生物气溶胶传感器.pptxVIP

单粒子双通道生物气溶胶荧光传感器主 要 内 容Ⅰ研究背景及意义激光诱导荧光（LIF）Ⅱ生物气溶胶检测系统（WIBS）Ⅲ装置及结果讨论ⅣⅠ研究背景及意义激光诱导荧光（LIF）Ⅱ生物气溶胶检测系统（WIBS）Ⅲ装置及结果讨论Ⅳ研究背景及意义 气溶胶气溶胶是指悬浮在空气中的固体或者液体颗粒,。一般微生物在空气中被自然气溶胶化，而且在这些气溶胶颗粒中，有不少是对人的健康存在威胁的，所以在环境监测中，对于这部分有毒害作用的气溶胶是关注重点。自然产生人为产生研究背景及意义 有毒害气溶胶对人体的危害强度主要依赖于其成分、浓度、来源和粒径。气溶胶颗粒尺寸的范围从0.001 到100μm 之间, 不同尺寸气溶胶颗粒的性质往往差别很大。现代生物气溶胶检测方法越来越多地引入了光学手段，主要利用了光学测量生物气溶胶检测技术具有快速、无损、灵敏等优点。生物气溶胶粒子的形状、尺寸与本征荧光值，是区分生物气溶胶与非生物气溶胶的主要依据，常用的检测方法就是激光诱导荧光法。研究背景及意义 本征荧光是生物粒子所含的有机分子（如氨基酸、核黄素、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 DANH）在紫外光激发下产生的特有荧光，也是判别是否具有生物属性的最重要条件。由于分子荧光光谱与激发光源的波长无关，只与荧光物质本身的能级结构有关，可以利用其吸收与发射光谱的不同对一些生物气溶胶的种类进行预判别。从而扩大气溶胶粒子的检测范围，提高检测结果的准确性。 本文双通道气溶胶检测系统利用波长分别为280nm和365nm的两路紫外光诱导不同生物物质产生本征荧光，通过对本征荧光强度、光谱等信息的分析达到检测生物气溶胶的目的。Ⅰ研究背景及意义激光诱导荧光（LIF）Ⅱ生物气溶胶检测系统（WIBS）Ⅲ装置及结果讨论Ⅳ激光诱导荧光（LIF）1. 激光诱导荧光法 激光诱导荧光，是一种可视化、非接触式的激光测量方法。由于激光本身良好的特性，利用某些物质分子或原子在激光照射下能激发荧光的特性，可用来表征颗粒的物理参数。 该方法的原理：让一束激光通过检测区域，调节激光波长，当激光光子能量等于检测区域某种组份分子的某两个特定能级之间的特定能级差时，该分子会吸收光子能量跃迁至高能态。处于高能态的分子不稳定，在一定时间内它会从高能态返回基态，此过程中分子通过自发辐射释放能量而产生荧光。激光诱导荧光（LIF）1. 激光诱导荧光法 利用CCD相机等图像采集工具记录下随流体一起流动的物质荧光，可实现对复杂流场的可视化。实际应用中，荧光的分布，可以探测粒子的种类；从荧光的强弱，可以得知粒子的浓度以及温度；利用其空间分辨性还能测量粒子的浓度场、温度场。 另外，激光诱导荧光测量还具有空间分辨率高（可达纳米量级）、响应速度快（可达纳秒量级，可对自由基等瞬态物质寿命进行检测）、灵敏度高（探测下限最高可达106个粒子/cm3）、干扰小、检测主动性大等突出优点。激光诱导荧光（LIF）2. LIF系统组成激光诱导荧光（LIF）2. LIF系统组成Ⅰ研究背景及意义激光诱导荧光（LIF）Ⅱ生物气溶胶传感系统（WIBS）Ⅲ装置及结果讨论Ⅳ生物气溶胶检测系统（WIBS）1. WIBS的组成和运行中心光学腔半导体激光器气溶胶进口两个检测通道两个氙灯光源荧光采集镜面生物气溶胶检测系统（WIBS）1. WIBS的组成和运行样本气溶胶层流进样系统激光束照射前向散射侧向散射触发氙灯（280nm）产生荧光（约10μs）荧光到达FL1、FL2形状尺寸触发氙灯（3650nm）产生荧光（约6μs）生物气溶胶检测系统（WIBS）2. 荧光采集 由两氙紫外脉冲诱导粒子产生本征荧光，通过采集镜面反射到检测部件，分束镜分束后由FL1和FL2收集检测，每个通道中包括光阑、球面镜。如图ZEMAX射线所示。进入检测通道的荧光通过带通滤波器引导粒子到达小型PMT模块的光电阴极。生物气溶胶检测系统（WIBS）3. 荧光激发和发射带 Xe1输出280nm峰值波长激发的结果和色氨酸生物荧光基团的吸收峰很符合。Xe2产生一个365nm的峰值，很接近另一种重要生物荧光基团的最大吸收峰。生物气溶胶检测系统（WIBS）3. 荧光激发和发射带 FL1要求检测正好与色氨酸的荧光光谱最大值重合的荧光，即：大约在300-420nm之间，峰值在350nm处。当结合光电倍增管的光电阴极响应时，检测带可从320nm延伸至600 nm。同样地，FL2针对的是NADH的发射带，即：在400-600 nm之间，峰值在450 nm，检测带可从420nm延伸至600 nm。Ⅰ研究背景及意义激光诱导荧光（LIF）Ⅱ生物气溶胶传感系统（WIBS）Ⅲ装置及结果讨论Ⅳ装置及结果讨论 需要要改进的是： 将最大粒子的分析速度提高到500/s，样品的流速增加至1L/min，尽可能缩短检测低浓度生物气溶胶的响应时间。由于紫外射线