一种低噪声荧光探测传感器系统

专利摘要:
一种低噪声荧光探测传感器系统,涉及检测与传感技术领域。包括设置有至少两路通光孔的主体，主体上侧设置有电路板，电路板上设置有信号屏蔽保护罩和电路接口，电路板内部设置有跨阻放大电路、低通滤波电路、二级放大电路、模数转换电路、信号传送电路；电路板下侧设置有光电探测器、接收透镜和第二滤光片；光源设置在准直镜筒内，准直镜筒螺纹连接于激发光路通光孔的一端，激发光路通光孔内设置消光螺纹，并在另一端设置消光尾锥。本实用新型集激发光、光束准直、匀光、消光、荧光收集、荧光探测、滤波、模数转换、信号屏蔽保护于一体，能够提供荧光信号的数字量输出，方便直接与计算机相连，体积小、结构紧凑、通用性强、易于操作。
公开号:CN214334683U
申请号:CN202120476695.6U
申请日:2021-03-05
公开日:2021-10-01
发明作者:马忠杰；裴世图；朱亚博；崔海滨；易新；薛景；张兴起；朱晴；田巧巧；吕淑媛
申请人:Wave Particle Photonics Suzhou Precision Optoelectronic Technology Co ltd；
IPC主号:G01N21-64

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及检测与传感技术领域，特别涉及一种降低噪声荧光探测传感器系统。
[n0002] 近年来，随着生物技术、微流体技术、人工智能等相关技术的高速发展，核酸PCR检测、蛋白质分析、医学分析、分析化学、食品安全、水质分析、环境检测等领域对诱导荧光检测技术的需求也在不断攀升。
[n0003] 诱导荧光法是一种通过入射光激发样品中荧光物质，发出荧光，经过光电探测器进行光电转换的方法，具有检测灵敏度高、操作简单等优势。新一代分析测试仪器将会更加微型化、便携化、自动化。
[n0004] 目前，市场上的荧光检测技术，其检测仪器杂散光消光处理较差、信号噪声较大、且体积比较大、结构比较复杂、装配难度高、维护维修不方便、价格昂贵，难以应对快速现场测试的需求。
[n0005] 针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种体积小、结构紧凑、通用性强的低噪声荧光探测传感器系统。
[n0006] 为解决上述技术问题，本申请采取了如下技术方案：
[n0007] 一种低噪声荧光探测传感器系统，包括主体，所述主体设置有十字交叉的第一通光孔与第二通光孔；所述第一通光孔一端设置有光源，另一端设置有消光尾锥；所述第一通光孔内设置有消光螺纹。
[n0008] 进一步的，还包括准直镜筒，所述准直镜筒内设置有光源和准直镜组，所述准直镜筒的光源射出端与所述第一通光孔的第一端螺纹连接；在所述第一通光孔与第二通光孔的交叉处倾斜设置二向色镜，所述二向色镜(9)用于将光源(5)发出的光线向所述第二通光孔的第一端方向反射，并允许来自第二通光孔的第一端方向的入射光通过。
[n0009] 进一步的，所述光源设置在光源座上，所述光源座与所述准直镜筒螺纹连接。
[n0010] 进一步的，所述第一通光孔在所述二向色镜和准直镜组之间设置有匀光片和第一滤光片。
[n0011] 进一步的，在第二通光孔的第二端方向的主体上设置有电路板，所述电路板上设置有信号屏蔽保护罩，所述电路板与第二通光孔的第二端配合设置有光电探测器。
[n0012] 进一步的，所述第二通光孔在所述二向色镜和所述光电探测器之间设置有第二滤光片和接收透镜。
[n0013] 进一步的，所述消光尾锥与所述第一通光孔的第二端螺纹连接。
[n0014] 进一步的，所述光电探测器为PD光电二极管、PIN光电二极管、APD雪崩光电二极管、SiPM光电管、CMOS探测器、CCD探测器中的一种或几种。
[n0015] 相对于现有技术，本申请的技术方案取得了以下有益效果：
[n0016] 1、在主体的通光孔内壁设置有消光螺纹可以充分消除激发光束的杂散光及环境杂散光；
[n0017] 2、激发光路末端的主体上设置有消光尾锥，能够充分将多余的激发光束吸收或偏转散射至带有消光螺纹的主体通光孔内壁，避免多余的后向散射激发光通过二向色镜进入探测器，从而降低传感器的光学噪声、提高检测灵敏度；
[n0018] 3、在电路板上设置有低通滤波电路和信号屏蔽保护罩，能够充分滤除电源噪声、信号抖动、电磁辐射等干扰，从而提高检测的准确度；
[n0019] 4、在电路板上设置有模数转换电路、信号传送电路等，能够提供荧光信号的数字量输出，可以直接与计算机相连，便于传送到计算机进行实时数据分析；
[n0020] 5、集成激发光、光束准直、匀光、消光、荧光收集、荧光探测、滤波、信号屏蔽保护于一体，体积小、结构紧凑、易于操作、成本低；
[n0021] 6、结构模块化，便于批量生产、分级质检及维护维修；
[n0022] 图1为本实用新型的剖面示意图
[n0023] 图2为本实用新型的结构爆炸分解图
[n0024] 图3为本实用新型的电路功能框图
[n0025] 图中，1-主体；2-电路板；201-信号屏蔽保护罩；202-电路接口；3-光源座；4-准直镜筒；5-光源；6-准直镜组；7-匀光片；8-第一滤光片；9-二向色镜；10-消光尾锥；11-第二滤光片；12-接收透镜；13-光电探测器；14-侧盖；15-待测样品。
[n0026] 以下通过附图和实施例对本申请的技术方案作进一步说明。
[n0027] 参照图1至图3，在本申请一较佳实施例中的低噪声荧光探测传感器系统，包括主体1，所述主体1设置有十字交叉的第一通光孔与第二通光孔；所述第一通光孔一端设置有光源5，另一端设置有消光尾锥10；所述第一通光孔内壁设置有消光螺纹。
[n0028] 还包括准直镜筒4，所述准直镜筒4内设置有光源5和准直镜组6，所述准直镜筒4的光源射出端与所述第一通光孔的第一端螺纹连接；在所述第一通光孔与第二通光孔的交叉处倾斜设置二向色镜9，还设置有将二向色镜9固定在腔体内的侧盖14；在本实施例中，所述二向色镜9与所述第一通光孔以及所述第二通光孔的轴线均成45°倾斜设置。由于二向色镜的工作原理为对一定波长的光几乎完全透过，而对另一些波长的光几乎完全反射，所以可以把光源光线分离出特定波长光线，并将所述特定波长光线朝向所述第二通光孔的第一端方向反射，而来自第二通光孔的第一端方向的部分入射光线则可以穿透二向色镜9。
[n0029] 所述光源5设置在光源座3上，所述光源座3与所述准直镜筒4螺纹连接；所述第一通光孔在所述二向色镜9和准直镜组6之间设置有匀光片7和第一滤光片8，其中，匀光片7起到均匀光束的作用,第一滤光片8为窄带滤光片，其通带波长470mm；所述第二通光孔在所述二向色镜9和所述光电探测器13之间设置有第二滤光片11和接收透镜12，其中，第二滤光片11为窄带滤光片，其通带波长525mm；接收透镜12起到收集微弱荧光的作用，使其能量更聚集，提高信噪比。
[n0030] 在第二通光孔的第二端方向的主体上设置有电路板2，所述电路板2上设置有信号屏蔽保护罩201和电路接口202，所述电路板2与第二通光孔的第二端配合设置有光电探测器13；所述电路板2内部设置有跨阻放大电路、低通滤波电路、二级放大电路、模数转换电路、信号传送电路并与所述电路接口202在所述电路板2上电气连接，其中，信号屏蔽保护罩201能够滤除电磁辐射，从而提高该传感器系统的信噪比。
[n0031] 光源5发出的光束，通过准直镜组6后，获得较为准直的光束，通过匀光片7使其光斑进一步均匀，通过窄带的第一滤光片8，形成单色光，然后通过设置成45度角的二向色镜9反射后，照射在待测样品15上；其中，当光源5发出的部分杂散光未被二向色镜9反射至待测样品15时，透过二向色镜9的杂散光照到消光尾锥10上，在本实施例中，所述消光尾锥10为90度锥角的圆锥型透镜，其内壁可以将大部分入射光线折射在透镜之内，剩余光线也会被大角度横向折射，照射在消光尾锥10附近的第一通光孔侧壁上，在第一通光孔侧壁光照范围内设置消光螺纹，即可通过反复的漫反射将光线全部吸收，从而防止不必要的杂光照射在的二向色镜9后被反射到光电探测器13上形成干扰，在知晓原理后，棱镜或其它角度的透镜以及圆锥形金属锥/塑料锥等反射镜均可能作为消光尾锥来使用，不再赘述。
[n0032] 待测样品15中的荧光物质，受到激发后，发射出荧光，穿过二向色镜9、第二滤光片11、接收透镜12到达光电探测器13，最后通过光电探测器13与电路板2的电器连接完成荧光的检测。通过消光尾锥10和消光螺纹配合，使得该系统达到更佳的消光处理效果，降低传感器的光学噪声、提高检测灵敏度。
[n0033] 如图2至图3所示，电路板2上设置有跨阻放大电路实现光电探测器13的光电流到模拟信号的转换，电路板2上设置的低通滤波电路有效地滤除电源噪声、信号抖动等干扰，从而提高检测的准确度。电路板2上设置有二级放大电路对有效信号做进一步放大，放大后的信号分成两路：一路模拟量直接与电路接口202电气连接，供用户进行模拟信号的采集；另一路通过所设置的模数转换电路转换成数字量，再通过信号传送电路送达电路接口202，其中信号传送电路是STM32等单片机芯片的串口引脚，结合TTL、RS232或RS485电路来实现。
[n0034] 以上所述，仅是本申请较佳实施例而已，并非对本申请的技术范围作任何限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

权利要求:
Claims (8)
[0001] 1.一种低噪声荧光探测传感器系统，其特征在于，包括主体(1)，所述主体(1)设置有十字交叉的第一通光孔与第二通光孔；所述第一通光孔一端设置有光源(5)，另一端设置有消光尾锥(10)；所述第一通光孔内设置有消光螺纹。
[0002] 2.如权利要求1所述一种低噪声荧光探测传感器系统，其特征在于，还包括准直镜筒(4)，所述准直镜筒(4)内设置有光源(5)和准直镜组(6)，所述准直镜筒(4)的光源射出端与所述第一通光孔的第一端螺纹连接；在所述第一通光孔与第二通光孔的交叉处倾斜设置二向色镜(9)，所述二向色镜(9)用于将光源(5)发出的光线向所述第二通光孔的第一端方向反射，并允许来自第二通光孔的第一端方向的入射光通过。
[0003] 3.如权利要求2所述一种低噪声荧光探测传感器系统，其特征在于，所述光源(5)设置在光源座(3)上，所述光源座(3)与所述准直镜筒(4)螺纹连接。
[0004] 4.如权利要求2所述一种低噪声荧光探测传感器系统，其特征在于，所述第一通光孔在所述二向色镜(9)和准直镜组(6)之间设置有匀光片(7)和第一滤光片(8)。
[0005] 5.如权利要求2-4任意一项所述一种低噪声荧光探测传感器系统，其特征在于，在第二通光孔的第二端方向的主体(1)上设置有电路板(2)，所述电路板(2)上设置有信号屏蔽保护罩(201)，所述电路板(2)与第二通光孔的第二端配合设置有光电探测器(13)。
[0006] 6.如权利要求5所述一种低噪声荧光探测传感器系统，其特征在于，所述第二通光孔在所述二向色镜(9)和所述光电探测器(13)之间设置有第二滤光片(11)和接收透镜(12)。
[0007] 7.如权利要求2-4任意一项所述一种低噪声荧光探测传感器系统，其特征在于，所述消光尾锥(10)与所述第一通光孔的第二端螺纹连接。
[0008] 8.如权利要求5所述一种低噪声荧光探测传感器系统，其特征在于，所述光电探测器为PD光电二极管、PIN光电二极管、APD雪崩光电二极管、SiPM光电管、CMOS探测器、CCD探测器中的一种或几种。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202120476695.6U|CN214334683U|2021-03-05|2021-03-05|一种低噪声荧光探测传感器系统|CN202120476695.6U| CN214334683U|2021-03-05|2021-03-05|一种低噪声荧光探测传感器系统|