亚风 杨丙成
[11]公开号CN 1400464A
[74]专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司
代理人汪惠民
权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 6 页
[54]发明名称
一种激光诱导荧光检测器
[57]摘要
一种激光诱导荧光检测器，包括有：一微调装置，用于放置和调整样品池的位置；一用于调整光路的辅助光源；一观察镜，用于光路调整；一激发光源，为检测器的工作光源，由激光器、参比光电二极管、减光板和二色镜组成；一组光学透镜，将工作光源成像聚集，由聚焦透镜、成像透镜、滤光片和光阑组成；以及一光电信号转换器，接受并输出检测信号。本发明基于共焦点方式，得到高效的成像系统，可更换的样品池使得该检测器可用在微型高效液相色谱法(Micro－HPLC)，毛细管电泳(CE)，毛细管电色谱法(CEC)等分离分析技术中；可调光阑可最大限度地抑制杂散光，使背景信号大大降低；观测校准装置使得日常校准非常容易操作。
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权 利 要 求 书
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1、一种激光诱导荧光检测器，包括有：
一激光器为检测器的工作光源，诱导样品池的荧光剂产生荧光，经透镜组成像聚集于光电信号转换器输出检测信号，其特征在于还包括有： 一微调装置，用于放置和调整样品池的位置；
一用于调整光路的辅助光源，设置在样品池与聚焦透镜之间； 一观察镜，位于光阑与滤光片之间的观测点上，用于观察光路调整； 所述光阑为孔径可调光阑。
2、根据权利要求1所述的激光诱导荧光检测器，其特征在于，所述微调装置中间部位设有一放置样品池的圆孔，水平移动杆可使水平滑块和垂直滑块在滑道底座滑动，固定旋钮用于锁定样品池位置。 3、根据权利要求1或2所述的激光诱导荧光检测器，其特征在于，所述样品池为可更换地放置在微调装置上。
4、根据权利要求1所述的激光诱导荧光检测器，其特征在于，所述可调光阑为大孔光阑和小孔光阑相叠加。
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说 明 书
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一种激光诱导荧光检测器
技术领域
本发明涉及一种激光诱导荧光检测器。 背景技术
微柱分离分析系统具有传统的分离分析系统所不可比拟的优点：柱效高，可以大大降低溶剂与样品的消耗，对环境污染小，易于与其它检测方法在线联用。微柱分析系统所具有的优势使它在环境科学，天然产物，石油化工和生物等技术领域得到广泛利用。
在微柱分析中，由于进样量很小(纳升级)，样品浓度又很低，这就对检测器提出了非常高的要求。激光诱导荧光检测具有非常高的灵敏度(ppb-ppt级)，另外激光束可以被会聚成一个极小的光斑，很好地与微柱系统相匹配，正是这些优点使激光诱导荧光检测成为微柱分析系统中极其活跃的领域。
根据检测元件与发射光束的位置关系大致可以将激光诱导荧光检测分为共焦点检测和垂直检测。
共焦点检测由于结构简单、荧光收集率高等优点而备受关注。该检测装置存在的主要问题在于光路校准比较困难，检测器的输出信号对检测窗口的位置非常敏感，加上毛细管池不易固定，这就很难保证毛细管检测池始终处于最佳位置，即使调准了光路，也很难保证在连续操作中由于更换毛细管池而保持其位置的恒定，从而造成分析结果重复性不好。目前在一些商品化的共聚焦激光诱导荧光检测器中，采用滤光片组来扣除激发光的影响，这些滤光片组通常是由几个干涉滤光片组合在一起，有时还迭加一个缺口滤光片，该滤光片组合能有效的扣除激发光的干扰，但其成本非常高昂。另外，在商品化的仪器中配备的样品池微调装置，其移动精度很高，但尺寸比较大，不适合用在微型仪器中，而且价格比
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较昂贵。
J.Dovichi et.al J.Chromatogr.1989，480：141报道了在垂直检测中依据光路可逆性，在光电倍增管前边放置一小光源，在收集透镜对面用一辅助透镜观察，调整样品池及聚焦透镜位置，使三者重合，达到校准的目的。欲达到这个目的，需要一高效的有色玻璃滤光片来扣除激发光，但是该滤光片比较难选择，若选择的滤光片效率太高，则观测不到激光点，若效率太低，则起不到应有的效果。另外，该滤光片对激发光和辅助光没有选择性，在扣除激发光的同时，很容易将辅助光滤掉，这样很难观察到样品池清晰的像。Anders P.larson et.al Applied Optics，1993，32(6)：794在观察装置中利用一辅助透镜在光电倍增管位置上直接观察样品池在激发光照射下产生的像。该装置存在的问题是，观察时需要将光电倍增管移开，这对于贵重且易碎的光电倍增管来说非常不便；激光直接照射到样品池会产生大量的散射光，很难直接观察到激光点的准确位置，而且易损伤眼睛。 发明内容
本发明的目的在于提供一种激光诱导荧光检测器，可以较容易地校准光路，并且在连续操作中更换样品池也不会影响已校准的光路。 本发明提供的一种便携式激光诱导荧光检测器，包括有： 一激发器为检测器的工作光源，诱导样品池的荧光剂产生荧光，经透镜组成像聚集于光电信号转换器输出检测信号，本发明的主要特点是： 1、样品池是可更换地放置在微调装置上，该微调装置中间部位设有一放置样品池的圆孔，通过调整水平移动杆可使水平滑块和垂直滑块在滑道底座滑动，使样品池在一定范围内作上下左右的移动，调整完毕后旋紧微调装置的固定旋钮将样品池位置锁定；
2、样品池与聚焦透镜之间设置一个用于调整光路的辅助光源； 3、将观察镜旋到光阑与滤光片之间的观测点上观察光路调整的情况； 4、采用大孔光阑和小孔光阑叠加以抑制杂散光。
本发明基于共焦点方式，得到高效的成像系统，可更换的样品池及微调装置使得该检测器可用在微型高效液相色谱法(Micro-HPLC)，毛细
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管电泳(CE)，毛细管电色谱法(CEC)等分离分析技术中；可调光阑可最大限度地抑制杂散光，使背景信号大大降低；观测校准装置使得日常校准非常容易操作。 附图说明
为进一步了解本发明，下面给出最佳实施方式并结合附图作详细描述，其中：
图1为本发明光学系统结构示意图；
图2a、图2b为本发明校准过程中通过观察镜观察到的样品池的成像； 图3a为本发明样品池的微调装置主视图； 图3b为本发明样品池的微调装置俯视图； 图4a为本发明大孔光阑示意图； 图4b为本发明小孔光阑示意图；
图5为本发明浓度为5ppb的亚甲基蓝色谱图。 具体实施方式
首先请参看图1、图2a、b以及图3a、b。校准光路时，打开设置在样品池1与聚焦透镜3之间的辅助光源2，将观察镜9旋到光阑11与滤光片10之间的观测点上(恰好位于光路中)，样品池1放置于微调装置20上。微调装置20的结构如图3a至图3b所示，微调装置20中间部位设有一放置样品池1且呈圆孔状的位置22，并设有水平移动杆21，通过调整水平移动杆21可使水平滑块23和垂直滑块24在滑道底座25滑动，使样品池1在一定范围内作上下左右的移动。
调整微调装置20及透镜3使样品池1在光阑11处呈现清晰的像，图2a是激光器未启动时样品池1在观察镜9中所成的像，其中椭圆为观察镜9中的反射镜面，四条竖线为样品池1的内外壁所成的像。然后打开减光板5，启动激光器4，注入荧光试剂亚甲基蓝，再细调微调装置20使激光斑点恰好位于样品池1的中心，调整光阑11使荧光斑点刚好通过。 可调光阑11采用大孔28和小孔29叠加的方式，保证使正确聚焦在检测部位激光斑点的像恰好处在光阑11中，能通过光阑11被检测，而
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样品池1其它部位产生的荧光或杂散光由于不能在光阑11处聚焦而被屏蔽，这样可大大减少背景杂散光，得到很好的信噪比。
有效光阑取决于小孔29，其结构见图4a和图4b。本发明配备了一系列不同大小孔径的光阑，针对不同的体系采用不同的孔径，但对于某一体系而言，孔径大小是固定的。
图2b是激光器4启动后样品池1在观察镜9中所成的像，其中的小黑点为荧光斑点所成的像，调整完毕后旋紧微调装置20上的固定旋钮26将样品池位置22锁定，取出观察镜9，关闭辅助光源2和减光板5。由于样品池1是可更换地置于微调装置20上，因此微调装置20校准并锁定后，在连续操作中更换样品池1不会影响到已校准的光路。 完成光路调整步骤后，就可对样品进行测试，从Micro-HPLC分离柱流出组分通过聚四氟乙烯管(Teflon)直接引入样品池1，将光电倍增管12输出信号连接到工作站或记录仪记录色谱峰信号，完成对样品的检测。光电二极管7起参比作用，对激光器4的输出波动进行补偿。由于分离柱通过管道将流出组分引入样品池以及光电倍增管与记录仪的连接为已知技术，本发明在此不作详述，也不推荐附图。
本发明结构紧凑，针对不同的分析体系只需更换相应的半导体激光器4和滤光片10，而这两部分均可很容易地更换， 下面给出的实施例可以说明本发明的效果：
本实施例的便携式激光诱导荧光检测器体积仅为13×30×9cm，重5千克左右；
半导体激光器的波长为635nm，3mw；
检测池：0.25mmi.d的一段熔融二氧化硅毛细管，烧去一段3mm左右聚酰亚胺涂层作为检测窗口； 色谱条件：流速：8μl/min；
流动相：乙氰/醋酸缓冲液(0.1M，PH＝4.5)，60/40(V/V)； 进样量：100nl；
分离柱：0.32mmi.d×9cm的C18柱； 以亚甲基蓝试剂作为检测物质。
检测结果：检测限为0.2ppb，质量检测限为20amole，信噪比(S/N)
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为3∶1。配制0.2ppb~0.2ppm一系列标准溶液，峰高与浓度呈良好的线性关系，线性范围为0.2ppb~20ppb，相关系数R＝0.9976(N＝5)。图五为5ppb的亚甲基蓝色谱图，在该浓度下做了一系列实验，重复性很好(RSD＜3％，n＝3)。
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说 明 书 附 图
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图1
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图2A
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图2B
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图4a
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图4b
图5
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