一种双操作模式的荧光分光光度计

　　1　仪器的基本工作原理

　　物质在吸收光之后发射出波长较长的荧光。当光源辐射出的光束经滤光片后照射到样品池上,样品中的荧光物质吸收激发光后发生能量跃迁而发射荧光。 荧光由大孔径非球面镜的聚光及光栅的分光色散后,照射于光电倍增管上,由光电倍增管将光信号转换成电信号,电信号经放大和AD采样后进行相关的计算即可获 取物质的荧光度。

　　所测得的荧光相对强度与荧光物质的本质(吸光能力、荧光效率)、荧光物质的浓度、入射光强度以及检测器的放大倍数有关,上述关系可用下式表示:

　　式中:F———荧光相对强度;K———与仪器增益(检测效率)有关的常数; I———激发光强度;Φ———荧光物质的荧光效率;A———荧光物质的吸收光度。当仪器的有关参数选定,且被测物质和介质条件确定后,所测定的荧光相对强 度仅与荧光物质的吸收光度A成正比,因而可进行定性测试。对于不同的荧光物质具有不同的荧光光谱,只要进行发射光谱扫描,即可得到被测物质的荧光光谱特 性。

　　2　仪器的硬件设计

　　本文所介绍的荧光分光光度计主要有以下几部分组成:主机,上位机,测控单元,外围控制单元,打印及显示单元。整机的系统框图如图1所示。

　　(1)主机以8051单片机作为主控单元,完成串行口和外部中断的响应、对外围器件的控制、AD采样、显示和打印以及对采样数据的处理等。

　　(2)上位机是Pentium工作站,在CRT工作模式下通过RS232串行口向51单片机发送命令, 51单片机接收命令后进行相应的操作并将结果返回给上位机,上位机对接收到的数据进行处理后进行显示和打印。

　　(3)测控单元是本仪器的主要部分,完成待测物质的荧光激发、光电转换以及电信号的放大采样。它主要由光源、干涉滤光片、样品室、发射单色仪、 光电倍增管、放大和AD采样电路组成。光源采用150W大功率汞灯,激发能量强;干涉滤光片有254nm、313nm、405nm、436nm和 546nm等几个波长可供选择,对光源发射的光谱进行初次滤波,只让某一波长的光通过;样品室用来放置被测物质:发射单色仪采用1200L/mm凹面光栅 和大孔镜球面反射镜,灵敏度特别高,用来对物质受光照后发射的荧光分光;光电检测器采用高性能的光电倍增管,可获得最佳信号噪声比;光电倍增管输出的电信 号经过两级运放LF353放大后送到12位模数转换器AD574进行采样,达到较高的精度。测控单元框图如图2所示。

　　(4)外围控制单元包括28个按键,控制光栅变化的步进电机,控制光门的继电器,以及用来定位的光电耦合器等。利用MAX232实现电平转换,将主机与上位机通过RS232串口相连。