一種快速微藻光譜測(cè)定儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種快速微藻光譜測(cè)定儀，是一種可以快速測(cè)定微藻吸收光譜的裝置。由光源，濾光片，前狹縫，檢測(cè)池，后狹縫，分光鏡，檢測(cè)器，自動(dòng)取樣裝置等組成?？梢栽谖⒃迮囵B(yǎng)過(guò)程中，在線連續(xù)采集近紅外（約900nm）至近紫外（約350nm）的微藻吸收光譜數(shù)據(jù)，也可以取樣后離線采集。本裝置即可作為微藻生理狀態(tài)評(píng)估使用，也可與控制系統(tǒng)偶聯(lián)，作為自控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源。
【專利說(shuō)明】一種快速微藻光譜測(cè)定儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種快速微藻光譜測(cè)定儀，本裝置可用于微藻培養(yǎng)過(guò)程的檢測(cè)及分析，作為微藻培養(yǎng)的輔助工具。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的光譜測(cè)定或分析儀器大多價(jià)格昂貴且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且儀器設(shè)計(jì)的使用范圍不適用于微藻培養(yǎng)的連續(xù)監(jiān)測(cè)。
[0003]現(xiàn)在的微藻培養(yǎng)中需要一種可以連續(xù)監(jiān)測(cè)，成本低廉，結(jié)構(gòu)小巧緊湊，可以客戶自由定制，以滿足微藻培養(yǎng)過(guò)程監(jiān)控的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明涉及一種快速微藻光譜測(cè)定儀。
[0005]一種快速微藻光譜測(cè)定儀，其包括光源、濾光片、前狹縫、檢測(cè)池、后狹縫、分光鏡、檢測(cè)器。
[0006]檢測(cè)池為中空的方形或圓柱形腔體，腔體側(cè)壁面上設(shè)有二個(gè)相對(duì)應(yīng)的透光窗口，透光窗口處設(shè)有窗口片，窗口片采用玻璃、石英或透光性好的塑料制成；于檢測(cè)池的側(cè)壁面上設(shè)有進(jìn)樣口和出樣口；
[0007]前狹縫和后狹縫分別為一中部設(shè)有條狀縫隙的平板；
[0008]光源發(fā)出的連續(xù)光譜通過(guò)濾光鏡后作為檢測(cè)光，檢測(cè)光通過(guò)前狹縫到達(dá)檢測(cè)池，檢測(cè)光透過(guò)檢測(cè)池中的對(duì)照樣或待測(cè)樣品后的透射光通過(guò)后狹縫射入分光鏡，經(jīng)過(guò)分光鏡后待檢光被分成按照波長(zhǎng)排列的光帶，光帶投射到檢測(cè)器上，得到被測(cè)樣品的光譜。
[0009]分光鏡是一種根據(jù)光柵分光原理制成的分光裝置，可以將入射光分解成按波長(zhǎng)連續(xù)分布的光帶。
[0010]光源可選擇各種可產(chǎn)生連續(xù)光譜的光源，可為鹵素?zé)艋騆ED，其光強(qiáng)可通過(guò)光源的控制電路調(diào)節(jié)。
[0011]濾光片跟據(jù)不同的光源選擇不同濾光組成比的濾光片，使得透過(guò)濾光片的光的光譜峰更加平緩，有利于數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性；
[0012]檢測(cè)器是一種由線性圖像傳感器或面狀圖像傳感器作為感光元件，并輔以驅(qū)動(dòng)及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路的裝置；可以將通過(guò)分光鏡后產(chǎn)生的光譜光帶的信息采集并傳送給控制裝置或計(jì)算機(jī)。
[0013]所述前狹縫和后狹縫分別是在不透光的硬質(zhì)薄板上設(shè)有一條狹縫構(gòu)成，狹縫的寬度可以是lmnT5mm不同規(guī)格，可以根據(jù)不同的微藻樣品或不同的光源進(jìn)行選擇。
[0014]于所述前狹縫和/或后狹縫平板的一側(cè)設(shè)有擋板，擋板上設(shè)有頂角為銳角的三角形縫隙或?qū)挾葹殡A梯狀的長(zhǎng)條狀縫隙，擋板上的縫隙的高度方向與前狹縫和/或后狹縫平板上縫隙的長(zhǎng)度方向互相垂直，通過(guò)調(diào)節(jié)擋板上縫隙與狹縫和/或后狹縫平板上縫隙于光路上的相對(duì)位置，改變透過(guò)光線的強(qiáng)度，達(dá)到調(diào)節(jié)射入檢測(cè)池光強(qiáng)的目的。[0015]所述檢測(cè)池進(jìn)樣口與一檢測(cè)池進(jìn)樣管相連；檢測(cè)池出樣口與一自動(dòng)采樣裝置通過(guò)檢測(cè)池與自動(dòng)采樣裝置連接管相連。
[0016]自動(dòng)取樣裝置是一種通過(guò)改變內(nèi)部容積從而可以通過(guò)與檢測(cè)池連通的管道將樣品吸入檢測(cè)池或排出檢測(cè)池，并可以在用戶設(shè)定的程序控制下自動(dòng)采樣或清洗檢測(cè)池。
[0017]所述自動(dòng)采樣裝置為自動(dòng)采樣器。
[0018]本發(fā)明可以在微藻培養(yǎng)過(guò)程中，在線連續(xù)采集近紅外(約900nm)至近紫外(約350nm)的微藻吸收光譜數(shù)據(jù)，也可以取樣后離線采集。本裝置即可作為微藻生理狀態(tài)評(píng)估使用，也可與控制系統(tǒng)偶聯(lián)，作為自控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源。
[0019]為了可以在微藻培養(yǎng)過(guò)程中連續(xù)監(jiān)測(cè)微藻的光譜信息、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小巧，價(jià)格便宜且可自由定制參數(shù)，本專利采用小型分光鏡替代復(fù)雜的光路系統(tǒng)，用LED或小型鹵素?zé)艋蜃鳛楣庠矗⌒蛨D像傳感器作為信號(hào)采集傳感器，做到小型化，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，價(jià)格低，可通過(guò)調(diào)節(jié)分光鏡和傳感器位置關(guān)系調(diào)整光譜監(jiān)測(cè)范圍，可通過(guò)控制光源強(qiáng)度、狹縫寬度或傳感器靈敏度適應(yīng)不同濃度的樣品。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]下面是結(jié)合附圖對(duì)本專利進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。
[0021]圖1是本專利的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖中1.光源，2.濾光鏡，3.前狹縫，4.檢測(cè)池，5.后狹縫，6.分光鏡，7.檢測(cè)器，
8.自動(dòng)采樣裝置，9.檢測(cè)池進(jìn)樣管，10.檢測(cè)池與自動(dòng)采樣裝置連接管。
[0023]圖2中對(duì)金藻和四月藻進(jìn)行了光譜吸收測(cè)定圖；
[0024]圖3中對(duì)30萬(wàn)、50萬(wàn)、100萬(wàn)、150萬(wàn)、200萬(wàn)的四爿藻進(jìn)行光譜測(cè)定圖；
[0025]圖4中對(duì)兩種微藻(金藻與四月藻)混合培養(yǎng)過(guò)程的光譜測(cè)定圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]在圖1中，光源I發(fā)出的連續(xù)光譜通過(guò)濾光鏡2使光譜變的更加平緩適合作為檢測(cè)光，經(jīng)過(guò)濾光片的光通過(guò)前狹縫3到達(dá)檢測(cè)池4，透過(guò)檢測(cè)池中的對(duì)照或樣品后的透射光通過(guò)后狹縫5射入分光鏡6經(jīng)過(guò)分光鏡后待檢光被分成按照波長(zhǎng)排列的光帶，光帶投射到檢測(cè)器7上，得到被測(cè)樣品的光譜。自動(dòng)采樣裝置8在控制器或計(jì)算機(jī)的控制下按照用戶設(shè)定的采樣程序自動(dòng)完成采樣，清洗檢測(cè)池等動(dòng)作。光源I及傳感器7也可以在控制器或計(jì)算機(jī)的控制下調(diào)整光強(qiáng)或變化靈敏度。
[0027]光源I采用歐司朗12V20W鹵素?zé)?，濾光鏡2為藍(lán)色濾光片紅反射50%綠反射50%，前狹縫3為長(zhǎng)度30mm寬度為20mm的Imm招板在其中間設(shè)有寬度為2mm長(zhǎng)度為5mm的縫隙，檢測(cè)池4為由玻璃制成的圓柱形腔體，上端設(shè)有出樣口，下端設(shè)有進(jìn)樣口，后狹縫5為長(zhǎng)度30mm寬度為20mm的Imm招板在其中間設(shè)有寬度為2mm長(zhǎng)度為5mm的縫隙,分光鏡6為采用600線對(duì)/_透射光柵為主要分光元件制成的分光鏡，檢測(cè)器7為以東芝TCD1208線陣CCD傳感器作為感光元件并輔以輔助電路制成，自動(dòng)采樣裝置8為NIDEC00H220H12微型隔膜泵并輔以控制電路制成。
[0028]實(shí)施例1:對(duì)不同種類的微藻進(jìn)行鑒別。
[0029]圖2中對(duì)金藻和四月藻進(jìn)行了光譜吸收測(cè)定(圖a)，并根據(jù)光譜吸收曲線計(jì)算出不同的微藻在不同波長(zhǎng)處的吸收比率(圖b)。可以根據(jù)譜圖的差異進(jìn)行微藻種類的鑒別。圖2中可以看到在45(T580nm及70(T750nm有明顯的吸收差異，因此可以通過(guò)不同的微藻在不同位置的特征吸收用來(lái)鑒別微藻的種類。
[0030]實(shí)施例2:對(duì)微藻不同濃度下的光譜吸收，并得到藻密度。
[0031]圖3中對(duì)30萬(wàn)、50萬(wàn)、100萬(wàn)、150萬(wàn)、200萬(wàn)的四爿藻進(jìn)行光譜測(cè)定(圖a)，并根據(jù)光譜曲線計(jì)算出四爿藻不同濃度下的不同波長(zhǎng)的吸收率(圖b)，選取680nm計(jì)算-log (A%)并與藻濃度得到線性曲線，在連續(xù)監(jiān)測(cè)或離線測(cè)定時(shí)可以回算藻濃度。圖3中選取680nm計(jì)算-log (A%)并與藻濃度得到線性曲線圖c可以看出分別取藻密度為30萬(wàn)、50萬(wàn)、100萬(wàn)、150萬(wàn)、200萬(wàn)的四月藻測(cè)定光譜吸收曲線后取680nm的透過(guò)率A%計(jì)算-log (A%)并以藻密度為橫坐標(biāo)，-log (A%)為縱坐標(biāo)作圖并計(jì)算其線性回歸曲線，R2值為0.9926，對(duì)于一般微藻生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)使用可以達(dá)到要求。因此本測(cè)定儀可以用于微藻培養(yǎng)過(guò)程的監(jiān)測(cè)。
[0032]實(shí)施例3:在微藻連續(xù)培養(yǎng)過(guò)程中對(duì)培養(yǎng)過(guò)程變化的監(jiān)測(cè)。
[0033]圖4中對(duì)兩種微藻(金藻與四月藻)混合培養(yǎng)的過(guò)程進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。測(cè)定了 70小時(shí)培養(yǎng)過(guò)程中的光譜曲線(圖a)，并計(jì)算了不同培養(yǎng)階段不同對(duì)不同波長(zhǎng)的吸收率(圖b)。本實(shí)施例中金藻與四月藻混合培養(yǎng)比例為(金藻:四月藻=200萬(wàn):50萬(wàn))，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，四月藻與金藻的濃度都在逐漸增加，但是四月藻增長(zhǎng)比例較快，到結(jié)束時(shí)的比例為(金藻:四月藻=420萬(wàn):250萬(wàn))。在圖a中隨著微藻濃度的增加光譜透過(guò)強(qiáng)度逐漸減弱，從而亮度越來(lái)越暗，并且隨著兩種微藻比例的變化，明暗區(qū)域也發(fā)生了變化，并且在圖b中480nnT580nm及70(T750nm的位置更加明顯。
【權(quán)利要求】
1.一種快速微藻光譜測(cè)定儀，其特征在于:其包括光源、濾光片、前狹縫、檢測(cè)池、后狹縫、分光鏡、檢測(cè)器； 檢測(cè)池為中空的方形或圓柱形腔體，腔體側(cè)壁面上設(shè)有二個(gè)相對(duì)應(yīng)的透光窗口，透光窗口處設(shè)有窗口片，窗口片采用玻璃、石英或透光性好的塑料制成；于檢測(cè)池的側(cè)壁面上設(shè)有進(jìn)樣口和出樣口； 前狹縫和后狹縫分別為一中部設(shè)有條狀縫隙的平板； 光源(I)發(fā)出的連續(xù)光譜通過(guò)濾光鏡(2 )后作為檢測(cè)光，檢測(cè)光通過(guò)前狹縫(3 )到達(dá)檢測(cè)池(4)，檢測(cè)光透過(guò)檢測(cè)池中的對(duì)照樣或待測(cè)樣品后的透射光通過(guò)后狹縫(5)射入分光鏡(6)，經(jīng)過(guò)分光鏡后待檢光被分成按照波長(zhǎng)排列的光帶，光帶投射到檢測(cè)器(7)上，得到被測(cè)樣品的光譜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述測(cè)定儀，其特征在于:分光鏡是一種根據(jù)光柵分光原理制成的分光裝置，可以將入射光分解成按波長(zhǎng)連續(xù)分布的光帶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述測(cè)定儀，其特征在于:光源可選擇各種可產(chǎn)生連續(xù)光譜的光源，可為鹵素?zé)艋騆ED，其光強(qiáng)可通過(guò)光源的控制電路調(diào)節(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述測(cè)定儀，其特征在于:濾光片跟據(jù)不同的光源選擇不同濾光組成比的濾光片，使得透過(guò)濾光片的光的光譜峰更加平緩，有利于數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述測(cè)定儀，其特征在于:檢測(cè)器是一種由線性圖像傳感器或面狀圖像傳感器作為感光元件，并輔以驅(qū)動(dòng)及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路的裝置；可以將通過(guò)分光鏡后產(chǎn)生的光譜光帶的信息采集并傳送給控制裝置或計(jì)算機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述測(cè)定儀，其特征在于:所述前狹縫(3)和后狹縫(5)分別是在不透光的硬質(zhì)薄板上設(shè)有一條狹縫構(gòu)成，狹縫的寬度可以是lmnT5mm不同規(guī)格，可以根據(jù)不同的微藻樣品或不同的光源進(jìn)行選擇。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述測(cè)定儀，其特征在于:于所述前狹縫(3)和/或后狹縫(5)平板的一側(cè)設(shè)有擋板，擋板上設(shè)有頂角為銳角的三角形縫隙或?qū)挾葹殡A梯狀的長(zhǎng)條狀縫隙，擋板上的縫隙的高度方向與前狹縫(3 )和/或后狹縫(5 )平板上縫隙的長(zhǎng)度方向互相垂直，通過(guò)調(diào)節(jié)擋板上縫隙與狹縫(3)和/或后狹縫(5)平板上縫隙于光路上的相對(duì)位置，改變透過(guò)光線的強(qiáng)度，達(dá)到調(diào)節(jié)射入檢測(cè)池光強(qiáng)的目的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述測(cè)定儀，其特征在于:所述檢測(cè)池進(jìn)樣口與一檢測(cè)池進(jìn)樣管(9)相連；檢測(cè)池出樣口與一自動(dòng)采樣裝置(8 )通過(guò)檢測(cè)池與自動(dòng)采樣裝置連接管(10 )相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述測(cè)定儀，其特征在于:自動(dòng)取樣裝置是一種通過(guò)改變內(nèi)部容積從而可以通過(guò)與檢測(cè)池連通的管道將樣品吸入檢測(cè)池或排出檢測(cè)池，并可以在用戶設(shè)定的程序控制下自動(dòng)采樣或清洗檢測(cè)池。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述測(cè)定儀，其特征在于:所述自動(dòng)采樣裝置(8)為自動(dòng)采樣器。
【文檔編號(hào)】G01J3/42GK103884428SQ201210563215
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月20日
【發(fā)明者】薛松, 褚亞?wèn)|, 曹旭鵬 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所