[发明专利]一种便携式量子点荧光铜离子浓度检测装置及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属离子检测领域，尤其是一种便携式量子点荧光铜离子浓度检测装置及其检测方法。

 

背景技术

传统的铜离子检测装置利用原子吸收光谱分析法、电感耦合等离子发射光谱法等，它们都需要对样品进行预处理，检测过程繁琐，而且一般为大型分析仪器，需要在实验室内完成，无法用于现场检测，并且检测时间长，难以适应实际需求。

近年来出现针对铜离子的快速现场小型检测仪器，这些相关仪器由于适用范围窄、结构复杂、材料制备困难、产品成本高或检测设备稳定性等原因，无法在实验室外部环境中实现原位快速精确检测铜离子浓度。

 

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种低成本，便携式，能够适应铜离子快速、准确、现场检测的便携式量子点荧光铜离子浓度检测装置。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种便携式量子点荧光铜离子浓度检测装置，包括激光器，激光器发出激光的一侧设置比色皿，比色皿位于激光器和反射镜之间，比色皿下方设置滤光片，滤光片下方设置光电探测器，光电探测器通过放大器与微处理器的信号输入端相连，微处理器的信号输出端与显示屏相连。

本发明还公开了一种便携式量子点荧光铜离子浓度检测装置的检测方法，该方法包括下列顺序的步骤：

（1）打开激光光源，向比色皿中加入定量的水，微处理器自动读取输出数值作为调零数值；

（2）冲洗比色皿后，向比色皿中加入定量的水以及定量的量子点溶液，显示屏显示荧光信号的数值D1，并自动保存该数值；

（3）再向比色皿中加入定量的待检测铜离子溶液，微处理器自动读取保存加入铜离子溶液后的荧光信号的数值D2；

（4）微处理器将保存的两数值之差，即D1-D2，对照待检测铜离子标准变化曲线，计算出待检测铜离子的浓度，显示器显示该浓度数值。

由上述技术方案可知，本发明采用较低成本的激光器、比色皿和滤光片，降低了系统硬件设备成本；采用量子点溶液作为铜离子淬灭试剂，量子点溶液获取简单，淬灭速度快。这就使得铜离子检测灵敏度高、检测时间短、结构简单，适合于外部环境中的铜离子快速现场检测。

 

附图说明

图1是本发明的结构原理框图；

图2是本发明的电路框图。

 

具体实施方式

一种便携式量子点荧光铜离子浓度检测装置，包括激光器1，激光器1发出激光的一侧设置比色皿2，比色皿2位于激光器1和反射镜3之间，比色皿2下方设置滤光片4，滤光片4下方设置光电探测器5，光电探测器5通过放大器与微处理器6的信号输入端相连，微处理器6的信号输出端与显示屏相连，所述的显示屏为LCD显示屏9，供用户读取。LCD显示屏9具有平面直角、成本低、画面显示不变形、轻薄短小耗能少、携带方便且同时要与现有的影像信号技术兼容等特点，适合便携式仪器显示低能耗、低成本轻薄等要求。

如图1、2所示，激光器1自带温度补偿电路,是为了激光器1能拥有稳定的输出波长和功率，这样激发的荧光信号强度才能稳定，为后续的荧光检测奠定基础。

如图2所示，所述的光电探测器5采用PIN光电二极管，所述的放大器由前级放大器7和滤波放大器8组成，PIN光电二极管与前级放大器7的输入端相连，前级放大器7的输出端与滤波放大器8的输入端相连，所述的微处理器6采用S3C2440芯片，滤波放大器8的输出端与S3C2440芯片的A/D转换单元相连，S3C2440芯片的I/O口与显示屏相连。所述的前级放大器7采用MAX4488放大器，所述的滤波放大器8采用OPO7芯片。PIN光电二极管采集荧光信号，将荧光转化为电流值，通过MAX4488放大器把电流值转化为电压值。由于前级的电流转化为电压和环境引入大量的高频干扰，使用滤波放大器8二阶低通滤波获取有用的电压信号，并通过后级放大电路放大为AD转化可处理的信号。

如图2所示，PIN光电二极管将采集到的荧光信号转化为光电流，再经低噪声、低失真的MAX4488放大器将光电流转化为电压。由于荧光信号的微弱与信号的干扰,必须使用具有高精度、低偏置电流的放大器，才能满足一定的信噪比。滤波是模拟信号采集所必需的步骤，荧光检测中必然会受到环境中电磁波、电源不稳定带来的干扰，滤波放大器8使用OP07芯片，采用二阶压控电压源低通滤波滤除高频干扰，截止频率fc=1HZ。S3C2440芯片自带A/D转换单元，可以实现操作系统的移植和模拟数字信号的转换,还可以通过USB转串口线实现与电脑的通信。