新型激光诱导荧光检测仪研究

摘要

激光诱导荧光(LIF)检测技术,由于极高的灵敏度而成为检测痕量环境样品和生物样品的首选技术。LIF检测技术迅速发展,主要的标志是灵敏度与稳定性能的提高,至今已可以达到10-12 mol/L甚至更低浓度的重复检测。激光诱导荧光检测仪作为现代科学仪器被国家重点支持,而国内在该领域尚处于研发阶段,寻找突破口成为当务之急。 本文旨在研究低功耗、高性能的LIF检测系统。在分析影响LIF检测系统性能因素基础上,设计采用新型半导体激光器代替传统的气体离子激光器,减低激光诱导荧光检测仪器的整体功耗；采用全光纤的光路结构,以便于激光诱导荧光检测仪器的集成化；分别使用高灵敏度的电荷耦合器件(CCD)及雪崩光电二极管(APD)进行光电转换和荧光检测,提高检测仪器的灵敏度,并得到荧光光谱,分析检测样品成份；开发基于LabVIEW的信号采集、数据分析软件系统,形成可以在实际领域中直接应用的激光诱导荧光检测仪器设备。 本研究根据设计要求建立了LIF检测系统,并使用Rhodamine B溶液对系统性能进行测试,研究待测溶液浓度与荧光光强的关系,以及分析影响系统检测性能的相关因素。结果表明,系统对Rhodamine B溶液的最低检出限为10-12 mol/L,并在检测中具有优良的重复性能；与芯片毛细管电泳联用,对Rhodamine B溶液的最低检出限为10-8 mol/L,并在检测中具有优良的重复性能。论文分析了溶液容量、荧光收集效率等因素与荧光强度的关系,通过实验结果分析,提高检测系统性能的关键是提高荧光收集效率,为进一步优化仪器结构提供了依据。

目录

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声明

第一章绪论

1.1荧光检测

1.1.1荧光特性

1.1.2荧光检测发展情况

1.2激光诱导荧光

1.2.1激光诱导荧光检测

1.2.2激光诱导荧光检测技术发展应用情况

1.3本论文主要研究内容

第二章激光诱导荧光检测理论研究

2.1激光诱导荧光检测

2.1.1 LIF检测方式

2.1.2 LIF检测系统荧光信号强度分析

2.2共聚焦成像技术原理

2.3芯片毛细管电泳

2.3.1芯片毛细管电泳结构与材料

2.3.2进样方式

2.4小结

第三章激光诱导荧光检测仪器研制

3.1激光诱导荧光检测仪器整体设计

3.2 LIF检测系统各部件说明

3.2.1激光器

3.2.2光电转换器

3.2.3芯片毛细管电泳

3.2.4滤波片

3.2.5光纤

3.3信号处理及LIF检测样机

3.4小结

第四章激光诱导荧光检测系统性能与分析

4.1检测实验简介

4.2 Rhodamine B检测分析

4.2.1最低检出限

4.2.2荧光信号强度与浓度关系及检测重复性

4.2.3荧光信号影响因素

4.3使用芯片毛细管电泳

4.4系统性能分析

4.5小结

第五章后期工作展望

5.1 QPM-SHG激光器研究

5.2.APD探测器设计

5.3共聚焦技术研究

5.4信号采集处理系统

5.5 LIF检测发展方向

5.6小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢