本發(fā)明涉及光學(xué)檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，涉及一種黃曲霉毒素檢測裝置。

背景技術(shù)：

黃曲霉毒素(aflatoxin，簡稱af)是由黃曲霉和寄生曲霉產(chǎn)生一種真菌有毒代謝產(chǎn)物，也是迄今發(fā)現(xiàn)的毒性最強的一類真菌毒素。黃曲霉毒素主要有afb1(黃曲霉素b1)、afb2、afg1、afg2、afm1這5類。其中，afb1的毒性最強，其毒性為氰化鉀的10倍，為砒霜的68倍，為三聚氰胺的416倍。而且，afb1致癌能力是二甲基硝胺的75倍，1993年國際腫瘤研究機(jī)構(gòu)(internationalagencyforresearchoncancer，iarc)就已將其列為i類致癌物，其它4類被列為ii類致癌物。黃曲霉毒素不僅毒性大、含量低，且污染范圍廣，在糧、油、茶、干果、乳、飼料、醬油等100多種農(nóng)產(chǎn)品及食品中均發(fā)現(xiàn)有黃曲霉毒素污染。因此，開展黃曲霉毒素檢測技術(shù)研究十分重要。

目前關(guān)于黃曲霉毒素的檢測技術(shù)主要包括有損檢測和無損檢測兩類。有損檢測技術(shù)主要為基于物化原理(如：高效液相色譜法、液相色譜－質(zhì)譜/質(zhì)譜法等)，其對樣品具有破壞性，進(jìn)行凈化預(yù)處理等，檢測時間長，不適用于大批量工業(yè)在線檢測。而無損檢測技術(shù)具有對檢測對象非破壞性的優(yōu)點，成為人們研究的熱點。目前報道的無損檢測技術(shù)通常是利用紫外熒光強度像的檢測技術(shù)，其主要利用長波紫外照射待測對象激發(fā)可見熒光，并結(jié)合相機(jī)獲得可見熒光強度像。目前利用此技術(shù)進(jìn)行黃曲霉毒素檢測的有公開號cn105044062a的專利公開了一種黃曲霉毒素在線檢測裝置及采用該裝置的物料分選設(shè)備)和公開號cn103234945a的專利公開了一種黃曲霉毒素檢測及分選裝置等。由于此技術(shù)直接獲取的是可見熒光圖片，但通常紫外激發(fā)產(chǎn)生的熒光很弱，導(dǎo)致強度圖像的分辨率較低和信噪比較差，其會影響檢測的準(zhǔn)確性。

此外，干涉位相測量技術(shù)是利用光波干涉形成強度相干疊加的干涉圖，進(jìn)而從干涉圖中獲取待測對象物理量相關(guān)的位相分布。與前述光學(xué)成像技術(shù)相比，干涉位相測量技術(shù)具有大量程、高靈敏度和高精度的特點，已在精密光學(xué)檢測領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。2009年，pierrebon1等人在opticsexpress發(fā)表論的題為“quadriwavelateralshearinginterferometryforquantitativephasemicroscopyoflivingcells”論文中，報道了利用二維透射光柵剪切干涉儀獲得弱光下活體生物的相位圖像。其相對與直接獲取圖像，相位圖像進(jìn)一步提高了圖像對比度。然而，此文中所報道檢測裝置光路整體采用透射式布局結(jié)構(gòu)，其在一定程度了降低了光波傳輸透射強度，影響到干涉圖強度分布，限制了位相測量精度的進(jìn)一步提高。

針對相關(guān)技術(shù)中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對相關(guān)技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出一種黃曲霉毒素檢測裝置，從而克服現(xiàn)有紫外熒光成像的不足，該檢測裝置采用反射式結(jié)構(gòu)，避免透射式結(jié)構(gòu)對微弱熒光吸收的問題，提高光能利用率。另外，采用反射式二維位相光柵設(shè)計，可以消除±3級及±3級倍級衍射光的影響，使得所形成的干涉光波主要集中在±3級衍射光中，從而提高了檢測精度。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種黃曲霉毒素檢測裝置。

該黃曲霉毒素檢測裝置包括：物料傳送系統(tǒng)、照明系統(tǒng)，照明系統(tǒng)設(shè)置在物料傳送系統(tǒng)的一側(cè)，物料傳送系統(tǒng)將待測樣品運送照明系統(tǒng)的照明區(qū)域后，照明系統(tǒng)發(fā)出的紫外光激發(fā)待測樣品中的黃曲霉毒素產(chǎn)生熒光信號，以及反射系統(tǒng)、反射光柵，反射系統(tǒng)、反射光柵和照明系統(tǒng)設(shè)置在物料傳送系統(tǒng)的同一側(cè)，反射系統(tǒng)將熒光信號反射至反射光柵上，反射光柵將熒光信號剪切為多個光束，并根據(jù)多個光束形成干涉圖。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，反射光柵包括：基底；以及在基底的縱向和橫向上陣列排布的反射部分和相位延遲反射部分，反射部分和相位延遲反射部分沿著縱向和橫向相鄰設(shè)置，相鄰的反射部分和相位延遲反射部分之間設(shè)置有非反射非透光部分，其中，反射部分和非反射非透光部分設(shè)置在基底上方，相位延遲部分設(shè)置在基底的凹槽內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，反射部分和相位延遲反射部分均呈正方形，反射部分和相位延遲反射的尺寸相同。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，正方形的第一邊長與橫向平行，正方形的第二邊長與縱向平行，第一邊長和第二邊長垂直。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，正方形的第一邊長與橫向呈45°夾角，正方形的第二邊長與縱向呈45°，第一邊長和第二邊長垂直。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，基底的材料為sio2，發(fā)射部分的材料為al，相位延遲反射部分的材料為al，非反射非透光部分的材料為cr。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，反射光柵將熒光信號分為四個光束，四個光束干涉形成二維干涉圖。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，照射系統(tǒng)包括：第一照明單元、第二照明單元，第一照明單元的照明區(qū)域和第二照明單元的照明區(qū)域重合。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，第一照明單元和第二照明單元的前端均設(shè)置有菲涅爾透鏡或柱透鏡。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，黃曲霉毒素檢測裝置還包括：光電探測單元、信號處理單元、控制單元，光電檢測單元和信號處理單元連接，信號處理單元和控制單元連接，光電探測單元將二維干涉圖傳輸給信號處理單元，信號處理單元對二維干涉圖進(jìn)行處理，以確定待測樣品中是否含有黃曲霉毒素，控制單元控制剔除機(jī)構(gòu)對待測樣品進(jìn)行分選。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于：

1)本發(fā)明的黃曲霉毒素檢測裝置采用了反射系統(tǒng)和反射光柵，從而通過該反射式結(jié)構(gòu)布局，避免透射式結(jié)構(gòu)對微弱熒光吸收的問題，以及提高微弱熒光干涉圖圖像對比度，進(jìn)而提高檢測精度；

2)通過干涉成像獲得待測樣品的相位圖像，相對于現(xiàn)有的紫外熒光成像技術(shù)，本發(fā)明獲得的相位圖像可以進(jìn)一步提高圖像對比度，提高檢測準(zhǔn)確性；

3)本發(fā)明采用特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計的反射式二維位相光柵僅僅產(chǎn)生四束反射光，減小或消除其它級次衍射光影響，從而提高檢測的準(zhǔn)確度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的黃曲霉毒素檢測裝置的示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的第一反射光柵的俯視圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的第一反射光柵的截面圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的第二反射光柵的俯視圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種黃曲霉毒素檢測裝置。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的黃曲霉毒素檢測裝置包括：物料傳送系統(tǒng)101、照明系統(tǒng)201，照明系統(tǒng)201設(shè)置在物料傳送系統(tǒng)101的一側(cè)，物料傳送系統(tǒng)101將待測樣品102運送照明系統(tǒng)201的照明區(qū)域后，照明系統(tǒng)201發(fā)出的紫外光激發(fā)待測樣品102中的黃曲霉毒素產(chǎn)生熒光信號，以及反射系統(tǒng)202、反射光柵203，反射系統(tǒng)202、反射光柵203和照明系統(tǒng)201設(shè)置在物料傳送系統(tǒng)101的同一側(cè)，反射系統(tǒng)202將熒光信號反射至反射光柵203上，反射光柵203將熒光信號剪切為多個光束，并根據(jù)多個光束形成干涉圖。

借助于本發(fā)明的上述技術(shù)方案，通過采用了反射系統(tǒng)和反射光柵，從而通過該反射式結(jié)構(gòu)布局，避免透射式結(jié)構(gòu)對微弱熒光吸收的問題，以及提高微弱熒光干涉圖圖像對比度，進(jìn)而提高檢測精度。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，反射光柵203包括：基底；以及在基底的縱向和橫向上陣列排布的反射部分b1和相位延遲反射部分b2，反射部分b1和相位延遲反射部分b2沿著縱向和橫向相鄰設(shè)置，相鄰的反射部分b1和相位延遲反射部分b2之間設(shè)置有非反射非透光部分a1，其中，反射部分b1和非反射非透光部分a1設(shè)置在基底上方，相位延遲部分設(shè)置在基底的凹槽內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，反射部分b1和相位延遲反射部分b2均呈正方形，反射部分b1和相位延遲反射的尺寸相同。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，正方形的第一邊長與橫向平行，正方形的第二邊長與縱向平行，第一邊長和第二邊長垂直。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，正方形的第一邊長與橫向呈45°夾角，正方形的第二邊長與縱向呈45°，第一邊長和第二邊長垂直。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，基底的材料為sio2，發(fā)射部分的材料為al，相位延遲反射部分b2的材料為al，非反射非透光部分a1的材料為cr。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，反射光柵203將熒光信號分為四個光束，四個光束干涉形成二維干涉圖。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，照射系統(tǒng)包括：第一照明單元、第二照明單元，第一照明單元的照明區(qū)域和第二照明單元的照明區(qū)域重合。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，第一照明單元和第二照明單元的前端均設(shè)置有菲涅爾透鏡或柱透鏡。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，黃曲霉毒素檢測裝置還包括：光電探測單元204、信號處理單元205、控制單元206，光電檢測單元和信號處理單元205連接，信號處理單元205和控制單元206連接，光電探測單元204將二維干涉圖傳輸給信號處理單元205，信號處理單元205對二維干涉圖進(jìn)行處理，以確定待測樣品102中是否含有黃曲霉毒素，控制單元206控制剔除機(jī)構(gòu)對待測樣品102進(jìn)行分選。

為了更好的描述本發(fā)明下面通過具體的實施例對上述技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

如圖1所示，該黃曲霉毒素檢測裝置包括物料傳送系統(tǒng)101、待測樣品102、照明系統(tǒng)201、反射系統(tǒng)(或反射式準(zhǔn)直系統(tǒng))202、反射光柵(或反射式二維位相光柵)203、光電探測單元204、信號處理單元205和控制單元206，其中，該反射系統(tǒng)202、反射光柵203和照明系統(tǒng)201設(shè)置在物料傳送系統(tǒng)101的同一側(cè)，反射系統(tǒng)202呈圓弧狀，該圓弧的中點的切線與物料傳送系統(tǒng)101中的傳送帶呈一定角度，同時其設(shè)置在照明系統(tǒng)201的上方，反射光柵203與物料傳送系統(tǒng)101中的傳送帶呈45°設(shè)置。此外，為了提高照明區(qū)域的能量，本發(fā)明將照明系統(tǒng)201分為紫外照明單元201a和紫外照明單元201b，兩者均采用紫外led一維陣列布局，并且第一照明單元(或紫外照明單元201a)和第二照明單元(或紫外照明單元201b)發(fā)出的紫外線光束均與物料傳送系統(tǒng)101中的傳送帶呈45°設(shè)置，并且紫外照明單元201a的照明區(qū)域和紫外照明單元201b的照明區(qū)域重合。同時為了提高照明區(qū)域的均勻性，紫外照明單元201a和紫外照明單元201b前均設(shè)置有菲涅爾透鏡或柱透鏡用于勻光。

此外，該黃曲霉毒素檢測裝置的具體檢測過程為：

物料傳送系統(tǒng)101運送待測樣品102經(jīng)過照明系統(tǒng)201的均勻照明區(qū)域后，照明系統(tǒng)201發(fā)出的紫外光激發(fā)待測樣品102中的黃曲霉毒素產(chǎn)生熒光信號(或可見熒光)。待測樣品102受照明系統(tǒng)201照射激發(fā)的可見熒光進(jìn)入檢測傳感部分中的反射系統(tǒng)202，該反射系統(tǒng)202將入射的熒光準(zhǔn)直入射到反射光柵203；反射光柵203采用特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要起到分光剪切元件的作用，將入射可見熒光分光剪切為(+1，+1)、(-1，+1)、(-1，-1)、(+1，-1)四束反射光，上述四束反射光干涉形成二維干涉圖，由光電探測單元204探測接收，其中，該光電探測單元204可為面陣ccd探測器。光電探測單元204將探測的干涉圖傳輸給信號處理單元205進(jìn)行處理，獲得對應(yīng)黃曲霉毒素物料位相圖，并與無感染黃曲霉毒素物料位相圖對比。根據(jù)對比差異值與設(shè)定的閾值，利用控制單元205控制剔除機(jī)構(gòu)進(jìn)行黃曲霉毒素物料的分選。

反射光柵203包括反射光柵i或反射光柵ii兩種結(jié)構(gòu)，具體地：繼續(xù)參見圖2和3，在基底的二維方向(縱向和橫向)上陣列排布的反射部分b1和相位延遲反射部分b2，反射部分b1和相位延遲反射部分b2沿著縱向和橫向相鄰設(shè)置，相鄰的反射部分b1和相位延遲反射部分b2之間設(shè)置有非反射非透光部分a1，即反射部分b1和非反射非透光部分a1設(shè)置在基底上方，相位延遲部分設(shè)置在基底的凹槽內(nèi)反射光柵i在二維方向上的周期相同，而且兩個方向一個周期內(nèi)均包含非反射非透光單元和反射光單元。其中，非反射非透光單元包含非反射非透光部分a1和非反射非透光部分a2，反射光部分包含直接反射部分b1和相位延遲反射部分b2，而且，a1與a2的尺寸相同，b1與b2的尺寸相同，反射部分b1和相位延遲反射部分b2均呈正方形，反射部分b1和相位延遲反射的尺寸相同，同時該正方形的第一邊長與橫向平行，正方形的第二邊長與縱向平行，第一邊長和第二邊長垂直。同理，圖4中的反射光柵ii與反射光柵i類似，其具體區(qū)別為正方形的第一邊長與橫向呈45°夾角，正方形的第二邊長與縱向呈45°，第一邊長和第二邊長垂直。反射式二維位相光柵203采用上述特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計，將入射光束主要衍射到(+1，+1)、(-1，+1)、(-1，-1)、(+1，-1)四束反射光，減小或消除其它級次衍射光影響。

此外，反射光柵203的基底材料采用sio2，非反射非透光部分為cr膜，反射光柵203中直接反射部分b1為al膜，且相位延遲反射部分b2為反射光柵203基底刻蝕獲得，刻蝕后的表面鍍有al膜。

下面以反射光柵i為例進(jìn)行說明，設(shè)反射光柵203的非透光部分a1和非透光部分a2的寬度均為wa，反射光部分中直接反射部分b1和相位延遲反射部分b2的寬度均為wb，相位延遲反射部分b2相對于直接反射部分b1的位相延遲為。根據(jù)傅里葉變換理論，反射光柵203的反射光遠(yuǎn)場強度分布可以表示為：

其中，m,n為反射光級次。

從上述公式(1)中可以看出：當(dāng)反射光柵i的反射光部分中直接反射部分b1和相位延遲反射部分b2相位差時，此時反射光柵i反射的0級及所有偶數(shù)級次衍射光均消失；當(dāng)wa＝2wb時，反射光柵i的±3級及±3的倍級衍射光均消失，反射光柵i將入射的光波主要衍射成(+1，+1)、(-1，+1)、(-1，-1)、(+1，-1)四束反射光。

同理，基于類似的依據(jù)，反射光柵ii也可將入射的光波主要衍射成(+1，+1)、(-1，+1)、(-1，-1)、(+1，-1)四束反射光。

另外，相位延遲反射部分b2刻蝕深度計算如下：

根據(jù)圖4，假設(shè)反射光柵203中相位延遲反射部分b2刻蝕深度為h引入位相為由于相位延遲反射光部分b2經(jīng)刻蝕傳輸介質(zhì)為空氣，則根據(jù)光程差與位相之間的關(guān)系，相對于直接反射光部分b1，相位延遲反射光部分b2引入的位相延遲計算公式如下所示：

其中，為了減小反射可見熒光中光譜的影響，取反射可見熒光的平均波長進(jìn)行計算。

根據(jù)前面分析可知，從而結(jié)合公式(2)計算得到相位延遲反射部分b2刻蝕深度為：

因此，本發(fā)明的反射光柵203將入射的熒光信號主要衍射成(+1，+1)、(-1，+1)、(-1，-1)、(+1，-1)四束反射光。

綜上所述，借助于本發(fā)明的上述技術(shù)方案，通過采用了反射系統(tǒng)和反射光柵，從而通過該反射式結(jié)構(gòu)布局，避免透射式結(jié)構(gòu)對微弱熒光吸收的問題，以及提高微弱熒光干涉圖圖像對比度，進(jìn)而提高檢測精度；通過干涉成像獲得待測樣品的相位圖像，相對于現(xiàn)有的紫外熒光成像技術(shù)，本發(fā)明獲得的相位圖像可以進(jìn)一步提高圖像對比度，提高檢測準(zhǔn)確性本發(fā)明采用特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計的反射式二維位相光柵僅僅產(chǎn)生四束反射光，減小或消除其它級次衍射光影響，從而提高檢測的準(zhǔn)確度。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。