激光多模式毛细管电泳检测器的光学设计及优化

　　0　引言

　　激光相干性好,易聚焦成微束,特别适用于微体积样品的测定,因而基于激光优良特性的各类激光检测器的研制已成为液相分离分析仪器检测器研究的热门领域[1~3].激光诱导荧光检测器[4]是激光类检测器中灵敏度最高并已成为商品化毛细管电泳仪器的一种检测器[5],但大多数化合物需采用荧光标记或衍生后方可分析;基于弱光吸收检测[6]的激光热透镜检测器直接测量光的吸收,灵敏度比紫外吸收检测器高2个数量级以上;本课题组曾发现一种在特定条件下,基于物质折射指数变化产生的激光回射干涉效应[7],并据此建立了用于毛细管电泳的新型折射指数检测器.但目前这类检测器多为单模式信号检测,尚未见多模式信号检测用于液相分离分析仪器的报道,且除激光诱导荧光检测器外,其它激光检测器尚未成为液相分离分析商品仪器的检测器.而液相分离分析仪器的分析对象(特别是生物样品),往往含有多种荧光和吸收特性各异的物质,准确测定其组分及含量,对生命科学研究和临床诊断意义十分重大,因此,研制多模式信号检测器将开拓出液相分离分析商品仪器应用的广阔空间.

　　在前期工作基础上,本文拟进行激光诱导荧光、激光热透镜和激光回射干涉单模式和多模式信号同时检测技术的研究,对三种检测模式光路组合与干扰进行初步探讨,以期寻找出达到最佳检测效果的途径.使其对液相分离后的组份,在所用激光波长下,激光诱导荧光检测具有荧光特性物质的信号,激光热透镜检测具有光吸收特性物质的信号,激光回射干涉检测不具有荧光和光吸收特性物质的信号.

　　1　三检测通道光路构型的整体描述

　　图1中,1为内外直径分别为75μm和320μm、长度为20 cm、开窗为1 cm、折射率为1.467的熔硅毛细管,围绕它的是三个检测通道:由1、2、3、4、5、6、7、8、9和10组成激光热透镜通道;由1、11、12、13、14、15和16组成激光回射干涉通道;由1、4、5、6、7、17、18、19、20和21组成激光诱导荧光通道.热透镜通道与荧光通道共用同一激发光源4.

　　电泳过程中,待测样品流经毛细管检测窗,在热透镜通道,半导体泵浦Nd: YAG激光器4(Coherent Compass 215M250, 50 mW, 532 nm)出射激光斩波后周期激发样品产生热透镜效应,通过样品热透镜区域的He2Ne激光滤光后由光电二极管接收,再经锁相放大后送入数据采集卡.在回射干涉通道,He2Ne激光聚焦后入射于毛细管上,液体折射率改变时,前后外壁两回射光在探测面上干涉形成的条纹相应改变,条纹区域某点上光电二极管将变化的光强信号转化为电信号;在激光诱导荧光通道,激光器4激发样品产生的荧光由透镜17收集,经滤光片滤除杂散光后,由光电倍增管(PMT)转化为电信号.