[发明专利]一种基于四镜谐振腔的高灵敏葡萄糖浓度检测装置及方法

说明书

本发明涉及葡萄糖浓度检测技术，具体是一种基于四镜谐振腔的高灵敏葡萄糖浓度检测装置及方法。本发明解决了现有旋光式葡萄糖浓度检测装置无法兼具高灵敏度和小体积的问题。一种基于四镜谐振腔的高灵敏葡萄糖浓度检测装置，包括光源、起偏器、四镜谐振腔、检偏器、探测器、旋光管；其中，光源的出射端与起偏器的入射端正对；起偏器的出射端与四镜谐振腔的入射端斜对；四镜谐振腔的出射端与检偏器的入射端斜对；检偏器的出射端与探测器的入射端正对；旋光管设置于四镜谐振腔的谐振光路上。本发明不仅适用于葡萄糖浓度检测，而且适用于其它旋光物质浓度检测。

技术领域

本发明涉及葡萄糖浓度检测技术，具体是一种基于四镜谐振腔的高灵敏葡萄糖浓度检测装置及方法。

背景技术

葡萄糖浓度检测是食品分析技术的重要组成，也是人体健康监测的基础手段。在各种各样的葡萄糖浓度检测装置中，最常见的是利用葡萄糖的旋光效应制成的旋光式葡萄糖浓度检测装置。旋光式葡萄糖浓度检测装置通常包括光源、起偏器、旋光管、检偏器、探测器，其原理是根据旋光角度与葡萄糖浓度之间的线性关系(旋光角度与葡萄糖浓度的比值即为灵敏度)来进行葡萄糖浓度检测。在现有技术条件下，旋光式葡萄糖浓度检测装置由于自身结构所限，存在无法兼具高灵敏度和小体积的问题。具体而言，在现有旋光式葡萄糖浓度检测装置中，若要提高装置的灵敏度，则必需增加旋光管的长度。而一旦增加旋光管的长度，必然会造成装置的体积过大。基于此，有必要发明一种基于四镜谐振腔的高灵敏葡萄糖浓度检测装置及方法，以解决现有旋光式葡萄糖浓度检测装置无法兼具高灵敏度和小体积的问题。

发明内容

本发明为了解决现有旋光式葡萄糖浓度检测装置无法兼具高灵敏度和小体积的问题，提供了一种基于四镜谐振腔的高灵敏葡萄糖浓度检测装置及方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种基于四镜谐振腔的高灵敏葡萄糖浓度检测装置，包括光源、起偏器、四镜谐振腔、检偏器、探测器、旋光管；其中，光源的出射端与起偏器的入射端正对；起偏器的出射端与四镜谐振腔的入射端斜对；四镜谐振腔的出射端与检偏器的入射端斜对；检偏器的出射端与探测器的入射端正对；旋光管设置于四镜谐振腔的谐振光路上。

一种基于四镜谐振腔的高灵敏葡萄糖浓度检测方法(该方法是基于本发明所述的一种基于四镜谐振腔的高灵敏葡萄糖浓度检测装置实现的)，该方法是采用如下步骤实现的：

步骤一：向旋光管中注入蒸馏水；

步骤二：打开光源，光源发出的光束经起偏器变成线偏振光束后入射到四镜谐振腔；入射到四镜谐振腔的线偏振光束大部分被反射，小部分进入四镜谐振腔；进入四镜谐振腔的线偏振光束大部分沿着四镜谐振腔的谐振光路进行多次循环传播并多次透过旋光管后出射，小部分直接透过四镜谐振腔和旋光管后出射；出射的线偏振光束部分透过检偏器后入射到探测器；通过探测器可以观测到线偏振光束的透射光强；

步骤三：将检偏器转动一周，并在转动过程中通过探测器观测透射光强的变化，由此确定透射光强的最小值；将透射光强达到最小值时检偏器的角度定义为起始角度θ₀，然后关闭光源；

步骤四：先将检偏器转动至起始角度θ₀，再将蒸馏水排空，然后向旋光管中注入标准浓度的葡萄糖溶液，而后执行步骤二；此时，由于葡萄糖具有旋光效应，使得通过探测器观测到的透射光强大于最小值；

步骤五：转动检偏器，并在转动过程中通过探测器观测透射光强的变化，直至透射光强再次达到最小值；将透射光强再次达到最小值时检偏器的角度定义为第一角度θ₁，然后关闭光源；

步骤六：先根据第一角度θ₁和起始角度θ₀计算出第一旋光角度α₁，再根据第一旋光角度α₁计算出灵敏度k；具体计算公式如下：