基于正交光路的低成本、集成化LED诱导荧光检测系统的研制

摘要

近年来,以化学分析设备微型化和集成化为目标的微流控芯片分析技术得到了迅猛的发展,目的是将传统意义上的分析实验室转移到一块微流控芯片为中心的芯片系统装置中,从而实现分析实验室的个人化、家庭化,并最终能普及到千家万户中。其中激光诱导荧光检测方法作为微流控芯片系统的主要检测方法,得到了广泛的关注。但是该检测方法中激光光源一般价格比较昂贵,而且体积较大,不适合微型化、普及化的要求。基于此,本工作发展了一种基于正交光路结构微型化的发光二极管(LED)诱导荧光检测装置。 该装置首次采用蓝色内凹发光二极管作为激发光源,使用正交型光路结构,以光电二极管作为信号检测器件,极大的降低了系统的体积和造价成本。系统使用光驱透镜一次聚焦得到了直径80μm的聚焦斑点,收集透镜与毛细管的夹角为45°,采用针孔滤波,可以有效的降低背景光和杂散光的影响。使用光电二极管作为光电转换元件,并采用AD620进一步提高系统的检测灵敏度。实验中使用荧光素钠和FITC标记的氨基酸混合物来检测系统的性能。最终得到系统对荧光素钠的检测限为0.92μM(S/N=3),并成功用于毛细管电泳分离分析FITC标记的苯丙氨酸和精氨酸的混合物,取得了良好的效果。 本LED诱导荧光检测装置具有结构简单、成本低廉、易于集成化等优点。

目录

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第一章 绪论

1.1微分析系统发展概述

1.2微分析系统检测技术

1.3激光诱导荧光检测技术

1.3.1荧光的产生机理

1.3.2荧光检测的应用领域和特点

1.3.3激光诱导荧光检测系统的光路结构

1.4微流控系统荧光检测器的结构设计原则

1.4.1减小激发光源的体积

1.4.2光学结构的小型化

1.4.3信号放大技术的使用

1.5 LED作为激发光源的荧光检测系统

1.5.1 LED的发光机理

1.5.2 LED作为荧光检测器激发光源的技术优势

1.5.3 LED作为激发光源在微流控芯片系统中的应用

1.5.4 LED诱导荧光检测系统在毛细管电泳中的应用

1.5.5发光二极管诱导荧光检测器存在的问题及展望

参考文献

第二章 正交型光路LED诱导荧光检测系统的研究

2.1前言

2.2实验部分

2.2.1实验试剂

2.2.2实验装置

2.2.3实验步骤

2.3结果与讨论

2.3.1系统设计思想

2.3.2 LED的选择

2.3.3聚焦系统的优化设计

2.3.4毛细管内的聚焦光斑

2.3.5激发光源的优化

2.3.6荧光采集角度的优化

2.3.7针孔滤波

2.3.8数据的采集和处理

2.3.9光电转化元件的优化

2.3.10分析性能

2.4结论

参考文献

致谢