基于CdTe量子點檢測Cu2+的熒光傳感器系統(tǒng)設計.pdf

1、近年來，隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，重金屬在河流、土壤、空氣中的污染也越來越嚴重。農(nóng)業(yè)中的重金屬污染是由于使用被重金屬污染過的水源進行農(nóng)作物灌溉所造成。重金屬被農(nóng)作物富集后，通過食物鏈進入人體，嚴重影響人體健康。人體重金屬中毒會導致貧血、神經(jīng)錯亂、智力下降、骨骼病變、身體縮短、骨骼畸形、全身疼痛、視野縮小、聽覺失靈、痙攣、驚厥、身體呈弓狀，孕婦中毒可致胎兒癡呆。由于部分重金屬離子危害性強，少量殘留就會對人體健康造成嚴重影響，所以探索超靈敏快

2、速準確檢測的新方法對人類長期健康有至關重要的意義。農(nóng)業(yè)中的重金屬污染不僅會直接對人體健康會造成嚴重的影響，而且會導致農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量下降，因此研究重金屬的檢測對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)食品安全方面也具有重要的意義。本文運用量子點熒光檢測方法，設計出熒光傳感器系統(tǒng)，為重金屬現(xiàn)場快速檢測提供一種便攜式儀器。熒光傳感器系統(tǒng)運用了熒光淬滅技術、光電檢測技術、信號去噪技術和嵌入式技術，采用ARM9微處理器S3C2440A芯片，運用嵌入式操作系統(tǒng)Lin

3、ux，實現(xiàn)顯示、通信和觸摸操作等功能。利用穩(wěn)定的激光作為激發(fā)光源，通過濾波片、聚光鏡等熒光采集光學附件制作出熒光傳感器光學系統(tǒng)；熒光傳感器系統(tǒng)中的模擬電路將熒光傳感器輸出的熒光信號進行光電轉(zhuǎn)化，再將電信號通過低通濾波放大電路進行去噪放大；得到放大后的電壓信號通過信號采集處理數(shù)字電路進行AD轉(zhuǎn)換，根據(jù)內(nèi)置標準曲線得到的重離子濃度在裝置上顯示并可以傳輸?shù)竭h端計算機上。整個系統(tǒng)具有成本低、靈敏度高、簡便快速、小型便攜等特點。
　　 在

4、此基礎上，銅離子檢測原理可以描述如下。量子點在激發(fā)光源的照射下會發(fā)出特定波長的熒光信號，熒光強度會在加入一定量的特殊重金屬后發(fā)生變化。使用的量子點經(jīng)過特殊的官能基表面修飾后，對重金屬具有高選擇性。本文選擇在水溶液中具有發(fā)光性強和穩(wěn)定性好的CdTe量子點，對其表面進行巰基修飾后，在檢測Cu2+時具有高度選擇性。加入的Cu2+會快速淬滅熒光，Cu2+的量和熒光強度變化之間的關系可以通過我們設計的光學裝置進行實驗得到，這個光學裝置可以由商業(yè)光

5、譜儀進行深入驗證。我們設計的熒光檢測系統(tǒng)內(nèi)置建立的標準曲線后，實現(xiàn)了對Cu2+的檢測，最低檢測限達到42nmol/L。
　　 本文首先從熒光傳感器系統(tǒng)的前端熒光傳感器設計方面入手，介紹了熒光傳感器設計的各個部件；然后給出整個熒光傳感器系統(tǒng)的硬件電路原理圖，介紹了各個電路的功能作用；并介紹了熒光傳感器的軟件設計。軟件設計比較復雜，涉及到嵌入式軟件方面。實驗部分包括了量子點穩(wěn)定性實驗、標準曲線測定實驗和其他重金屬干擾實驗，根據(jù)實驗給