專利名稱：用于海洋油污染快速檢測的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于光學工程技術領域，具體涉及一種高靈敏度、便攜式的海洋油污染物表面增強熒光法檢測系統(tǒng)，基于此系統(tǒng)可以對海洋以及其他水域中油類污染物含量進行快速、靈敏測定?？蛇m用于海洋中多環(huán)芳烴類污染物含量的測定，進而對海洋污染情況、水域安全等做出評價。
背景技術：
傳統(tǒng)海洋油污染檢測方法主要有重量法、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，對環(huán)境造成了二次污染，有些方法靈敏度偏低，操作過程復雜、檢測成本昂貴且不能進行現(xiàn)場測量。因此，儀器便攜化、快速、靈敏、現(xiàn)場檢測已經(jīng)成為海洋油類污染物檢測的發(fā)展方向。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術存在的上述不足，提供一種用于海洋油污染快速檢測的系統(tǒng)，可在海洋環(huán)境領域對海洋中油類污染物質含量進行方便、快速、靈敏的檢測，成為現(xiàn)有檢測技術的有益補充。熒光是很常見的一種光致發(fā)光現(xiàn)象。海洋中油類污染物中含有的多環(huán)芳烴類化合物受光激發(fā)后可輻射出與入射光波長相關的特征熒光，通過檢測該特征熒光的光譜強度就可以得到水中油類污染物的含量。本發(fā)明提供的用于海洋油污染快速檢測的系統(tǒng)包括光源，光源經(jīng)過光纖耦合至光路入射端，光路入射端依次連接第一光準直透鏡、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、第二光準直透鏡和光譜儀模塊，光譜儀模塊輸出連接計算機。所述的分光二色鏡同時連接消光器。所述的樣品室同時包含表面增強熒光光譜芯片。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通濾光片、帶通濾光片或窄帶濾光片。所述的第一光準直透鏡、第一濾光片、分光二色鏡、消光器、第二濾光片、第二光準直透鏡以及物鏡和樣品室采用光學模塊設置成一個整體，構成光路模塊。本發(fā)明的工作過程來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系統(tǒng)的入射端，然后依次通過安裝在其后的第一個光準直透鏡和帶通濾光片到達分光二色鏡(短反長通，或相反)。透過分光二色鏡(短反長通類型)的雜散光進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)的物鏡聚焦到被測樣品表面。被測樣品產(chǎn)生的突光信號由同一物鏡收集，并再次以平行光方式反向傳輸進入同一分光二色鏡，其透過部分繼而進入垂直物鏡光軸安裝的長通(或帶通或窄帶)濾光片，濾光后的熒光信號被位于其后的第二個光準直透鏡準直并通過光纖耦合至光譜儀模塊進行信號收集，最終在電腦顯不器實時輸出突光光譜。本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果采用本發(fā)明系統(tǒng)可以通過多環(huán)芳烴類化合物的熒光發(fā)光特性實現(xiàn)對海洋水質的快速、實時監(jiān)測。此外，本系統(tǒng)由于采用光纖傳輸和共軛光路設計以及表面增強熒光光譜的芯片，使光路簡潔，檢測速度快，因此實現(xiàn)了本系統(tǒng)的高靈敏度、小型化、便攜化。本發(fā)明的系統(tǒng)的靈敏度高、可實時現(xiàn)場測量、應用靈活、擴展性強，可以實現(xiàn)對海洋中油類污染物微含量的快速實時檢測。適用于海洋安全、海產(chǎn)品質量評價與監(jiān)測等多種場合和各種樣品形式的熒光測量。


圖I是用于海洋油污染快速檢測的系統(tǒng)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)包含表面增強熒光光譜芯片時柴油海水混合液。圖中，101為寬帶或窄帶光源；201為第一光準直透鏡；301為帶通濾光片；401為分光二色鏡；501為物鏡；601為消光器；701為長通(或帶通或窄帶)濾光片；801為第二光準直透鏡；901光譜儀模塊；1001為電腦顯示器；100為樣品室。光路模塊設計包含下列光學兀件201第一光準直透鏡,301第一(帶通)濾光片， 401分光二色鏡，501物鏡，601消光器，701第二(長通或帶通或窄帶)濾光片，801第二光準直透鏡和100樣品室。整體模塊化設計包括光學模塊，101光源和901光譜儀模塊。
具體實施例方式實施例I如圖I所示，本發(fā)明系統(tǒng)的具體構成是閃光氙燈101作為激發(fā)光源，經(jīng)多模光纖耦合、第一光準直透鏡201準直后變?yōu)槠叫泄馐Ｍㄟ^第一(帶通)濾光片301 (截止波長部分的透過率為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反射后通過顯微物鏡501聚焦于被測樣品100表面。同時，經(jīng)第一(帶通)濾光片301濾光后的可見和短波紫外光成分通過分光二色鏡401 進入消光器601，避免其在系統(tǒng)內的散射對被測信號產(chǎn)生影響。被測樣品受光照后產(chǎn)生的熒光信號經(jīng)物鏡501收集，以平行光的形式依次通過分光二色鏡401、第二(長通)濾光片701 (對激發(fā)光波長成分的透過率為10-5)后，由第二光準直透鏡801準直并通過光纖耦合至光譜儀模塊901進行信號收集，最終在電腦顯示器 1001實時輸出熒光光譜。本發(fā)明系統(tǒng)的運行過程如下初始狀態(tài)下，光源101和光譜儀模塊901處于待機狀態(tài)。測量時，觸發(fā)閃光氙燈101，使其按預定的方式(預先設定照射光功率和照射時間)輸出寬帶光。樣品產(chǎn)生的信號熒光被光譜儀模塊收集和測量。測量結束后，暫停光源， 恢復到待機狀態(tài)，等待下一次測量。光譜儀模塊得到的熒光光譜實時顯示在電腦顯示器上，通過對比該熒光光譜與標準油熒光光譜的強度差異，可得到水中污染油含量。系統(tǒng)應用實例下面結合實際應用例子，進一步說明本發(fā)明系統(tǒng)，所述例子不影響本發(fā)明的進一步保護。例如，取少許海水檢測其油污染物含量，將樣品放在100的位置。光源101發(fā)出的激發(fā)光依次通過第一光準直透鏡201、帶通濾光片301，再經(jīng)分光二色鏡401反射后由物鏡501聚焦于被測樣品100 ；被測樣品100經(jīng)光照射后，受激發(fā)產(chǎn)生的熒光信號被物鏡501收集后依次通過分光二色鏡401、長通濾光片701、第二光準直透鏡801，然后由光譜儀模塊901收集并轉換為電信號，顯示在電腦顯示器中。例如，圖2中所示a曲線為海水的熒光信號，b曲線為海水中柴油熒光信號，c曲線為包含表面增強熒光光譜芯片時測得的柴油海水混合液的熒光信號。通過對比該熒光光譜與標準油熒光光譜的強度差異，可得到水中污染油含量。
權利要求
1.一種用于海洋油污染快速檢測的系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括光源，光源經(jīng)過光纖以及透鏡耦合至光路入射端，光路入射端依次連接第一光準直透鏡、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、第二光準直透鏡和光譜儀模塊，光譜儀模塊輸出連接計算機。
2.根據(jù)權利要求I所述的用于海洋油污染快速檢測的系統(tǒng)，其特征在于所述的分光二色鏡同時連接消光器。
3.根據(jù)權利要求I所述的用于海洋油污染快速檢測的系統(tǒng)，其特征在于所述的樣品室同時含有表面增強突光光譜芯片。
4.根據(jù)權利要求I或2所述的用于海洋油污染快速檢測的系統(tǒng)，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、氘燈和氙閃光燈；窄帶光源包括激光、半導體激光和LED光源。
5.根據(jù)權利要求I或2所述的用于海洋油污染快速檢測的系統(tǒng)，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通濾光片、帶通濾光片或窄帶濾光片。
6.根據(jù)權利要求I或2所述的用于海洋油污染快速檢測的系統(tǒng)，其特征在于所述的第一光準直透鏡、第一濾光片、分光二色鏡、消光器、第二濾光片、第二光準直透鏡以及物鏡和樣品室設置成一個整體，構成光路模塊。
全文摘要
一種用于海洋油污染快速檢測的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括光源，光源經(jīng)過光纖耦合至光路入射端，光路入射端依次連接第一光準直透鏡、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、第二光準直透鏡和光譜儀模塊，光譜儀模塊輸出連接計算機。本系統(tǒng)由于采用光纖傳輸和共軛光路設計以及表面增強熒光光譜的芯片，使光路簡潔，檢測速度快，因此實現(xiàn)了本系統(tǒng)的高靈敏度、小型化、便攜化。本發(fā)明的系統(tǒng)的靈敏度高、可實時現(xiàn)場測量、應用靈活、擴展性強，可以實現(xiàn)對海洋中油類污染物微含量的快速實時檢測。適用于海洋安全、海產(chǎn)品質量評價與監(jiān)測等多種場合和各種樣品形式的熒光測量。
文檔編號G01N21/01GK102590171SQ20121005349
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月2日 優(yōu)先權日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 申請人:南開大學