專(zhuān)利名稱(chēng)：用于海洋油污染快速檢測(cè)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高靈敏度、便攜式的海洋油污染快速檢測(cè)的裝置，基于此裝置可以對(duì)海洋以及其他水域中油類(lèi)污染物微含量進(jìn)行快速、靈敏測(cè)定?？蛇m用于海洋中多環(huán)芳烴類(lèi)污染物含量的測(cè)定，進(jìn)而對(duì)海洋污染情況、水域安全等做出評(píng)價(jià)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)海洋油污染檢測(cè)方法主要有重量法、濁度法、紅外光度法、紫外分光光度法、光反射法等。其中有些方法涉及萃取，對(duì)環(huán)境造成了二次污染，有些方法靈敏度偏低，操作過(guò)程復(fù)雜、檢測(cè)成本昂貴且不能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。因此，儀器便攜化、快速、靈敏、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)已 經(jīng)成為海洋油類(lèi)污染物檢測(cè)的發(fā)展方向。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種用于海洋油污染快速檢測(cè)的裝置，可在海洋環(huán)境領(lǐng)域?qū)Ｑ笾杏皖?lèi)污染物質(zhì)含量進(jìn)行方便、快速、靈敏的檢測(cè)，成為現(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)的有益補(bǔ)充。熒光是很常見(jiàn)的一種光致發(fā)光現(xiàn)象。海洋中油類(lèi)污染物中含有的多環(huán)芳烴類(lèi)化合物受光激發(fā)后可輻射出與入射光波長(zhǎng)相關(guān)的特征熒光，通過(guò)檢測(cè)該特征熒光的光譜強(qiáng)度就可以得到水中油類(lèi)污染物的含量。本實(shí)用新型提供的一種用于海洋油污染快速檢測(cè)的裝置包括光源，光源經(jīng)過(guò)光纖率禹合至光路入射端，光路入射端依次連接第一光準(zhǔn)直透鏡、第一濾光片和分光二色鏡，分光二色鏡分為兩路，一路連接物鏡，物鏡前方為樣品室，分光二色鏡的另一路依次連接第二濾光片、第二光準(zhǔn)直透鏡和光譜儀模塊，光譜儀模塊輸出連接計(jì)算機(jī)。所述的分光二色鏡同時(shí)連接消光器。所述的樣品室同時(shí)包含表面增強(qiáng)熒光光譜芯片。所述的光源為寬帶光源或窄帶光源；寬帶光源包括氙燈、氘燈和閃光氙燈；窄帶光源包括激光、半導(dǎo)體激光和LED光源。所述的第一濾光片為帶通濾光片；所述的第二濾光片為長(zhǎng)通濾光片、帶通濾光片或窄帶濾光片。所述的第一光準(zhǔn)直透鏡、第一濾光片、分光二色鏡、消光器、第二濾光片、第二光準(zhǔn)直透鏡以及物鏡和樣品室設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，構(gòu)成光路模塊。本實(shí)用新型的工作過(guò)程來(lái)自上述寬帶光源或窄帶光源的激發(fā)光被耦合到所述光學(xué)裝置的入射端，然后依次通過(guò)安裝在其后的第一個(gè)光準(zhǔn)直透鏡和帶通濾光片到達(dá)分光二色鏡(短反長(zhǎng)通，或相反)。透過(guò)分光二色鏡(短反長(zhǎng)通類(lèi)型)的雜散光進(jìn)入位于其后的消光器，以降低雜散光干擾；由該分光二色鏡反射的大部分有用波段的光經(jīng)可由不同倍數(shù)的物鏡聚焦到被測(cè)樣品表面。被測(cè)樣品產(chǎn)生的突光信號(hào)由同一物鏡收集，并再次以平行光方式反向傳輸進(jìn)入同一分光二色鏡，其透過(guò)部分繼而進(jìn)入垂直物鏡光軸安裝的長(zhǎng)通(或帶通或窄帶)濾光片，濾光后的熒光信號(hào)被位于其后的第二個(gè)光準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直并通過(guò)光纖耦合至光譜儀模塊進(jìn)行信號(hào)收集，最終在電腦顯不器實(shí)時(shí)輸出突光光譜。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果采用本實(shí)用新型裝置可以通過(guò)多環(huán)芳烴類(lèi)化合物的熒光發(fā)光特性實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋水質(zhì)的快速、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。此外，本裝置由于采用光纖傳輸和共軛光路設(shè)計(jì)以及表面增強(qiáng)熒光光譜芯片，使光路簡(jiǎn)潔，檢測(cè)速度快，因此實(shí)現(xiàn)了本裝置的高靈敏度、小型化、便攜化。本實(shí)用新型裝置的靈敏度高、可實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、應(yīng)用靈活、擴(kuò)展性強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋中油類(lèi)污染物微含量的快速實(shí)時(shí)檢測(cè)。適用于海洋安全、海產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)等多種場(chǎng)合和各種樣品形式的熒光測(cè)量。

圖I是用于海洋油污染快速檢測(cè)的裝置原理圖。圖2是海水與柴油海水混合液熒光光譜(a)海水；(b)柴油海水混合液；(C)包含表面增強(qiáng)熒光光譜芯片時(shí)柴油海水混合液。圖中，101為寬帶或窄帶光源；201為第一光準(zhǔn)直透鏡；301為帶通濾光片；401為分光二色鏡；501為物鏡；601為消光器；701為長(zhǎng)通(或帶通或窄帶)濾光片；801為第二光準(zhǔn)直透鏡；901光譜儀模塊；1001為電腦顯示器；100為樣品室。光路模塊設(shè)計(jì)包含下列光學(xué)兀件201第一光準(zhǔn)直透鏡,301第一(帶通)濾光片，401分光二色鏡，501物鏡，601消光器，701第二(長(zhǎng)通或帶通或窄帶)濾光片，801第二光 準(zhǔn)直透鏡和100樣品室。整體模塊化設(shè)計(jì)包括光學(xué)模塊，101光源和901光譜儀模塊。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I如圖I所示，本實(shí)用新型裝置的具體構(gòu)成是閃光氙燈101作為激發(fā)光源，經(jīng)多模光纖耦合、第一光準(zhǔn)直透鏡201準(zhǔn)直后變?yōu)槠叫泄馐?。通過(guò)第一(帶通)濾光片301 (截止波長(zhǎng)部分的透過(guò)率為10_5)選擇紫外波段的光作為激發(fā)光。平行光經(jīng)分光二色鏡401反射后通過(guò)顯微物鏡501聚焦于被測(cè)樣品100表面。同時(shí)，經(jīng)第一(帶通)濾光片301濾光后的可見(jiàn)和短波紫外光成分通過(guò)分光二色鏡401進(jìn)入消光器601，避免其在裝置內(nèi)的散射對(duì)被測(cè)信號(hào)產(chǎn)生影響。被測(cè)樣品受光照后產(chǎn)生的熒光信號(hào)經(jīng)物鏡501收集，以平行光的形式依次通過(guò)分光二色鏡401、第二(長(zhǎng)通)濾光片701 (對(duì)激發(fā)光波長(zhǎng)成分的透過(guò)率為10_5)后，由第二光準(zhǔn)直透鏡801準(zhǔn)直并通過(guò)光纖耦合至光譜儀模塊901進(jìn)行信號(hào)收集，最終在電腦顯示器1001實(shí)時(shí)輸出熒光光譜。本實(shí)用新型裝置的運(yùn)行過(guò)程如下初始狀態(tài)下，光源101和光譜儀模塊901處于待機(jī)狀態(tài)。測(cè)量時(shí)，觸發(fā)閃光氙燈101，使其按預(yù)定的方式(預(yù)先設(shè)定照射光功率和照射時(shí)間)輸出寬帶光。樣品產(chǎn)生的信號(hào)熒光被光譜儀模塊收集和測(cè)量。測(cè)量結(jié)束后，暫停光源，恢復(fù)到待機(jī)狀態(tài)，等待下一次測(cè)量。光譜儀模塊得到的熒光光譜實(shí)時(shí)顯示在電腦顯示器上，通過(guò)對(duì)比該熒光光譜與標(biāo)準(zhǔn)油熒光光譜的強(qiáng)度差異，可得到水中污染油含量。裝置應(yīng)用實(shí)例下面結(jié)合實(shí)際應(yīng)用例子，進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型裝置，所述例子不影響本實(shí)用新型的進(jìn)一步保護(hù)。例如，取少許海水檢測(cè)其油污染物含量，將樣品放在100的位置。光源101發(fā)出的激發(fā)光依次通過(guò)第一光準(zhǔn)直透鏡201、帶通濾光片301，再經(jīng)分光二色鏡401反射后由物鏡501聚焦于被測(cè)樣品100 ；被測(cè)樣品100經(jīng)光照射后，受激發(fā)產(chǎn)生的熒光信號(hào)被物鏡501收集后依次通過(guò)分光二色鏡401、長(zhǎng)通濾光片701、第二光準(zhǔn)直透鏡801，然后由光譜儀模塊901收集并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，顯示在電腦顯示器中。例如，圖2中所示a曲線(xiàn)為海水的熒光信號(hào)，b曲線(xiàn)為海水中柴油熒光信號(hào)，c曲線(xiàn)為包含表面增強(qiáng)熒光光譜芯片時(shí)測(cè)得的柴油海水混合液的熒光信號(hào)。通過(guò)對(duì)比該熒光光譜與標(biāo)準(zhǔn)油熒光光譜的強(qiáng)度差異，可得到水中污染油含量。
權(quán)利要求1.一種用于海洋油污染快速檢測(cè)的裝置，其特征在于該裝置包括光源，光源經(jīng)過(guò)光纖率禹合至光路入射端，光路入射端依次連接第一光準(zhǔn)直透鏡、第一濾光片和分光二色鏡，分光二色鏡分為兩路，一路連接物鏡，物鏡前方為樣品室，分光二色鏡的另一路依次連接第二濾光片、第二光準(zhǔn)直透鏡和光譜儀模塊，光譜儀模塊輸出連接計(jì)算機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于海洋油污染快速檢測(cè)的裝置，其特征在于所述的分光二色鏡同時(shí)連接消光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于海洋油污染快速檢測(cè)的裝置，其特征在于所述的樣品室內(nèi)同時(shí)包含表面增強(qiáng)突光光譜芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用于海洋油污染快速檢測(cè)的裝置，其特征在于所述的光源為寬帶光源或窄帶光源；寬帶光源包括氙燈、氘燈和閃光氙燈；窄帶光源包括激光、半導(dǎo)體激光和LED光源。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用于海洋油污染快速檢測(cè)的裝置，其特征在于所述的第一濾光片為帶通濾光片；所述的第二濾光片為長(zhǎng)通濾光片、帶通濾光片或窄帶濾光片。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于海洋油污染快速檢測(cè)的裝置，其特征在于所述的第一光準(zhǔn)直透鏡、第一濾光片、分光二色鏡、消光器、第二濾光片、第二光準(zhǔn)直透鏡以及物鏡和樣品室設(shè)置成一個(gè)整體，構(gòu)成光路模塊。
專(zhuān)利摘要一種用于海洋油污染快速檢測(cè)的裝置。該裝置包括光源，光源經(jīng)過(guò)光纖耦合至光路入射端，光路入射端依次連接第一光準(zhǔn)直透鏡、第一濾光片和分光二色鏡，分光二色鏡分為兩路，一路連接物鏡，物鏡前方為樣品室，分光二色鏡的另一路依次連接第二濾光片、第二光準(zhǔn)直透鏡和光譜儀模塊，光譜儀模塊輸出連接計(jì)算機(jī)。本裝置由于采用光纖傳輸和共軛光路設(shè)計(jì)以及表面增強(qiáng)熒光光譜芯片，使光路簡(jiǎn)潔，檢測(cè)速度快，因此實(shí)現(xiàn)了本裝置的高靈敏度、小型化、便攜化。本實(shí)用新型裝置的靈敏度高、可實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、應(yīng)用靈活、擴(kuò)展性強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋中油類(lèi)污染物微含量的快速實(shí)時(shí)檢測(cè)。適用于海洋安全、海產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)等多種場(chǎng)合和各種樣品形式的熒光測(cè)量。
文檔編號(hào)G01N21/64GK202512058SQ20122007637
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月2日
發(fā)明者劉敬婷, 張豐, 張磊, 李星, 林列, 毛嵩程, 陳平 申請(qǐng)人:南開(kāi)大學(xué)