专利名称：上转换发光颗粒多参数检测系统和方法
技术领域：
本发明涉及上转换发光，特别是一种上转换发光颗粒多参数检测系统和方法。 本发明通过同时接收上转换发光颗粒的透射光、散射光和上转换发光来确定上转换发光 悬浊液的浊度和浓度，以实现对上转换发光颗粒的光学特性的快速、客观、准实时甚至 实时检测。
背景技术：
红外上转换发光材料(Up-Converting Phosphor，以下简称为UCP)是由稀土元素
掺杂于晶体的晶格中构成的纳米级颗粒，故又称为上转换发光颗粒(简称为UCP颗粒)， 它在红外光(波长> 780nm)激发下发射可见光(波长为475-670nm)，它在三维立体显 示、红外探测、生物荧光示踪、防伪等诸多方面具有广泛的应用前景。在对UCP颗粒 进行一系列表面修饰与活化后，可将其作为生物标记物与多种生物活性分子相结合，以 其独特的上转换发光特性指示生物活性分子之间高敏感特异性的识别。当UCP颗粒作为 生物标记物时，通过检测其上转换发光强度，可得到与其相结合的生物物质的浓度。因 此，为了准确得到生物物质的浓度，必须把握和控制UCP颗粒在特定浓度和浊度下的上 转换发光强度特性。UCP颗粒检测系统通过检测UCP悬浊液的散射光、透射光及上转换 发光强度实现。在先技术1 “激光浊度仪”(申请号200920099825.8)中，定量检测悬浊液的散 射光和/或透射光强度，实现对其浊度的检测，此检测方法只能得到悬浊液的浊度值， 不能直接检测UCP颗粒的上转换发光特性及浓度；采用高亮度的激光作为光发射器，使 浊度仪的信噪比大大提高，全面提高了仪器的稳定性，但无法处理光源的波动所引起的 信号的波动，且该浊度仪采用透射光信号作为检测信号，线性度较差，灵敏度较低。在先技术2 “双散射光浊度仪”(申请号01253067.0)中，采用双散射光通道 差动输出作为测量值，使干扰电信号噪声相互抵消，提高了信噪比，但是其采用灯作为 光源，由于灯发出的光多在可见光范围内，在检测有色样品时容易被色度影响，不能检 测带色样品。

发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提出一种上转换发光颗粒多 参数检测系统和方法，该检测系统应具有敏感性高、可靠性高、稳定性好、结构简单、 易于装校、且成本较低、对操作人员要求低等优点。本发明是基于上转换发光理论、Lambert-Beer定理和光散射理论，对UCP悬浊 液的浊度和浓度进行检测的。检测原理是UCP悬浊液的上转换发光强度与以下因素有关1.激发光强度I。；2.UCP悬浊液单位体积内的UCP颗粒数量N，即UCP悬浊液浓度；
3.UCP颗粒上转换发光效率n。当入射的激发光强度满足激发阈值条件且激发光强度Itl和上转换发光效率η — 定时，UCP悬浊液浓度一定的悬浊液的上转换发光强度趋于一个定值；即UCP悬浊液的 浓度越高，其上转换发光强度越大。测量区内UCP颗粒的总含量M与测量区的容量V和UCP悬浊液浓度N存在比 例关系，即M VXN,(1)在满足Ici与η恒定的条件后，上转换发光强度I,。满足如下关系L90. oc Μ VXN.(2)由Lambert-Beer定理可知，一束强度为L、波长为λ的单色平行光入射到含有 无序而均勻分布的被测颗粒群介质时，由于颗粒对光的散射和吸收作用，透射光的强度 将受到衰减，其衰减程度与颗粒的大小和浓度相关，这就为颗粒检测提供了一个尺度。 透射光的强度V为I0. = Κ0Ι0ε_Κτ,(3)沿90°方向的总散射光强度I9Q。为190。= K1I0 τ e_KT，(4)在低浊度时，沿90°方向的散射光强度为I90. = K1I0 τ e_KT oc K1I0 τ (5)高浊度时，散射光强度和透射光强度比(比浊法，简称为散透比)为
Ι ==K2T
/0。 KJ0e τ,(5)其中I。为入射光强度；τ为浊度，正比于单位体积中悬浮物的含量；K为与测量区域有关的系数；K0, K1, K2为与光电探测器的光电转换效率有关的系数。由公式(5)和式(6)可知，在低浊度时，散射光强信号与浊度之间有较好的线性 关系，高浊度时散透比与浊度之间有较好的线性关系，因此，在低浊度和高浊度时分别 采用(5)式和式(6)，能够得到较宽的线性范围，如图1所示，得出O 、浊度范围内 的拟合曲线，如图1所示，该曲线以浊度τ。作为分界线，在低于该浊度时用式(5)进行 拟合，高于该浊度时用式(6)进行拟合。本发明的技术解决方案如下一种上转换发光颗粒多参数检测系统，特点在于其构成包括照明单元、样品 池、功率检测单元、透射光检测单元、散射光检测单元、上转换发光检测单元、功率检 测单元前置放大电路、透射光检测单元前置放大电路、散射光检测单元前置放大电路、 控制与数据采集单元和数据处理单元所述的照明单元由激光器、准直镜、分色镜、柱面镜组成，所述的激光器发出 的激光经所述的准直镜变成平行光束，该平行光束经所述的分色镜分成反射光束和透射 光束，所述的反射光束经柱面镜形成一定尺寸、形状的激发光束照射所述的样品池；在所述的透射光束方向设置所述的功率检测单元；所述的功率检测单元沿透射光束方向依次由第一滤光片、第一聚焦镜、第一小 孔光阑和第一光电探测器组成；所述的样品池由比色皿和比色皿槽组成；所述的比色皿是透明的，用于装设待 测的上转换发光悬浊液，简称为UCP悬浊液；该比色皿位于所述的激发光束的光路中， 所述的激发光束照射所述的比色皿的待测的UCP悬浊液后形成透射光、散射光和上转换 发光；在所述的比色皿的透射光方向设置所述的透射光检测单元，该透射光检测单元 沿透射光方向依次由第二滤光片、第二聚焦镜、衰减片、第二小孔光阑和第二光电探测 器组成；在所述的比色皿的上方设置所述的散射光检测单元，该散射光检测单元依次由 第三聚焦镜、第三滤光片、第四聚焦镜、第三小孔光阑和第三光电探测器组成；在所述的比色皿的下方设置所述的上转换发光检测单元，该上转换发光检测单 元沿所述的上转换发光方向依次由第四聚焦镜、第五聚焦镜、第四小孔光阑和光电倍增 管组成；第一光电探测器输出的电信号经所述的功率检测单元前置放大电路后输出的电 信号、第二光电探测器输出的电信号经所述的透射光检测单元前置放大电路后输出的电 信号、所述的第三光电探测器输出的电信号经所述的散射光检测单元前置放大电路后输 出的电压信号和所述的光电倍增管输出的电信号一起经所述的控制与数据采集单元采 集，实现A/D转换后送入所述的数据处理单元进行数据处理，将被测UCP悬浊液的参数 显示、存储或输出；所述的检测系统在测量前应进行必要的调整和标定。所述的透射光检测单元、散射光检测单元和上转换发光检测单元集合在同一个 腔体中。所述的散射光检测单元和上转换发光检测单元的光路位置可以互换，唯一的要 求是所述的散射光检测单元和上转换发光检测单元的光路互不干扰且垂直于所述的激发 光束并通过所述的比色皿的平面内。所述的第一滤光片、第二滤光片、第三滤光片为长通型滤光片，只透过所述的 激光器发射的红外光，用于滤除杂光。所述的第一小孔光阑、第二小孔光阑、第三小孔光阑、第四小孔光阑用于限定 收集光束的孔径和立体角，限定探测器的接收面积以保证光束的孔径小于或等于探测器 的感光面积。所述的调整和标定的方法，包括如下步骤(一 )电路参数的确定①将浓度为2.0mg/ml的标准UCP悬浊液样品震荡摇勻后，用移液器取一定量 的标准UCP悬浊液样品放入比色皿，开启所述的激光器，所述的激发光束照射所述的 比色皿，分别调节功率检测单元和散射光检测单元前置放大电路的电阻该前置放大电 路由电流转电压和信号放大两级电路组成，调整一级放大电路的可调电阻，使一级电压 的输出为0.5 IV;调整二级放大电路的可调电阻，使一级输出电压经二级放大后输出为9.5V(略小于输出饱和值10V)，固定此时各电阻值；调节上转换发光光路光电倍增 管所加的偏置电压(0 5V可调)，以确定光电倍增管工作时的放大倍数，使输出电压 9.5V(略小于输出饱和值10V)，固定此时的偏置电压值；②取一定量的零浊度水注入比色皿中，开启所述的激光器，所述的激发光束照 射所述的比色皿，调整透射光检测单元前置放大电路的电阻调整一级放大电路的可调 电阻，使一级电压的输出为0.5 IV;调整二级放大电路的可调电阻，使一级输出电压 经二级放大后输出为9.5V，固定此时各电阻值；( 二 )散射光路和透射光路的标定测量①配制一系列已知浊度值τ π τ2，…，Ti,…，τ t的福尔马胼的标准溶液；②将浊度为T1的标准溶液震荡摇勻后用移液器取一定量并放入比色皿中，开 启所述的激光器，所述的激发光束照射所述的比色皿，对各采集通道连续采集30秒，每 个通道有M个数据，第一光电探测器检测光源的功率、第二光电探测器收集前向透射光 Icr、第三光电探测器收集测量区的侧向散射光19(1。，各路信号分别经功率检测单元前置 放大电路、透射光检测单元前置放大电路、散射光检测单元前置放大电路放大后经所述 的控制与数据采集单元采集，实现A/D转换后得到具有浊度值τ工的标准悬浊液所对应 的功率检测单元采集的原始数据Ρμ』]、散射光检测单元采集的原始数据Sc^1Ij]和透射光 检测单元采集的原始数据Tc^1Ij],送入所述的数据处理单元进行数据处理，其中j = l， 2，3，…，M, j为30秒采样时间内所采集数据的序数，M为30秒采样时间内各个检测 单元所采集数据的总次数；③改变所述的比色皿中福尔马胼标准溶液的浊度值依次为τ 2，…，Ti, ...xt, 按步骤②重复进行测量，得到与每一种标准浊度的UCP悬浊液相对应的功率检测单元采 集的原始数据Pcmlj]、散射光检测单元采集的原始数据ScmIj]和透射光检测单元采集的原 始数据Τ。τι ]，其中i = 1，2，…，t；(四)对比较样品零浊度水进行测量改变所述的比色皿中的标准样品为比较样品零浊度水，开启所述的激光器，所 述的激发光束照射所述的比色皿，对各采集通道连续采集30秒，每个通道有M个数据， 第一光电探测器检测光源的功率、第二光电探测器收集前向透射光V、第三光电探测器 收集测量区的侧向散射光19(1。，用光电倍增管收集上转换发光强度L9cr，得到零浊度水的 功率检测单元采集的原始数据Zhlj]、散射光检测单元采集的原始数据zsm]、透射光检 测单元采集的原始数据ZT』]和上转换发光检测单元采集的原始数据ZF』]，其中j = 1， 2，3，…，M ；(五)数据处理①为了避免光源的微小波动所引起的被测量的较大偏移，将浊度为T1的标准 溶液所对应的透射光检测单元采集的原始数据TcmIj]和散射光检测单元采集的原始数据 ScmIj]分别相应除以功率检测单元采集的原始数据Ρτι ]，得到消除光源影响后的数据 T1 τ ] = T0 τ 昍/P。, ,D']和 S1 τ 旧]=S0 τ ,IjVP0 τ ]；②数据平滑滤波对消除光源影响后的数据Τ1τι ]和SlT1|j]用快速傅里叶变换 方法进行滤波，得到滤波后的数据τ』]和S2iiQ]；③为了保证检测结果的稳定性，分别将上述滤波后的数据在检测时间内求平均，得到浊度为T1的标准溶液所对应的透射平均值Τ3τι = {Τ2τι[1]+Τ2τι[2]+...+Τ2τι[)·]...+Τ2τι[Μ]}/Μ，散射平均值S3ti = {S2T1[l]]+S2T1[2]+...+S2T1|j]...+S2T1[M]}/M ；④对比较样品零浊度水的多次测量值求平均，得到所对应的透射平均值ZTc^P 散射平均值ZStl,为了消除比色皿和比较样品的影响，将标准样品的透射平均值Τ3τι和散 射平均值S3ti与比较样品相应的平均值ZTr ZS0之间的差值Ττι = T311-ZT0和Sti = S3ti-ZS0 作为测量值；(六)制作浊度标准工作曲线根据标准浊度值与散射、散透比的具体测量值，制作悬浊液的散射光强度或散 透比与其浊度的定标曲线。所述的一定量视所述的比色皿的容积而定，为5 30ml。利用上述上转换发光颗粒多参数检测系统进行上转换发光颗粒多参数测量的方 法，包括如下测量步骤(一 )打开激光器，预热30分钟；( 二)上转换发光的标定测量①将待测UCP颗粒配制成具有一系列浓度值N1, N2,…，N1, ...Nk的标准UCP
悬浊液；②先将所述的浓度为N1的标准UCP悬浊液充分震荡摇勻后用移液器取一定量并 置于所述的比色皿中，开启所述的激光器，所述的激发光束照射所述的比色皿，用光电 倍增管收集30秒内的上转换发光强度I,。，第一光电探测器检测相应的光源功率，分别 通过后续的放大和A/D转换后，得到具有浓度值N1的标准UCP悬浊液在30s内的上转 换发光检测单元采集的原始数据F_|j]和功率检测单元采集的原始数据P_|j]，其中j = 1，2，3，…，M，j为30s采样时间内所采集数据的序数，M为30s采样时间内各个检测 单元所采集数据的总次数；③改变所述的比色皿中标准UCP颗粒悬浊液的浓度值依次为N2,…，N1, ...Nk, 按步骤②重复进行测量，得到与每一种标准浓度的UCP颗粒悬浊液相对应的上转换发 光检测单元采集的原始数据F_|j]和功率检测单元采集的原始数据P_D_]，其中i = 2， 3, ..., k, j = 1, 2，3, ..., M ；④为了避免光源的微小波动所引起的被测量的较大偏移，将浓度为N1的标准 UCP悬浊液所对应的上转换发光单元采集的原始数据F_|j]除以功率检测单元采集的原始 数据PNlD_]，得到消除光源影响后的数据FiniU] = FoniDVP0N1D']；⑤数据平滑滤波对消除光源影响后的数据F1Nl|j]用快速傅里叶变换方法进行 滤波，得到滤波后的数据F2Nl|j]；⑥为了保证检测结果的稳定性，将上述滤波后的数据在检测时间内求平均，得 到浓度为N1的标准UCP颗粒悬浊液所对应的上转换发光平均值F3ni = {F2Ni[1]+F2Ni[2]]+...+F2NiD']...+F2Ni[M]}/M ；⑦改变所述的比色皿中标准样品为相应的溶剂，作为比较样品，按照上述步骤 ③④⑤⑥重复测量，得到该比较样品的上转换发光强度所对应的上转换发光平均值ZF3, 为了消除比色皿和比较样品的影响，将标准样品的上转换发光平均值F3ni与比较样品相应的平均值ZF3之间的差值Fni = F3ni-ZF3作为测量值；⑧将标准浓度值与上转换发光强度的测量值，建立0 Nk浓度范围内的上转换 发光强度Fni与UCP悬浊液标准浓度值N之间关系的浓度标准工作曲线；(三)对待测UCP悬浊液测量①将所需待测的UCP悬浊液震荡摇勻后用移液器取一定量并注入比色皿中，开 启所述的激光器，所述的激发光束照射所述的比色皿，连续采集30秒，每个通道采集到 M个数据，得到功率检测单元的原始数据P』]、透射光检测单元的原始数据％[)_]、散射 光检测单元的原始数据S』]和上转换发光单元的原始数据F』]，其中j = l，2，3，…， M, j为30秒采样时间内所采集数据的序数，M为30秒采样时间内各个检测单元所采集 数据的总次数；②消除光源影响T1Ij] = ToD']/PoD']'S1Ij] = SoD']/PoD']'F1D'] = FoDI/PoD']·③数据平滑滤波对Τ』]、S1D']^ F1Ij]用快速傅里叶变换方法进行滤波，得到 滤波后的数据T2|j]、S2D'] > F2D']；④对T2|j]、S2D']> F2Ij]分别求平均，得到透射平均值T3 = {T2[l]+T2[2]+...+T2|j]...+T2[M]}/M,散射平均值S3 = {S2[l]+S2[2]+...+S2D']...+S2[M]}/M,和上转换发光平均值F3 = {F2[l]+F2[2]+...+F2D']...+F2[M]}/M ；⑤改变所述的比色皿中标准样品为相应的溶剂，作为比较样品，按照上述步骤 ③④⑤⑥重复测量，得到该比较样品的透射光强度所对应的透射平均值ζτ3、散射光强度 所对应的散射平均值ZS3和上转换发光强度所对应的上转换发光平均值ZF3,⑥将T = T3-ZT3、S = S3_ZS3、F = F3-ZF3作为待测样品的测量值；⑦由所述的待测样品的测量值S或S/T与浊度标准工作曲线对比得到待测样品的 浊度，将待测样品的测量值F与浓度标准工作曲线对比，得到待测样品的浓度值。所述的一定量视所述的比色皿而定，为5 30ml。本发明与在先技术相比具有以下技术效果1.本发明UCP颗粒多参数检测系统同时检测样品的透射光、散射光和上转换发 光，可以同时获取样品的浊度和浓度的信息。2.本发明UCP颗粒多参数检测系统采用红外激光作为光源，不仅大大提高了信 噪比，而且不易受悬浊液中色度影响，可用于检测带色度的样品。3.本发明UCP颗粒多参数检测系统采用光源功率检测单元补偿光源的微小波动 所引起被测量的较大偏移，从而避免产生较大的测量误差。4.本发明UCP颗粒多参数检测系统检测其独特的上转换发光特性，检测具有高 度的敏感性、灵活性和稳定性。5.本发明UCP颗粒多参数检测系统采用不同角度接收散射和透射信号，在悬浊 液浊度较低时采用散射光检测方法，高浊度时采用比浊的方法，从而提高了检测动态范 围及整个测量区间的线性度；比浊法使得透射光和散射光测定时光程相同，光源变化对浊度检测的影响相同，可消除部分干扰，提高灵敏度。6.本发明UCP颗粒多参数检测系统将激发光路与透射光、散射光和上转换发光 三重接收光路集合在一起，结构简单，不但降低成本，而且有效减小仪器结构尺寸，降 低仪器安装、调试的难度，提高了系统的工作可靠性。


图1为悬浊液的散射光强度或散透比与其浊度的定标曲线示意图；图2为UCP悬浊液的上转换发光强度与其浓度的定标曲线示意图；图3为本发明UCP颗粒多参数检测系统结构框图；图4为本发明UCP颗粒多参数检测系统光路图；图5为本发明UCP颗粒多参数同时检测系统的数据处理流程图；图6为本发明实施例中采用的980nm滤光片的光谱透过率曲线图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但不应以此限定本发明的保 护范围。请参阅图3和图4，图3为本发明UCP颗粒多参数检测系统结构框图，图4为本 发明UCP颗粒多参数检测系统光路图。由图可见，本发明上转换发光颗粒多参数检测系 统的构成包括照明单元1、样品池2、功率检测单元3、透射光检测单元4、散射光检测单 元5、上转换发光检测单元6、功率检测单元前置放大电路7、透射光检测单元前置放大 电路8、散射光检测单元前置放大电路9、控制与数据采集单元10和数据处理单元11:所述的照明单元1由激光器101、准直镜102、分色镜104、柱面镜106组成，所 述的激光器101发出的激光经所述的准直镜102变成平行光束103，该平行光束103经所 述的分色镜104分成反射光束105和透射光束301，所述的反射光束105经柱面镜106后 形成一定尺寸、形状的激发光束201照射所述的样品池2;在所述的透射光束301方向设 置所述的功率检测单元3 ；所述的功率检测单元3沿透射光束301方向依次由第一滤光片302、第一聚焦镜 303、第一小孔光阑304和第一光电探测器305组成；所述的样品池2由比色皿203和比色皿槽202组成；所述的比色皿203是透明 的，用于装设待测的上转换发光悬浊液，简称为UCP悬浊液；该比色皿203位于所述的 激发光束201的光路中，所述的激发光束201照射所述的比色皿203的待测的UCP悬浊 液后形成透射光401、散射光501和上转换发光601 ；在所述的比色皿203的透射光401方向设置所述的透射光检测单元4，该透射光 检测单元4沿透射光401方向依次由第二滤光片402、第二聚焦镜403、衰减片404、第二 小孔光阑405和第二光电探测器406组成；在所述的比色皿203的上方设置所述的散射光检测单元5，该散射光检测单元5 依次由第三聚焦镜502、第三滤光片503、第四聚焦镜504、第三小孔光阑505和第三光电 探测器506组成；在所述的比色皿203的下方设置所述的上转换发光检测单元6，该上转换发光检测单元6沿所述的上转换发光601方向依次由第四聚焦镜602、第五聚焦镜603、第四小 孔光阑604和光电倍增管605组成；第一光电探测器305输出的电信号经所述的功率检测单元前置放大电路7输出的 电信号、第二光电探测器406输出的电信号经所述的透射光检测单元前置放大电路8输出 的电信号、所述的第三光电探测器406输出的电信号经所述的散射光检测单元前置放大 电路9后输出电压信号和所述的光电倍增管605输出的电信号一起经所述的控制与数据 采集单元10采集，实现A/D转换后送入所述的数据处理单元11进行数据处理，将被测 UCP悬浊液的参数显示、存储或输出；所述的检测系统还进行了必要的调整和标定。本实施例中所述的透射光检测单元4、散射光检测单元5和上转换发光检测单元 6集合在同一个腔体中。所述的散射光检测单元5和上转换发光检测单元6的光路位置可以互换，唯一的 要求是所述的散射光检测单元5和上转换发光检测单元6的光路互不干扰且垂直于所述的 激发光束201并通过所述的比色皿203的平面内。所述的第一滤光片、第二滤光片、第三滤光片为长通型滤光片，只透过所述的 激光器101发射的红外光，用于滤除杂光。本实施例中采用的980nm滤光片，其光谱透 过率曲线如图6所示。所述的第一小孔光阑、第二小孔光阑、第三小孔光阑、第四小孔光阑用于限定 收集光束的孔径和立体角，限定探测器的接收面积以保证光束的孔径小于或等于探测器 的感光面积。本实施例中所述激光器101为波长980nm的LD红外激光，经准直镜102准直聚焦为口径 4mmX 2mm的椭圆形光束，功率为70mW左右，激发上转换发光材料可发射541.5nm的 可见光。所述比色皿203为四通光比色皿，外形尺寸为12.4mm(L) X 12.4mm(W) X 45mm(H)， 内尺寸为IOmm(L) X IOmm(W)，即内部装液体时每IOmm高的体积为10ml。所述分色镜104镀有介质膜，对980nm光的透过率(45°入射角)为左右， 反射率为99%左右，与激光器输出光路呈45°角放置。所述透射光401和侧向散射光501为980nm的红外光，采用光电二极管(PD) 探测，其型号可以是日本滨松公司生产的S1223-01型；UCP颗粒发出的上转换发光 601为波长541.5nm的上转换光，在侧向接收，避免透射光的影响，可采用MPA224或 MPA224U型光电倍增管组件探测。所述滤光片302、402和503透过980nm红外光，强烈吸收可见光，用于滤除波 长在980nm以下的杂光。所述采集卡实现由模拟信号向数字信号的转变，需要至少4路A/D输入通道(单 端或者双端)和至少1路D/A输出通道，可以是USB7360系列多功能数据采集模块。所述前置放大器可以为LF353或LF412。在集成运放的正、负电源端加大的滤 波电容及并联0.01 -0.1 μ F的高频旁路电容。本发明上转换发光颗粒多参数检测系统的调整和标定的方法，包括如下步骤
(一)电路参数的确定①将浓度为2.0mg/ml的标准UCP悬浊液样品震荡摇勻后，用移液器取一定量 标准UCP悬浊液样品放入比色皿，开启所述的激光器，所述的激发光束201照射所述的 比色皿，分别调节功率检测单元和散射光检测单元前置放大电路的电阻该前置放大电 路由电流转电压和信号放大两级电路组成，调整一级放大电路的可调电阻，使一级电压 的输出为0.5 IV;调整二级放大电路的可调电阻，使一级输出电压经二级放大后输出 为9.5V(略小于输出饱和值10V)，固定此时各电阻值；调节上转换发光光路光电倍增 管所加的偏置电压(0 5V可调)，以确定光电倍增管工作时的放大倍数，使输出电压 9.5V(略小于输出饱和值10V)，固定此时的偏置电压值；②取一定量零浊度水注入比色皿中，开启所述的激光器，所述的激发光束201 照射所述的比色皿，调整透射光检测单元前置放大电路的电阻调整一级放大电路的可 调电阻，使一级电压的输出为0.5 IV;调整二级放大电路的可调电阻，使一级输出电 压经二级放大后输出为9.5V，固定此时各电阻值；( 二 )散射光路和透射光路的标定测量①配制一系列已知浊度值τ ρ τ2，…，Ti,…，τ t的福尔马胼的标准溶液；②将浊度为τ工的标准溶液震荡摇勻后用移液器分别取一定量如IOml放入比色 皿中，开启所述的激光器，所述的激发光束201照射所述的比色皿，对各采集通道连续 采集30秒，每个通道有M个数据，第一光电探测器305检测光源的功率、第二光电探测 器401收集前向透射光I。。、第三光电探测器506收集测量区的侧向散射光I9tl。，各路信号 分别经功率检测单元前置放大电路7、透射光检测单元前置放大电路8、散射光检测单元 前置放大电路9放大后经所述的控制与数据采集单元10采集，实现A/D转换后得到具有 浊度值T1的标准悬浊液所对应的功率检测单元采集的原始数据Ρ。』]、散射光检测单元 采集的原始数据Sc^1Ij]和透射光检测单元采集的原始数据Tcit1IJ],送入所述的数据处理 单元11进行数据处理，其中j = l，2，3，…，M，j为30秒采样时间内所采集数据的序 数，M为30秒采样时间内各个检测单元所采集数据的总次数；③改变所述的比色皿203中福尔马胼标准溶液的浊度值依次为τ2，…， T1, ...Tt,按步骤②重复进行测量，得到与每一种标准浊度的UCP悬浊液相对应的功率 检测单元采集的原始数据PmH散射光检测单元采集的原始数据ScmIj]和透射光检测单 元采集的原始数据Τ。τι[Π，其中i=l，2，…，t；(四)对比较样品零浊度水进行测量改变所述的比色皿中的标准样品为比较样品零浊度水，开启所述的激光器，所 述的激发光束201照射所述的比色皿，对各采集通道连续采集30秒，每个通道有M个数 据，第一光电探测器305检测光源的功率、第二光电探测器401收集前向透射光Icr、第 三光电探测器506收集测量区的侧向散射光19(|。，用光电倍增管605收集上转换发光强度 I,。，得到零浊度水的功率检测单元采集的原始数据ZPciIjL散射光检测单元采集的原始 数据Z&lj]、透射光检测单元采集的原始数据ZTtlIj]和上转换发光检测单元采集的原始数 据 ZF。|j]，其中 j = 1，2，3，…，M ；(五)数据处理，其流程参见图5①为了避免光源的微小波动所引起的被测量的较大偏移，应将浊度为T1的标准溶液所对应的透射光检测单元采集的原始数据TcmIj]和散射光检测单元采集的原始数 据ScmIj]分别相应除以功率检测单元采集的原始数据Ρτι ]，得到消除光源影响后的数据 T1 τ ] = T0 τ 昍/P。, ,D']和 S1 τ 旧]=S0 τ ,IjVP0 τ ]；②数据平滑滤波对消除光源影响后的数据Τ1τι ]和SlT1|j]用快速傅里叶变换 方法进行滤波，得到滤波后的数据Τ2τιυ]和S211D']；③为了保证检测结果的稳定性，分别将上述滤波后的数据在检测时间内求平 均，得到浊度为T1的标准溶液所对应的透射平均值Τ3τι = {Τ2τι[1]+Τ2τι[2]+...+Τ2τι[)·]...+Τ2τι[Μ]}/Μ，散射平均值S3ti = {S2T1[l]]+S2T1[2]+...+S2T1|j]...+S2T1[M]}/M ；④对比较样品零浊度水的多次测量值求平均，得到所对应的透射平均值ZTc^P 散射平均值zsM，为了消除比色皿和比较样品的影响，将标准样品的透射平均值Τ3τι和 散射平均值S3ti与比较样品相应的平均值ZTp ZStl之间的差值Ττι = T3ti-ZTc^P Sti = S3ti-ZSci作为测量值；(六)制作浊度标准工作曲线根据标准浊度值与散射、散透比的具体测量值，制作悬浊液的散射光强度或散 透比与其浊度的定标曲线，如图1所示。利用本发明上转换发光颗粒多参数检测系统进行上转换发光颗粒多参数测量的 方法，包括如下测量步骤(一 )打开激光器，预热30分钟；( 二)上转换发光的标定测量①将待测UCP颗粒配置具有一系列浓度值N1, N2,…，N1, ...Nk的标准UCP悬
浊液；②先将所述的浓度为N1的标准UCP悬浊液充分震荡摇勻后用移液器取一定量置 于所述的比色皿203中，开启所述的激光器，所述的激发光束201照射所述的比色皿，用 光电倍增管605收集30秒内的上转换发光强度L9cr，第一光电探测器305检测相应的光源 功率，分别通过后续的放大和A/D转换后，得到具有浓度值N1的标准UCP悬浊液在30s 内的上转换发光检测单元采集的原始数据F_|j]和功率检测单元采集的原始数据Ρ_[) ， 其中j = l，2，3，…，M，j为30s采样时间内所采集数据的序数，M为30s采样时间内 各个检测单元所采集数据的总次数；③改变所述的比色皿203中标准UCP颗粒悬浊液的浓度值依次为N2,…， N1, ...Nk,按步骤②重复进行测量，得到与每一种标准浓度的UCP颗粒悬浊液相对应的 上转换发光检测单元采集的原始数据F_|j]和功率检测单元采集的原始数据P_D_]，其中i =2，3，…，i，...k，j = 1，2，3，…，M ；④为了避免光源的微小波动所引起的被测量的较大偏移，应将浓度为Ni的标准 UCP悬浊液所对应的上转换发光单元采集的原始数据F_|j]除以功率检测单元采集的原始 数据PNlD_]，得到消除光源影响后的数据FiniU] = FoniDVP0N1D']；⑤数据平滑滤波对消除光源影响后的数据F1Nl|j]用快速傅里叶变换方法进行 滤波，得到滤波后的数据F2Nl|j]；⑥为了保证检测结果的稳定性，将上述滤波后的数据在检测时间内求平均，得到浓度为N1的标准UCP颗粒悬浊液所对应的上转换发光平均值F3ni = {F2Ni[1]+F2Ni[2]]+...+F2NiD']...+F2Ni[M]}/M ；⑦改变所述的比色皿中标准样品为相应的溶剂，作为比较样品，按照上述步骤 ③④⑤⑥重复测量，得到该比较样品的上转换发光强度所对应的上转换发光平均值ZF3, 为了消除比色皿和比较样品的影响，将标准样品的上转换发光平均值F3ni与比较样品相应 的平均值ZF3之间的差值Fni = F3ni-ZF3作为测量值；⑧将标准浓度值与上转换发光强度各具体测量值进行拟合，建立UCP悬浊液的 上转换发光强度与其浓度的定标曲线，如图2所示。(三)对待测UCP悬浊液测量①将所需待测的UCP悬浊液震荡摇勻后用移液器取一定量注入比色皿中，开启 所述的激光器，所述的激发光束201照射所述的比色皿，连续采集30秒，每个通道采集 到M个数据，得到功率检测单元的原始数据Ρ。']、透射光检测单元的原始数据Τ』]、 散射光检测单元的原始数据S』]和上转换发光单元的原始数据FtlIj],其中j = l，2， 3，…，M, j为30秒采样时间内所采集数据的序数，M为30秒采样时间内各个检测单 元所采集数据的总次数；②消除光源影响T1D'] = ToD']/PoD']'S1D'] = SoD']/PoD']'F1D'] = FoDI/PoD']·③数据平滑滤波对Τ』]、S1D']^ F1Ij]用快速傅里叶变换方法进行滤波，得到 滤波后的数据T2|j]、S2D'] > F2D']；④对T2|j]、S2D']> F2Ij]分别求平均，得到透射平均值T3 = {T2[l]+T2[2]+...+T2|j]...+T2[M]}/M,散射平均值S3 = {S2[l]+S2[2]+...+S2D']...+S2[M]}/M,和上转换发光平均值F3 = {F2[l]+F2[2]+...+F2D']...+F2[M]}/M ；⑤改变所述的比色皿中标准样品为相应的溶剂，作为比较样品，按照上述步骤 ③④⑤⑥重复测量，得到该比较样品的透射光强度所对应的透射平均值ζτ3、散射光强度 所对应的散射平均值ZS3和上转换发光强度所对应的上转换发光平均值ZF3,⑥将T = T3-ZT3、S = S3_ZS3、F = F3-ZF3作为待测样品的测量值；⑦由所述的待测样品的测量值S或S/T与浊度标准工作曲线对比得到待测样品的 浊度，将待测样品的测量值F与浓度标准工作曲线对比，得到待测样品的浓度值。实验表明，本发明的特点在于本发明UCP颗粒多参数同时检测系统同时检测样品的透射光、散射光和上转换 发光，可同时获得待测样品的浊度和浓度信息；采用红外激光作为光源，不仅大大提高了信噪比，而且不易受悬浊液中色度影 响，可用于检测带色度的样品；采用光源功率检测单元补偿光源的微小波动所引起被测量的较大偏移，从而避 免产生较大的测量误差；检测UCP颗粒独特的上转换发光特性，检测具有高度的敏感性、灵活性和稳定性；采用不同角度接收散射光信号和透射光信号，在悬浊液浊度较低时采用散射光 检测方法，浊度较高时采用比浊的方法，从而提高了检测动态范围及整个测量区间的线 性度；比浊法使得透射光和散射光测定时光程相同，光源变化对浊度检测的影响相 同，可消除部分干扰，提高灵敏度。将激发光路与透射光、散射光和上转换发光三重接收光路集合在同一个腔体， 结构简单，不但降低成本，而且有效减小仪器结构尺寸，降低仪器安装、调试的难度， 提高了系统的工作可靠性。总之，本发明具有敏感性高、可靠性高、稳定性好、结构简单、易于装校、且 成本较低、对操作人员要求低等优点。
权利要求
1.一种上转换发光颗粒多参数检测系统，特征在于其构成包括照明单元(1)、样品池 (2)、功率检测单元(3)、透射光检测单元(4)、散射光检测单元(5)、上转换发光检测单 元(6)、功率检测单元前置放大电路(7)、透射光检测单元前置放大电路(8)、散射光检 测单元前置放大电路(9)、控制与数据采集单元(10)和数据处理单元(11)所述的照明单元(1)由激光器(101)、准直镜(102)、分色镜(104)、柱面镜(106) 组成，所述的激光器(101)发出的激光经所述的准直镜(102)后变成平行光束(103)，该 平行光束(103)经所述的分色镜(104)分成反射光束(105)和透射光束(301)，所述的反 射光束(105)经柱面镜(106)后形成一定尺寸、形状的激发光束(201)照射所述的样品池 (2)；在所述的透射光束(301)方向设置所述的功率检测单元(3)；所述的功率检测单元(3)沿透射光束(301)方向依次由第一滤光片(302)、第一聚焦 镜(303)、第一小孔光阑(304)和第一光电探测器(305)组成；所述的样品池(2)由比色皿(203)和比色皿槽(202)组成；所述的比色皿(203)是 透明的，用于装设待测的样品；该比色皿(203)位于所述的激发光束(201)的光路中，所 述的激发光束(201)照射所述的比色皿(203)的待测的样品后形成透射光(401)、散射光 (501)和上转换发光(601)；在所述的比色皿(203)的透射光(401)方向设置所述的透射光检测单元(4)，该透射 光检测单元(4)沿透射光(401)方向依次由第二滤光片(402)、第二聚焦镜(403)、衰减 片(404)、第二小孔光阑(405)和第二光电探测器(406)组成；在所述的比色皿(203)的一方设置所述的散射光检测单元(5)，该散射光检测单元 (5)依次由第三聚焦镜(502)、第三滤光片(503)、第四聚焦镜(504)、第三小孔光阑 (505)和第三光电探测器(506)组成；在所述的比色皿(203)的另一方设置所述的上转换发光检测单元(6)，该上转换发 光检测单元(6)沿所述的上转换发光(601)方向依次由第四聚焦镜(602)、第五聚焦镜 (603)、第四小孔光阑(604)和光电倍增管(605)组成；第一光电探测器(305)输出的电信号经所述的功率检测单元前置放大电路(7)输出的 电信号、第二光电探测器(406)输出的电信号经所述的透射光检测单元前置放大电路(8) 输出的电信号、所述的第三光电探测器(406)输出的电信号经所述的散射光检测单元前 置放大电路(9)后输出电压信号和所述的光电倍增管(605)输出的电信号一起经所述的控 制与数据采集单元(10)采集，实现A/D转换后送入所述的数据处理单元(11)进行数据 处理，将被测UCP悬浊液的参数显示、存储或输出； 所述的检测系统还进行了必要的调整和标定。
2.根据权利要求1所述的上转换发光颗粒多参数检测系统，其特征在于所述的透射光 检测单元(4)、散射光检测单元(5)和上转换发光检测单元(6)集合在同一个腔体中。
3.根据权利要求1所述的上转换发光颗粒多参数检测系统，其特征在于所述的散射 光检测单元(5)和上转换发光检测单元(6)的光路位置可以互换，唯一的要求是所述的散 射光检测单元(5)和上转换发光检测单元(6)的光路互不干扰且垂直于所述的激发光束 (201)并通过所述的比色皿(203)的平面内。
4.根据权利要求1所述的上转换发光颗粒多参数检测系统，其特征在于所述的第一滤 光片、第二滤光片、第三滤光片为长通型滤光片，只透过所述的激光器(101)发射的红外光，用于滤除杂光。
5.根据权利要求1所述的上转换发光颗粒多参数检测系统，其特征在于所述的第一小 孔光阑、第二小孔光阑、第三小孔光阑、第四小孔光阑用于限定收集光束的孔径和立体 角，限定探测器的接收面积以保证光束的孔径小于或等于探测器的感光面积。
6.根据权利要求1所述的上转换发光颗粒多参数检测系统，其特征在于所述的调整和 标定的方法，包括如下步骤(一)电路参数的确定①将浓度为2.0mg/ml的标准UCP悬浊液样品震荡摇勻后，用移液器取一定量的标 准UCP悬浊液样品放入比色皿，开启所述的激光器，所述的激发光束(201)照射所述的 比色皿，分别调节功率检测单元和散射光检测单元前置放大电路的电阻该前置放大电 路由电流转电压和信号放大两级电路组成，调整一级放大电路的可调电阻，使一级电压 的输出为0.5 IV;调整二级放大电路的可调电阻，使一级输出电压经二级放大后输出 为9.5V，固定此时各电阻值；调节上转换发光光路光电倍增管所加的偏置电压，以确定 光电倍增管工作时的放大倍数，使输出电压9.5V，固定此时的偏置电压值；②取一定量的零浊度水注入比色皿中，开启所述的激光器，所述的激发光束(201) 照射所述的比色皿，调整透射光检测单元前置放大电路的电阻调整一级放大电路的可 调电阻，使一级电压的输出为0.5 IV;调整二级放大电路的可调电阻，使一级输出电 压经二级放大后输出为9.5V，固定此时各电阻值；(二)散射光路和透射光路的标定测量①配制一系列已知浊度值T1,τ2，…，Ti,…，、的福尔马胼的标准溶液；②将浊度为τ工的标准溶液震荡摇勻后用移液器取一定量放入比色皿中，开启所述的 激光器，所述的激发光束(201)照射所述的比色皿，对各采集通道连续采集30秒，每个 通道有M个数据，第一光电探测器(305)检测光源的功率、第二光电探测器(401)收集 前向透射光V、第三光电探测器(506)收集测量区的侧向散射光I9tl。，各路信号分别经功 率检测单元前置放大电路(7)、透射光检测单元前置放大电路(8)、散射光检测单元前置 放大电路(9)放大后经所述的控制与数据采集单元(10)采集，实现A/D转换后得到具有 浊度值T1的标准悬浊液所对应的功率检测单元采集的原始数据Ρ。』]、散射光检测单元 采集的原始数据Sc^1Ij]和透射光检测单元采集的原始数据Tcit1IJ],送入所述的数据处理 单元(11)进行数据处理，其中j = l，2，3，…，M，j为30秒采样时间内所采集数据的 序数，M为30秒采样时间内各个检测单元所采集数据的总次数；③改变所述的比色皿(203)中福尔马胼标准溶液浊度值依次为τ2，…，Ti, ...xt, 按步骤②重复进行测量，得到与每一种标准浊度的UCP悬浊液相对应的功率检测单元采 集的原始数据Pcmlj]、散射光检测单元采集的原始数据ScmIj]和透射光检测单元采集的原 始数据Τ。τι[)']，其中i = 1，2，…，t；(四)对比较样品零浊度水进行测量改变所述的比色皿中的标准样品为比较样品零浊度水，开启所述的激光器，所述 的激发光束(201)照射所述的比色皿，对各采集通道连续采集30秒，每个通道有M个 数据，第一光电探测器(305)检测光源的功率、第二光电探测器(401)收集前向透射光 I。。、第三光电探测器(506)收集测量区的侧向散射光19(|。，用光电倍增管(605)收集上转换发光强度L9cr，得到零浊度水的功率检测单元采集的原始数据ZPciIjL散射光检测单元 采集的原始数据ZS』]、透射光检测单元采集的原始数据ZTtlIj]和上转换发光检测单元采 集的原始数据ZFQ|j]，其中j = l，2，3，…，M ；(五)数据处理①为了避免光源的微小波动所引起的被测量的较大偏移，应将浊度为T1的标准溶液 所对应的透射光检测单元采集的原始数据TcmIj]和散射光检测单元采集的原始数据ScmIj] 分别相应除以功率检测单元采集的原始数据Ρτι ]，得到消除光源影响后的数据Τ1τι[)_]= τοτι ·]/Ρ。τι ]和 S111D'] = S011DVPc1D']；②数据平滑滤波对消除光源影响后的数据τ1τι ]和s1T1|j]用快速傅里叶变换方法 进行滤波，得到滤波后的数据τ2τιυ]和s2T1|j]；③为了保证检测结果的稳定性，分别将上述滤波后的数据在检测时间内求平均，得 到浊度为τ ,的标准溶液所对应的透射平均值 Τ3τι = {Τ2τι[1]+Τ2τι[2]+...+Τ2τι[)·]...+Τ2τι[Μ]}/Μ，散射平均值 S3ti = {S2T1[l]]+S2T1[2]+...+S2T1|j]...+S2T1[M]}/M;④对比较样品零浊度水的多次测量值求平均，得到所对应的透射平均值ZTtl和散射 平均值ZSM，为了消除比色皿和比较样品的影响，将标准样品的透射平均值Τ3τι和散射平 均值S3ti与比较样品相应的平均值ZTc^ ZS0之间的差值Ττι = T311-ZT0和Sti = S3ti-ZSq作为测量值；(六)制作浊度标准工作曲线根据标准浊度值与散射、散透比的具体测量值，制作悬浊液的散射光强度或散透比 与其浊度的定标曲线。
7.根据权利要求6所述的上转换发光颗粒多参数检测系统，其特征在于所述的一定量 为5 30ml ο
8.利用权利要求1所述的上转换发光颗粒多参数检测系统进行上转换发光颗粒多参数 测量的方法，其特征在于包括如下测量步骤(一)打开激光器，预热30分钟；(二)上转换发光的标定测量①将待测UCP颗粒配制成具有一系列浓度值N1,N2,…，N1, ...Nk的标准UCP悬 浊液；②先将所述的浓度为N1的标准UCP悬浊液充分震荡摇勻后用移液器取一定量置于所 述的比色皿(203)中，开启所述的激光器，所述的激发光束(201)照射所述的比色皿，用 光电倍增管(605)收集30秒内的上转换发光强度I_9Q。，第一光电探测器(305)检测相应 的光源功率，分别通过后续的放大和A/D转换后，得到具有浓度值N1的标准UCP悬浊 液在30s内的上转换发光检测单元采集的原始数据F_|j]和功率检测单元采集的原始数据 P0NiD']'其中j = l，2，3，…，M，j为30s采样时间内所采集数据的序数，M为30s采 样时间内各个检测单元所采集数据的总次数；③改变所述的比色皿(203)中标准UCP颗粒悬浊液的浓度值依次为N2,…， N1, ...Nk,按步骤②重复进行测量，得到与每一种标准浓度的UCP颗粒悬浊液相对应的 上转换发光检测单元采集的原始数据F_|j]和功率检测单元采集的原始数据P_D_]，其中i=2，3，…，i，...k，j = 1，2，3，…，M ；④为了避免光源的微小波动所引起的被测量的较大偏移，应将浓度为N1的标准UCP 悬浊液所对应的上转换发光单元采集的原始数据F_|j]除以功率检测单元采集的原始数据 PniD']'得到消除光源影响后的数据F1Nl|j] = FoniDVP0N1D']；⑤数据平滑滤波对消除光源影响后的数据F1Nl|j]用快速傅里叶变换方法进行滤 波，得到滤波后的数据F2Nl|j];⑥为了保证检测结果的稳定性，将上述滤波后的数据在检测时间内求平均，得到浓 度为N1的标准UCP颗粒悬浊液所对应的上转换发光平均值F3ni = {F2NI[1]+F2NI[2]]+...+F2NiQ]...+F2Ni[M]}/M ；⑦改变所述的比色皿中标准样品为相应的溶剂，作为比较样品，按照上述步骤 ③④⑤⑥重复测量，得到该比较样品的上转换发光强度所对应的上转换发光平均值ZF3, 为了消除比色皿和比较样品的影响，将标准样品的上转换发光平均值F3ni与比较样品相应 的平均值ZF3之间的差值Fni = F3ni-ZF3作为测量值；⑧将标准浓度值与上转换发光强度各具体测量值进行拟合，建立UCP悬浊液上转换 发光强度与浓度关系的定标曲线；(三)对待测UCP悬浊液测量①将所需待测的UCP悬浊液震荡摇勻后用移液器取一定量注入比色皿中，开启所述 的激光器，所述的激发光束(201)照射所述的比色皿，连续采集30秒，每个通道采集到 M个数据，得到功率检测单元的原始数据P』]、透射光检测单元的原始数据％[)_]、散射 光检测单元的原始数据S』]和上转换发光单元的原始数据F』]，其中j = l，2，3，…， M, j为30秒采样时间内所采集数据的序数，M为30秒采样时间内各个检测单元所采集 数据的总次数；②消除光源影响 T1D'] = T0D']/PoD']' S1D'] = SoD']/PoD']' F1D'] = FoD']/PoD']·③数据平滑滤波对τ』]、S』]、F1Ij]用快速傅里叶变换方法进行滤波，得到滤波 后的数据 T2|j]、S2|j]、F2|j];④对T2|j]、S2Q]>F2|j]分别求平均，得到透射平均值 T3 = {T2[l]+T2[2]+...+T2|j]...+T2[M]}/M,散射平均值 S3 = {S2[l]+S2[2]+...+S2D']...+T2[M]}/M,和上转换发光平均值 F3 = {F2[l]+F2[2]+...+F2|j]...+T2[M]}/M ；⑤改变所述的比色皿中标准样品为相应的溶剂，作为比较样品，按照上述步骤 ③④⑤⑥重复测量，得到该比较样品的透射光强度所对应的透射平均值ZT3、散射光强度 所对应的散射平均值ZS3和上转换发光强度所对应的上转换发光平均值ZF3,⑥将T= T3-ZT3、S = S3-ZS3> F = F3-ZF3作为待测样品的测量值；⑦由所述的待测样品的测量值S或S/T与浊度标准工作曲线对比得到待测样品的浊 度，将待测样品的测量值F与浓度标准工作曲线对比，得到待测样品的浓度值。
9.根据权利要求8所述的上转换发光颗粒多参数测量的方法，其特征在于所述的一定量为5 30ml。
全文摘要
一种上转换发光颗粒多参数检测系统和方法，该系统包括照明单元、样品池、功率检测单元、透射光检测单元、散射光检测单元、上转换发光检测单元、功率检测单元前置放大电路、透射光检测单元前置放大电路、散射光检测单元前置放大电路、控制与数据采集单元和数据处理单元。通过检测光源的功率来补偿光源的微小波动所引起被测量的较大偏移；通过同时收集颗粒的上转换发光、透射光和散射光来探测UCP悬浊液的浊度和浓度。将待测UCP悬浊液的散射透射光比值及上转换发光信号与标准工作曲线进行比对，得出待测UCP悬浊液样品的浊度和浓度值，本发明具有敏感性高、可靠性高、稳定性好、结构简单、易于装校、且成本较低、对操作人员要求低等优点。
文档编号G01N21/47GK102012368SQ20101050152
公开日2011年4月13日 申请日期2010年10月9日 优先权日2010年10月9日
发明者冯春霞, 周蕾, 屈建峰, 杨瑞馥, 王剑波, 郑岩, 黄惠杰, 黄立华 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所