基于SiPM单光子探测器的荧光光谱仪研究

摘要

为了解决激光诱导荧光检测系统存在的光学结构复杂、体积大、成本高以及灵敏度不足等主要问题,研制了一种高灵敏、小型化的荧光光谱仪。该光谱仪以349 nm半导体激光器作为激发光源,采用正交型光路,将4×4窄带滤光片阵列与具有单光子灵敏度的硅光电倍增器(SiPM)阵列耦合,可实现光谱信息的多通道探测,具备结构紧凑、成本较低以及稳定性好等优点。以荧光素钠为测试样品,对光谱仪性能进行了评估。实验结果表明,光谱仪的检测限优于5×10^(−11)mol·L^(−1),在5×10^(−11)mol·L^(−1)到1×10^(−9)mol·L^(−1)的溶液浓度范围内,被测溶液浓度与检测所得荧光强度满足良好的线性关系,线性相关系数为0.99839。此外,光谱仪还具备良好的重复性,荧光峰值强度的相对标准偏差小于10%。因此,该光谱仪兼具灵敏度高、线性度好、重复性与可靠性强等优点,可以满足现场实时检测的需求。