安检仪的工作原理

问答中心 2025年08月02日 21:11 5 sansa2025

安检仪的工作原理（精选5篇）

火车站进口安检仪工作原理

坐车过程中，相信无论是乘坐汽车或是火车回家的都有这样的经历：每次进站时，都被要求放包通过安检仪检查。虽然很多人都经历过，但很少有人对安检仪的工作原理了解得非常清楚。灵敏的“鼻子”是如何嗅到危险物品的？人或者物品经过安检仪时会不会受辐射？安检原理是X射线检查。

在进站口的每个入口处，都有一台神秘的家伙，这便是X光安检仪器，所有乘车旅客都被要求将大包小包放下，并通过安检仪进行检查。

火车站使用的安检仪器跟机场、汽车站的安检仪器相似，乘客进站后将行李箱、行李包或者一些大件的编织袋等行李放到安检仪上，通过传送带传送，接受X光检查，没有问题，乘客再将行李带走。一旦出现疑似危险物品的时候，负责安检的人员则会要求乘客将行李打开进行检查，一般乘客在十几秒内就可以完成安检。

说起安检仪工作的原理，安检仪是借助于输送带将被检查行李送入X射线检查通道而完成检查的电子设备。行李进入X射线检查通道，将阻挡包裹检测传感器，检测信号被送往系统控制部分，产生X射线触发信号，触发X射线的射线源发射X射线束。X射线束穿过输送带上的被检物品，X射线被被检物品吸收，最后轰击安装在通道内的半导体探测器。探测器把X射线转变为信号，这些很弱的信号被放大，并送到信号处理机箱做进一步处理，这些信号处理后就通过显示屏显示出来。“无论包有几层，X射线都能穿透，一层层地将包内的物品显示出来。”

依靠不同颜色辨认危险物品

X光安检仪并非摆设，而是实实在在地担起了铁路安全守护的工作。一些旅客因对危险物品不清楚，携带过来上车的人不少。所以经常能在东面安检仪附近的桌子下面一个筐子里，装满了花花绿绿的瓶瓶罐罐。筐子里既有发胶、空气清新剂，也有指甲油等，有时甚至有刀具。

这些都是通过安检仪检查出来的。

在这些检测出来的危险品中，化学危险品占80%，很多人认为只有一些管制刀具是禁止携带上车的危险品，殊不知化学危险品的杀伤力更大。“这些瓶装的发胶、空气清新剂等都是些压缩气体和液化气体，受热后，当瓶内压力升高至大于容器耐压限度时，就会导致爆炸。”

那安检仪是怎样将这些危险物品检查出来的呢？

经过X光检测后，行李内的物品会在显示器中显示出大致的形状，并显示成黄色、绿色、黑色等。一般黄色的物品是有机物，比如塑料、食品等，是安全的，而绿色、黑色的物品需要注意，如果绿色或黑色物体比较多，或呈匕首、刀子形状，则会要求乘客打开行李检查。易燃、易爆、毒害性、腐蚀性、放射性、传染病病原体、枪支、弹药、管制刀具等物品严禁进站上车，一经发现将没收。菜刀、餐刀、水果刀、工艺品刀、剪刀、钢(铁)锉、斧子、锤子等利器和钝器也不得随身携带，应一律放入行李中托运。

绝不会对人体有任何的损伤

虽然安检仪能够将危险物品检测出来，使市民的旅途更加安全，但很多人也有一个疑问：这个能透视乘客随身物品的大机器，是否就像医院里的X光机？医院的放射科都会有防辐射的警告标志，那么铁路安检仪是否也会放射对人身体有害的射线？地铁、车站、机场的安检设备及安检门绝对不会对人体有任何损伤，因为X光射线只在机器内部产生，而且是垂直照射，绝对不会透过机器的外壁照射到机器外围，除非在开启机器时有人钻入机器内。而且安检仪的进出口都有防辐射的铅帘挡着，射线也不会放射出来，所以乘客经过安检仪时不会受到任何辐射，在机器旁工作的安检人员也不会受到辐射。

安检机只有经过适当培训的人才才能安装和使用安检机。在任何时候都必须严格遵守辐射安全规则，避免辐射伤害。只有经过适当培训的人员才能安装和使用安检机。只有技术人员在维修时才能拆除盖板或者防护部件。不要在户外使用X射线安全检查设备。安检机必须在规定的工作电压下工作。设备使用之前必须检查使用的电压。安检机必须有良好的接地。安装现场使用的设备插座必须有接地端子。如有电压波动超过规定的地区，建议使用交流稳压器。不要把任何不属于X射线安全检查设备的电子部件接到X射线安全检查设备的电源分配器上。任何不恰当的修改可能会损坏X射线安全检查设备。禁止用户对设备进行不恰当的改动。安检机只能用于检查物品，严禁用于检查人体或动物。超过6个月没有使用的设备请不要开机，必须由专业人员对射线发生器进行重新启动。禁止坐或站在传送带上。不要接触输送带的边缘和滚筒。当设备运行时，身体的任何部分都不要进入检查通道。确保行李在检测通道内或出口端没有被堆叠，如果行李阻塞了检查通道，在清理之前应首先关机。设备不能在有损坏的铅门帘的情况下运行。防止各种液体流入设备，如发生这种情况，请立即关机。

安检机广泛适用于机场、火车站、汽车站、政府机关大楼、大使馆、会议中心、会展中心、酒店、商场、大型活动、邮局、学校、物流行业、工业检测等场所。同时安检机旁配有金属安检门，安探金属安检门门体上下带有防水脚套，具有防水、防火、防腐等特点。六个相互重叠的金属探测区域，采用当前数字脉冲技术，交互式发射和接收，准确判定金属物品的位置。

主机箱面板自带LED灯光显示模块，可直观看到人们携带藏匿违禁物品相应的位置。

全自动线圈缠绕及主机的贴片生产能更精确的达到探测效果，具有连续工作特点。

灵敏程序可以任意调节，为满足客户所探测不同的违禁物品，可根据实际使用情况预先设定金属物品的可能部位及体积、重量、大小进行适当的灵敏度调节，排除皮带扣、钥匙、首饰、硬币等物品的误报，最高灵敏度可探测到一枚回形针大小的金属。

复合式电路设计，信号频率可自由调节，采用先进散射型红外扫描，迅速捕捉感应信号，且并网安装多台探测门共同工作互不干扰。

安探金属安检门具有强大的DSP信号处理数字过滤系统，采用当今世界最先进的磁电兼容技术形成极佳的抗电磁干扰能力和较强的耐触摸和碰撞能力。

内置自我诊断程序，开机自检，出错自动提示并能够自动测量和显示周围环境的干扰情况。自动统计通过人数与报警次数，精确率100%。

密码保护，只允许专管人员操作，防止非授权人改变参数，无需维护、无需定期校准。预留RS-485通讯接口可与多台计算机联网，监控、统计使用情况，并可根据用户要求配置遥控装置。

符合国际安全标准，对人体内的心脏起博器、孕妇、磁性软盘、录像带、磁带、胶卷记录资料等无负作用。

即：H2O=H OH-纯水呈中性，即两种离子浓度相等，[H ]=[OH-]，其乘积为定温常数，称为离子积K水。K水=[H ][OH-]=10-710-7=10-14上式适用于任何酸碱性溶液，即任何一种水溶液，其中[H ][OH-]积都等于10-14。

例如在某种水溶液中[H ]=10-3，则[OH-]必然为10-11，因此对于任何一种水溶液，只要知道[H ]，则[OH-]就很容易求得，通常用氢离子浓度的常用对数的负值来定义pH，表示为：pH=-lg[H ]，因此中性溶液的pH值等于7。

如果有过量的氢离子，则pH值小于7，溶液呈酸性;反之，氢氧根离子过量，则溶液呈碱性。pH值随着所溶解的物质的多少而定，因此pH值能灵敏地指示出水质的变化情况。pH值的变化对生物的繁殖和生存有很大影响，同时还严重影响活性污泥生化作用，即影响处理效果，污水的pH值一般控制在6.5~7之间。 pH值通常用电位法测量，常用一个恒定电位的参比电极和测量电极组成一个原电池，原电池电动势的大小取决于氢离子的浓度，也取决于溶液的酸碱度。型沉人式 pH计。该仪表测量电极采用特殊的对pH反应灵敏的玻璃电极，它具有测量精度高、抗干扰性好等特点。当它浸人被测溶液时，被测溶液中氢离子与电极球泡表面水化层中的氢离子平衡，同时玻璃球内外的溶液和电极球泡内壁的水化层产生电位差，玻璃电极内部充有pH值固定的缓冲溶液，引出电极浸人内溶液中形成半电池，与甘汞电极中浸人在饱和氯化钾溶液中形成的半电池同时引人转换器进行测量。pH值不同，对应产生的电位也不一样，通过变送器将其转换成标准 4-20mA输出。

1.2溶解氧分析仪的工作原理水中的氧含量可充分显示水自净的程度。对于使用活化污泥的生物处理厂来说，了解曝气池的氧含量非常重要，污水中溶氧增加，会促进除厌氧微生物以外的生物活动，因而能去除挥发性物质和易于自然氧化的离子，使污水得到净化。测定氧含量主要有三种方法：自动比色分析和化学分析测量，顺磁法测量，电化学法测量。水中溶氧量一般采用电化学法测量。氧能溶于水，溶解度取决于温度、水表面的总压、分压和水中溶解的盐类。大气压力越高，水溶解氧的能力就越大，其关系由亨利(Henry)定律和道尔顿(Dalton)定律确定，亨利定律认为气体的溶解度与其分压成正比。氧量测量传感器由阴极(常用金和铂制成)和带电流的反电极(银)、无电流的参比电极(银)组成，电极浸没在电解质如KCl、KOH中，传感器有隔膜覆盖，覆膜将电极和电解质与被测量的液体分开，只有溶解气体能渗透覆膜，因此保护了传感器，既能防止电解质逸出，又可防止外来物质的侵人而导致污染和毒化。向反电极和阴极之间施加极化电压，假如测量元件浸人在有溶解氧的水中，氧会通过隔膜扩散，出现在阴极上(电子过剩)的氧分子就会被还原成氢氧根离子[OH-]。电化学当量的氯化银沉淀在反电极上(电子不足)，对于每个氧分子，阴极放出4个电子，反电极接受电子，形成电流：4Ag 4Cl-=4AgCl 4e-，

电流的大小与被测污水的氧的分压成正比，该信号连同传感器上热电阻测出的温度信号被送人变送器，利用传感器中存储的含氧量和氧分压、温度之间的关系曲线计算出水中的含氧量，然后转化成标准信号输出。参比电极的功能是确定阴极电位。

2.1 pH计的特点pH电极上的玻璃随着时间推移会逐渐老化，梯度(单位pH值变化所引起的电极输出电位的变化值)恶化，花费较长时间才能达到稳定电位。一般电极的使用寿命可达两年。另外，温度对老化也有较大影响，100℃下贮存几周的老化程度相当于室温下贮存一年的老化程度。pH计具有测量准确、可靠性高、安装及维护方便等优点，同时对污染也较敏感，需要经常标定，一般每隔一个到一个半月标定一次，每两年更换一次电极。

2.2溶氧仪的特点溶氧仪具有安装方便，标定周期长(3~4个月)，对其他物质不敏感等特点，并且能监测覆膜和探头内电解质的使用情况，一般每一至三年更换一次电解质和覆膜。

3安装及维护

3.1 pH计的安装和维护pH计的安装方式有流通式和浸人式两种。污水处理厂一般选用的是浸人式安装，如该污水处理厂的pH计安装在沉砂池的出口溢流槽内，此处的pH值较具有代表性，且水流平稳，对pH计不会造成大的冲击。定期的维护有助于仪表的准确测量和延长仪表的使用寿命。应当注意传感器和变送器之间的专用电缆不能受潮，否则电极的高阻低压信号将无法传送至变送器。若电极不测量时，应将黄色保护套管套上，它能使电极处于湿润状态，有利于延长电极的使用寿命。每隔一个月左右，应对电极进行清洗，先用柔和的水流喷洗附着物，再将电极浸泡于清洗液中一段时间，而后用清水洗净。传感器支架也应清洗。每次清洗之后，要用缓冲剂溶液进行标定，目前国产的pH标定液中，pH=4的还可以，pH=7的不够准确，将会影响标定结果。所以最好使用生产厂家的标定液，生产厂家一般提供两瓶标准溶液，一瓶pH值等于7，用于标定仪表零点;一瓶pH值等于4，用于标定仪表的信号输出斜率。

3.2溶氧仪的安装和维护溶氧仪一般采用浸入式安装，在此应注意，一般最好选用原厂的安装支架。厂家配带的安装支架为不锈钢制成，带有调节钢丝绳，通过调整钢丝绳长度可以改变传感器的浸入深度，支架上的引导管保证了传感器始终处于垂直位置。支架部分都经过特殊设计，它可以将水面的波动传至浸入管，从而引起浸入管的轻微振动，使得通过浸入管在探头的表面产生一个附加的清洗效果。有的用户为了减少投资，自己制作安装支架，虽然也可以使用，但要注意保证浸人管和传感器之间的密封。如果密封不严，污水渗人，使得专用电缆和传感器的连接处长期浸泡在污水中，容易造成传感器的损坏;有的甚至不做安装支架，直接将传感器投入水中，这样在传感器和电缆之间会形成较大的拉力，传感器更容易损坏。溶解氧探头每周应用水轻轻清洗，发现覆膜损坏应及时更换，电解液受污染也应及时更换。当污水中含有H2S、NH3、苯或酚这些成份时，对覆膜会造成损害。在这种场合下必须经常更换膜头。判断探头中电极的好坏只需看颜色即可，参考电极应是黑灰色，阴极(金电极)应呈黄色，而反电极必须发亮，否则应进行清洗或再生。

以AT89C52单片机为核心控制芯片,采用电路、模块结合化设计。本设计主要分为:红外测温模块、金属检测模块、报警电路和显示电路。同时,本设计还增加智能温度报警、感应金属震动报警等功能。其硬件系统的总体组成如图1所示。红外测温模块主要用来测量人体体温,并通过液晶显示屏显示其温度,当人体体温高于正常温度时进行指示灯报警;此功能主要目的是在流行病多发季节,提醒人们适当减少出行,避免交叉感染。金属检测模块主要用来检测随身携带的刀具,检测到管制刀具后进行蜂鸣器报警。信号处理单元主要分为:高精度放大器、A/D转换电路、译码显示电路与报警电路。高频振荡器、振荡检测器电路、音频振荡器电路和功率放大器电路等部分构成。

2硬件设计

2.1金属检测模块

金属检测模块的原理图如图2所示。其中主要有高频振荡器、振荡检测器、音频振荡器、功率放大器和蜂鸣器五部分组成。

工作原理:通过调节高频振荡器的增益电位器,恰好使振荡器处于临界振荡状态,也就是说刚好使振荡器起振。当探测线圈靠近金属物体时,由于电磁感应现象,会在金属导体中产生涡电流,使振荡回路中的能量损耗增大,正反馈减弱,处于临界态的振荡器振荡减弱,甚至无法维持振荡所需的最低能量而停振。如果能检测出这种变化,并转换成声音信号,根据声音有无,就可以判定探测线圈下面是否有金属物体。其用来探测人或物体携带的金属物。它可以探测出人所携带或包裹、行李、信件、织物等内所带武器、炸药或小块金属物品。操作简便易行。优于环形传感器式手探。超高灵敏度,特殊应用。

2.2红外测温模块

红外测温的原理组成和信号处理过程如图33和图44所示。

由图3和图4可知,红外传感器在接收到人体发出的红外信号以后,经过检测系统确定后,对检测到的信号进行放大、滤波等处理,再进一步进行模数转换处理将信号传送到显示单元进行显示。如果处理后的信号大于预设的正常体温,则进行报警,以提醒人们体温偏高,适当减少外出。

2.3显示和报警

本设计选用LCD12864作为显示器件,人体温度经传感器读取数据单片机处理后显示在屏幕上。报警器件我们采用蜂鸣器。蜂鸣器使用简单、方便,是较为理想的报警元件。本设计中用单片机P3.0驱动。

3软件设计

软件部分主要是通过c语言进行编程,单片机进行控制,实现温度显示及报警功能。程序主要分为3个模块,温度采集程序,液晶显示模块程序,报警模块程序。主程序设计的思路是首先初始化系统,然后显示子程序,然后进行开始测温并复位各个端口,具体程序思路和流程如图5所示。

4结论

门式红外人体测温安检仪与传统的安检系统比较,增加了人体测温功能,在流行病多发季节可以适当的提醒人们减少外出,必要时可采取强制措施禁止出行以减少疾病的传播;并且测温为非接触式,与传统的接触式测温相比能够有效避免交叉感染。此外,还具有使用方便、快捷等特点,因而拥有广阔的发展前景。单片机集成度高、体积小、功能强、稳定可靠、使用灵活、价格低廉,这些特点,使得它适于直接面对对象。单片机在工业过程控制、智能化仪表的研制、机电一体化产品开发、计算机网络通信、乃至家用电器的智能化等许多工程技术领域得到了广泛地应用。正是利用单片机的以上特点,我们设计了门式红外人体测温安检系统,较传统的安监系统更加快捷方便,大大节省了时间。

摘要：以AT89C52单片机为核心,设计了一种集红外测温、数值显示、高温报警及金属探测为一体的安检仪。该安检仪以高频振荡原理为基础,通过调节高频振荡器的增益电位器,使振荡器工作在临界振荡状态,也就是说刚好使振荡器起振。当探测线圈L1靠近金属物体时,由于电磁感应现象,会在金属导体中产生涡电流,使振荡回路中的能量损耗增大,正反馈减弱,处于临界态的振荡器振荡减弱,甚至无法维持振荡所需的最低能量而停振。如果能检测出这种变化,并转换成声音信号,根据声音有无,就可以判定探测线圈下面是否有金属物体了。本设计带有温度检测和金属探测两大功能,可根据特殊情况进行调节,以达到目标要求。经过实际测试,能够实现所有功能,且性能稳定。

介绍一种新型的`雷雨云电场探测仪器--微火箭电场仪,由直径为55mm×760mm农用消雹小火箭改装而成. 它利用导体在电场中感应电荷原理,由电场传感器、测量线路、1680MHz遥测发射机及天线组成. 仪器特点是结构简单、高密集、超小型、快速机动、低功耗、低成本. 此仪器于年初试飞成功. 电场探测范围1-100kV/m. 探测高度为7.5km左右. 主要用于飞行器升空安全保障,以及气象部门对雷电、冰雹的探测和预警.

作者：罗福山庄洪春何渝晖张健陈敏捷刘一鸣姜棣昭邱学刚陈祖源谌晓茅孙德城崔先星程金虎赵宁华 LUO FU-SHAN ZHUANG HONG-CHUN HE YU-HUI ZHANG JIAN CHEN MIN-JIE LIU YI-MING JIANG DI-ZHAO QIU XUE-GANG CHEN ZU-YUAN CHEN XIAO-MAO SUN DE-CHENG CUI XIAN-XING CHENG JIN-HU ZHAO NING-HUA 作者单位：罗福山,庄洪春,何渝晖,张健,陈敏捷,刘一鸣,姜棣昭,邱学刚,陈祖源,LUO FU-SHAN,ZHUANG HONG-CHUN,HE YU-HUI,ZHANG JIAN,CHEN MIN-JIE,LIU YI-MING,JIANG DI-ZHAO,QIU XUE-GANG,CHEN ZU-YUAN(中国科学院空间科学与应用研究中心,北京,100080)

谌晓茅,孙德城,崔先星,程金虎,赵宁华,CHEN XIAO-MAO,SUN DE-CHENG,CUI XIAN-XING,CHENG JIN-HU,ZHAO NING-HUA(中国人民解放军第二炮兵,北京,100085)

1．1 流式细胞仪的基本概念流式细胞仪（flow cytonletry，FCM）是对高速直线流动的细胞或生物微粒进行快速定量测定和分析的仪器，主要包括样品的液流技术、细胞的计数和分选技术，计算机对数据的采集和分析技术等。流式细胞仪以流式细胞术为理论基础，是流体力学、激光技术、电子工程学、分子免疫学、细胞荧光化学和计算机等学科知识综合运用的结晶。流式细胞术是一种自动分析和分选细胞或亚细胞的技术。其特点是：测量速度快、被测群体大、可进行多参数测量，即对同一个细胞做有关物理、生物化学特性的多参数测量，且在统计学上有效。

1．2 流式细胞仪的发展简史最早的流式细胞仪雏形诞生于1934年，Moldavan提出使悬浮的单个血红细胞流过玻璃毛细管，在亮视野下用显微镜进行计数，并用光电记录装置测量的设想。1953年Crosland-Taylor根据牛顿流体在圆形管中流动规律设计了流动室。其后又经过Coulter、Parker & Horst、Kamentsky、Gohde、Fulwyler、Herzenberg等人的不断改进，设计了光电检测设备和细胞分选装置、完成了计算机与流式细胞仪的物理连接及多参数数据的记录和分析、开创了细胞的免疫荧光染色及检测技术、推广流式细胞仪在临床上的应用。近20年来，随着流式细胞仪及其检测技术的日臻完善，人们越来越致力于样品制备、细胞标记、软件开发等方面的工作，以扩大FCM的应用领域和使用效果。

宋平根的《流式细胞术的原理和应用》是迄今为止对流式细胞仪及其技术阐述的最为详尽和透彻的中文著作。这本书非常详细地介绍了流式细胞术的历史、结构、原理、技术指标等，例举了其在医学和生物工程中的应用，非常适合从事此方面专业研究的人。由于这本书是13年前出版的，所以基本上没有涉及植物流式细胞仪检测技术。此外对于只需要对流式细胞仪有些基本认识的人士来说，这本书太复杂太深奥。谢小梅主要介绍了流式细胞仪在生物工程中的应用。杨蕊概括了流式细胞仪的工作原理，简单提及了流式细胞仪的应用。本文在分析这三篇论著或文章的优缺点后，用比较通俗的语言介绍了掌握流式细胞仪检测技术必须了解的一些原理，并对目前市场上的主流型号进行了客观的性能概括。2 流式细胞仪的工作原理和技术指标

2．1 流式细胞仪工作原理除电源外，流式细胞仪主要由四部分组成：流动室和液流系统：激光源和光学系统；光电管和检测系统；计算机和分析系统，其中流动室是仪器的核心部件。这四大部件共同完成了信号的产生、转换和传输的任务。

流动室和液流系统

流动室由样品管、鞘液管和喷嘴等组成，常用光学玻璃、石英等透明、稳定的材料制作。设计和制作均很精细，是液流系统的心脏。样品管贮放样品，单个细胞悬液在液流压力作用下从样品管射出；鞘液由鞘液管从四周流向喷孔，包围在样品外周后从喷嘴射出。为了保证液流是稳液，一般限制液流速度υ<10m/s。由于鞘液的作用，被检测细胞被限制在液流的轴线上。流动室上装有压电晶体，受到振荡信号可发生振动。

激光源和光学系统

经特异荧光染色的细胞需要合适的光源照射激发才能发出荧光供收集检测。常用的光源有弧光灯和激光；激光器又以氩离子激光器为普遍，也有配和氪离子激光器或染料激光器。光源的选择主要根据被激发物质的激发光谱而定。汞灯是最常用的弧光灯，其发射光谱大部分集中于300～400nm，很适合需要用紫外光激发的场合。氩离子激光器的发射光谱中，绿光514nm和蓝光488nm的谱线最强，约占总光强的80%；氪离子激光器光谱多集中在可见光部分，以647nm较强。免疫学上使用的一些荧光染料激发光波长在550nm以上，可使用染料激光器。将有机染料做为激光器泵浦的一种成份，可使原激光器的光谱发生改变以适应需要即构成染料激光器。例如用氩离子激光器的绿光泵浦含有Rhodamine6G水溶液的染料激光器,则可得到550～650nm连续可调的激光，尤在590nm处转换效率最高，约可占到一半。为使细胞得到均匀照射，并提高分辨率，照射到细胞上的激光光斑直径应和细胞直径相近。因此需将激光光束经透镜会聚。光斑直径d可由下式确定：d=4λf/πD。λ为激光波长；f为透镜焦距；D为激光束直径。色散棱镜用来选择激光的波长，调整反射镜的角度使调谐到所需要的波长λ。为了进一步使检测的发射荧光更强，并提高荧光讯号的信噪比，在光路中还使用了多种滤片。带阻或带通滤片是有选择性地使某一滤长区段的光线滤除或通过。例如使用525nm带通滤片只允许FITC（Fluoresceinisothiocyanate,异硫氰荧光素）发射的525nm绿光通过。长波通过二向色性反射镜只允许某一波长以上的光线通过而将此波长以下的另一特定波长的光线反射。在免疫分析中常要同时探测两种以上的波长的荧光信号，就采用二向色性反射镜，或二向色性分光器，来有效地将各种荧光分开。

光电管和检测系统

经荧光染色的细胞受合适的光激发后所产生的荧光是通过光电转换器转变成电信号而进行测量的。光电倍增管（PMT）最为常用。PMT的响应时间短，仅为ns数量级；光谱响应特性好，在200～900nm的光谱区，光量子产额都比较高。光电倍增管的增益从10到10可连续调节，因此对弱光测量十分有利。光电管运行时特别要注意稳定性问题，工作电压要十分稳定，工作电流及功率不能太大。一般功耗低于0.5W；最大阳极电流在几个毫安。此外要注意对光电管进行暗适应处理，并注意良好的磁屏蔽。在使用中还要注意安装位置不同的PMT，因为光谱响应特性不同，不宜互换。也有用硅光电二极管的，它在强光下稳定性比PMT好。

从PMT输出的电信号仍然较弱，需要经过放大后才能输入分析仪器。流式细胞计中一般备有两类放大器。一类是输出信号辐度与输入信号成线性关系，称为线性放大器。线性放大器适用于在较小范围内变化的信号以及代表生物学线性过程的信号，例DNA测量等。另一类是对数放大器，输出信号和输入信号之间成常用对数关系。在免疫学测量中常使用对数放大器。因为在免疫分析时常要同时显示阴性、阳性和强阳性三个亚群，它们的荧光强度相差1～2个数量级；而且在多色免疫荧光测量中，用对数放大器采集数据易于解释。此外还有调节便利、细胞群体分布形状不易受外界工作条件影响等优点。

计算机和分析系统

经放大后的电信号被送往计算机分析器。多道的道数是和电信号的脉冲高度相对应的，也是和光信号的强弱相关的。对应道数年纵坐标通常代表发出该信号的细胞相对数目。多道分析器出来的信号再经模-数转换器输往微机处理器编成数据文件，或存贮于计算机的硬盘和软盘上，或存于仪器内以备调用。计算机的存贮容量较大，可存贮同一细胞的6～8个参数。存贮于计算机内的数据可以在实测后脱机重现，进行数据处理和分析，最后给出结果。除上述四个主要部分外，还备有电源及压缩气体等附加装置。

2．1．1 信号的产生、转换和传输在压力作用下，鞘液管中的鞘液被持续不断地压入流动室，形成一股稳定地连续的液流，保证了样本液稳定地处于鞘液液流的轴线上，并以单个细胞形式直线通过激光照射区。激光照射区又称测量区，是指液流与激光束垂直相交的点。当细胞携带荧光素标记物（每种物质携带的标记物不同吗?）通过激光照射区时，产生代表细胞内部不同物质、不同波长的荧光信号，这些信号以细胞为中心，向空间360°立体角发射，产生散射光和荧光信号。散射光不依赖任何细胞样品的制备技术，因此被称为细胞的物理参数或固有参数。散射光又包括前向角散射和测向角散射。前向角散射与被测细胞直径的平方密切相关，测向角散射光对细胞膜、胞质、核膜的折射率更敏感，可提供有关细胞内精细结构和颗粒性质的信息。荧光信号也有二种；一种是细胞自身在激光照射下发出的微弱荧光信号，另一种是经过特异荧光素标记后的细胞受激发照射后得到的荧光信号。在免疫分析中常要同时探测两种以上波长的荧光信号，就采用二向色性反射镜，或二向色性分光器，来有效地将各种荧光分开。

经荧光染色的细胞受到适合的光激发后产生的荧光是通过光电转换器转变成电信号而进行测量的。最常用的光电转换器是光电倍增管（PMT）。从PMT输出的电信号需要经过放大后才能输入分析仪器。流式细胞仪中一般备有两类放大器。一类是线性放大器，其输出信号与输入信号成线性关系。线性放大器适用于在较小范围内变化的信号以及代表生物学线性过程的信号，如DNA测量等。另一类是对数放大器，其输出信号和输入信号之间成常用对数关系。在免疫学测量中常使用对数放大器。放大后的电信号被传送到计算机，再经模一数转换器传输到微机处理器形成数据文件，保存在计算机上。保存在计算机上的数据可在脱机后再进行数据处理和分析。

参数（例如：细胞的大小、形态、质膜和细胞内部结构）测量原理

流式细胞仪可同时进行多参数测量，信息主要来自特异性荧光信号及非荧光散射信号。测量是在测量区进行的，所谓测量区就是照射激光束和喷出喷孔的液流束垂直相交点。液流中央的单个细胞通过测量区时，受到激光照射会向立体角为2π（360°）的整个空间散射光线，散射光的波长和入射光的波长相同。散射光的强度及其空间分布与细胞的大小、形态、质膜和细胞内部结构密切相关，因为这些生物学参数又和细胞对光线的反射、折射等光学特性有关。未遭受任何损坏的细胞对光线都具有特征性的散射，因此可利用不同的散射光信号对不经染色活细胞进行分析和分选。经过固定的和染色处理的细胞由于光学性质的改变，其散射光信号当然不同于活细胞。散射光不仅与作为散射中心的细胞的参数相关，还跟散射角、及收集散射光线的立体角等非生物因素有关。

在流式细胞术测量中，常用的是两种散射方向的散射光测量：①前向角（即0角）散射（FSC）；②侧向散射（SSC），又称90角散射。这时所说的角度指的是激光束照射方向与收集散射光信号的光电倍增管轴向方向之间大致所成的角度。一般说来，前向角散射光的强度与细胞的大小有关，对同种细胞群体随着细胞截面积的增大而增大；对球形活细胞经实验表明在小立体角范围内基本上和截面积大小成线性关系；对于形状复杂具有取向性的细胞则可能差异很大，尤其需要注意。侧向散射光的测量主要用来获取有关细胞内部精细结构的颗粒性质的有关信息。侧向散射光虽然也与细胞的形状和大小有关，但它对细胞膜、胞质、核膜的折射率更为敏感，也能对细胞质内较大颗粒给出灵敏反映。

在实际使用中，仪器首先要对光散射信号进行测量。当光散射分析与荧光探针联合使用时，可鉴别出样品中被染色和未被染色细胞。光散射测量最有效的用途是从非均一的群体中鉴别出某些亚群。

荧光信号主要包括两部分：①自发荧光，即不经荧光染色细胞内部的荧光分子经光照射后所发出的荧光；②特征荧光，即由细胞经染色结合上的荧光染料受光照而发出的荧光，其荧光强度较弱，波长也与照射激光不同。自发荧光信号为噪声信号，在多数情况下会干扰对特异荧光信号的分辨和测量。在免疫细胞化学等测量中，对于结合水平不高的荧光抗体来说，如何提高信噪比是个关键。一般说来，细胞成分中能够产生的自发荧光的分子（例核黄素、细胞色素等）的含量越高，自发荧光越强；培养细胞中死细胞/活细胞比例越高，自发荧光越强；细胞样品中所含亮细胞的比例越高，自发荧光越强。

减少自发荧光干扰、提高信噪比的主要措施是：①尽量选用较亮的荧光染料；②选用适宜的激光和滤片光学系统；③采用电子补偿电路，将自发荧光的本底贡献予以补偿。

2．1．2 流式细胞仪分选原理并不是所有的流式细胞仪都具有分选功能。流式细胞仪的分选功能是由细胞分选器来完成的。由喷嘴射出的液流柱在电信号作用下发生振动，断裂形成均匀的小液滴。根据选定的某个参数由逻辑电路判明是否将被分选，而后由充电电路对选定细胞液滴充电，带电液滴携带细胞通过静电场而发生偏转，落入收集器中。使用不同孔径的喷孔及改变液流速度，可能会改变分选效果。从参数测定经逻辑选择再到脉冲充电需要一段延迟时间。精确测定延迟时间是决定分选质量的关键，可根据具体要求进行适当调整。

2．1．3 数据的显示和分析数据处理主要包括数据的显示和分析。单参数直方图是使用最多的图形显示形式，既可用于定性分析，又可用于定量分析。单参数直方图是由X、Y二方向组成的二维平面图。横座标X是所测的荧光或散射光的强度，用“道数”（Channel No．）来表示。选择的放大器类型不同，标度不同。纵座标Y通常表示被测细胞的绝对数目。正常情况下，数据分析得到的图形为具有一个或若干个峰的曲线图。对曲线图的解释应该具体问题具体分析。

除直方图外，数据显示方式还包括二维点图、二维等高图、假三维图和列表模式等。二维点图也是比较常用的数据显示类型。它显示两个独立参数与细胞相对数之间的关系，也是二维平面图，横纵坐标可以根据自己选定的被测参数自行决定，点的位置表明了细胞和颗粒具有的二个被测参数的数值。二维点图所提供的信息量要大于单参数直方图。

数据分析的方法大体可分为参数法和非参数法两大类。当被检测的生物学系统能够用某种数学模型时则多使用参数方法。非参数分析法不用对显示的图像做任何假设，也不采用数学模型，分析程序可以很简单，也可能很复杂。临床医学较常使用非参数分析法。

2．2 流式细胞仪性能的技术指标流式细胞仪性能的技术指标主要有荧光分辨率、荧光灵敏度、适用样品浓度、分选纯度等。荧光分辨率是指分辨两个相邻峰的最小距离，通常用变异系数（CV值）来表示。现在市场上主流型号出厂时的荧光分辨率应该小于2.0%。荧光灵敏度反映了仪器探测最小荧光光强的能力。一般用荧光微球上可测出的FITC的最少分子数来表示。目前仪器均可达到1000左右。仪器工作时样品浓度一般在105～107细胞/ml。分析速度/分选速度是指流式细胞仪每秒种可分析或分选的颗粒数目。一般分析速度为5000～10000，分选速度控制在1000以下。流式细胞仪测量的数据是相对值，因此需要在使用前对系统进行校准或标定。流式细胞仪的校准有二个目的，即仪器的准直调整和定量标度。通常使用标准微球作为非生物学标准样品，鸡血红细胞做为生物学标准样品。主流流式细胞仪型号及其特性介绍

目前拥有市场较大份额的公司是美国的BD（Becton-Dickinson）公司、Beckman-Coulter公司（原名称Coulter）和德国的Partec公司。

3．1 BD公司流式细胞仪介绍 BD公司生产的流式细胞仪都冠以FACs（fluorescence activated cell sorter），即荧光激活细胞分选器。其型号种类比较齐全，如早期的FACSort、FACS Canto、FACSean。现在市场上供应的型号有五种：FACSCount（小型流式细胞仪）、FACS CAlibur（流式细胞仪）、FACSA ria（流式细胞分选仪）、FACSV antage SETM（多色分析和高速分选流式细胞仪）、LSR II（数字化分析型流式细胞仪）。

FACSCount为精确计数淋巴细胞CD3，CD4，CD8绝对数而设计的。FACSCalibur是全自动多色流式系统，偏重于临床，其整体设计帮助临床医生快速实现常规免疫表型、CD4T细胞计数、DNA、网织红细胞、血小板等临床分析，兼具分选功能。配备有二根激光管，可同时检测4个荧光参数。可识别粘联细胞。

BD FACSA ria流式细胞分选仪为台式高速细胞分选仪，获取速度达70，000细胞/s，分析速度达50，000/s。使用石英杯流动检测池固定光路校准技术。使用三种激光，多色分析，分析参数可达15色。两管或四管分选，可以使用多种规格的收集管。液流监测系统白动监测液流断点，检查堵塞，实现了细胞分选的无人操作。配件BDACDU装置，可以在微孔板或载波片上定量分选细胞。

FACSV antage SETM是在FACSV antage的细胞分选功能基础上推出的分选增强型流式细胞仪。六色荧光分析系统，点对点分选，配置FACS Diva数字化系统，提供全面的配套试剂。速度和功能优于FACSV antage。BD LSR II是LSR的数字化升级版，其性能介于FACSV antage SE和FACS Calibur之间，是专为生命科学研究设计的台式机。配备固定校准的紫外激光，四种激光立体空间激发、十色荧光同时分析、电子系统数字化、比较易学易用。

3．2 Beckman-Coulter公司流式细胞仪介绍 Beckman-Coulter公司生产的流式细胞仪以Profile（早期，现已停产）和EPICS系列为代表，近年又推出了Cytomics FC500系列。EPICS系列是大型流式细胞仪，目前市场上有XL、XL-MCL和ALTRA三种型号，其中ALTRA具有分选功能，适用于免疫学、细胞生理、分子生物学、遗传学、微生物学、水质分析和植物细胞分析。Cytomics FC500系列流式细胞仪体积小，可自动进行5种颜色的分析，适用于免疫学检测，如人类HIV诊断。特别是FC500MPL的独特设计可以在同一系统上使用12×75mm的离心管和24或96孔的平板。特别适合工作量大的实验室。

这二个公司主要针对医学研究和临床工作进行设计和生产，其产品可应用于生物医学基础研究以及临床检测的许多领域，如遗传、肿瘤、血液、免疫等诸多研究中红细胞、T细胞、淋巴细胞亚群测定、检测早期细胞凋亡、肿瘤细胞免疫测定等。这二个公司的流式细胞仪价格昂贵，我国主要购买、使用的单位基本上都是一些医疗机构。

3．3 Partec公司流式细胞仪介绍与BD和Becman-Coutler公司的产品相比，德国Partec公司生产的流式细胞仪的共同特点是体积小，造价低，易操作，便于携带，适合植物学研究，适合边远地区和发展中国家。德国Partec公司的产品分为三类：CCA家族、PAS家族和CyFlow家族（Galaxy为早期产品，已停产）。CCA家族包括细胞计数分析仪CCA和倍性分析仪PA-I。它是单或双参数的台式小型机，可以进行一些常规分析，如核DNA测定（检测倍性或细胞周期）、细胞计数、细胞凋亡。它的特点是体积小，易操作，价格低，检测范围广，可以检测多种荧光素（如PI、DAPI、Fluorescein）发出的荧光。PAS家族包括粒子分析系统PAS、粒子分析系统III（PAS-III）和倍性分析仪PA-II。提供三种激光器的三种组合，可检测十余种荧光染料。最多可检测和记录八个独立荧光参数。倍性分析仪PA能够在2分钟内自动测量植物的倍性水平，检测异倍体。可以对叶片、幼苗、种子、果皮、根、花等植物材料进行分析。在大多数植物中，异倍体染色体的检测分辨率为±1条染色体。PA-I使用HBO-100汞灯，属于弧光灯，可产生紫外激发光和蓝光。PA-II中增加了488nm氩离子激光器，能够检测几乎所有的荧光染料，如DAPI，Hoeehst，PI，EB，MMC，FITC，FDA等。汞灯发光是电流经过气体时，气体电离产生的。它能提供最佳的激发波长。

CyFlow（R）SL配备三种激光管，可应用于诸如人类健康、微生物学、工业应用、过程控制、生态学等研究。如HIV扫描中免疫标记细胞计数、食品处理过程中的微生物计数、细胞凋亡等。它使用l2 V直流电，特别适合边远地区和发展中国家。

国际上20世纪80年代开始将流式细胞仪检测应用到植物的研究中（Galbraith，1983），众多学者都认为流式细胞仪是一种准确、快速的检测DNA含量的方法（Michaelson，1991）。应用范围主要是利用流式细胞仪研究属内、属间多种植物的DNA含量（Baird，1994；Jacob，1996；HALL，2000）和倍性水平（Costich，1993；Meng，2002）、检测体细胞杂种（Pfosser，1995；Keller，1996）和游离小孢子培养再生株（Kim，2003）的DNA含量。过去我国应用这一检测技术的植物研究工作者寥寥无几，且大多是在国外实验室完成的。研究内容包括植物生理、程序性死亡、倍性鉴定等。植物研究中使用的流式细胞仪基本上都是Partec公司的产品，也有少量是BD公司生产的流式细胞仪。BD公司的产品主要定位于医学研究与应用，与Partec产品相比，不太适合从事植物染色体倍性的鉴定。主要体现在不能提供植物样品制备技术/试剂，数据获取软件可同时检测到的倍性数目少。鉴于目前我国科研院所中使用较多的是BD公司生产的流式细胞仪，在下一篇中将会对利用BD流式细胞仪进行植物倍性检测的技术和技巧做详细报告。

如何选择流式细胞仪

自七十年代出现第一代流式细胞仪以来，随着计算机技术、电子制造技术、激光技术及荧光素合成技术的不断发展，现代流式细胞仪已今非昔比，制造工艺、功能、精确度有了质的飞跃。

流式细胞仪生产厂商推出各种不同型号的流式细胞仪来满足用户的不同需要。现生产流式细胞的厂商全球至少有六家，各厂商产品又有不同的系列，各具特点。如何从众多的型号中挑选出最适合自己的机型，我们还需从分析应用出发，评估自己的需求来决定什么样的流式细胞仪最具性价比、最适合自己。⑴、DNA倍体分析

DNA分析是流式细胞仪最初且是现在应用最广检测项目。由于恶性细胞DNA含量通常与正常细胞不同，存在异倍体细胞，所以现有很研究评价异倍体细胞与肿瘤恶性度及其预后的关系。DNA含量检测还可提供细胞周期方面的信息，这在细胞生物学中运用很广泛。特别地，它可表示出细胞毒性药物对细胞作用过程。这些DNA检测还可与细胞表面标志物标记同时进行，这样在细胞混合培养中，可通常追踪表达特异标志物的细胞显示其生长周期情况。所有方法都是基于染料能与核酸起特异的化学反应并发射出荧光，常用的染料为PI，DAPI。

流式细胞仪要求：488nm光源，575nm滤光片。⑵、细胞生存能力实验

使用Heochest 33342染料与DNA特异性结合，后因细胞活力不同，染料的结合程度也各异，故可评估细胞的活性度。

流式细胞仪要求：360nm光源，455nm滤光片。⑶、计数外周血中检测网织红细胞

使用TO染料能够特异性地与RNA结合，结合系数高达3000，故具有很好的性价比。流式细胞仪要求：488nm光源，525nm滤光片，液量绝对计数系统。

⑷、外周血、骨髓采集物中CD34阳性干细胞计数，临床上用于骨髓移植前干细胞数理的测定

使用标准ISHAG方案，需要DNA或其他核染料占用FITC通道，PE标记CD34抗体，PE-CY5标记CD45抗体。流式细胞仪要求：488nm光源，525nm、575nm、675nm滤光片，液量绝对计数系统。⑸、交叉淋巴细胞、粒细胞毒实验

检测识别供体血清中免疫球蛋白与受体粒细胞之间是否存在反应有着重要临床意义，因为这种反应会导致移植后发热、移植后肺损伤及免疫性粒细胞缺乏症。流式细胞仪可检测全血样本与血清孵育后粒细胞上结合的人免疫球蛋白。FITC标记人免疫球蛋白抗体、PE标记粒细胞表面标志物、PE-CY5标记HLA抗体。流式细胞仪要求：488nm光源，525nm、575nm、675nm滤光片。⑹、血小板自身抗体检测

血小板自身抗体识别人血小板抗原，会引起各种临床相关症状，如新生儿自免性血小板减少症、输血后紫癜、难治性血小板减少。流式细胞可快速准确地检测血小板自身抗体。FITC标记抗人免疫球蛋白抗体、PE标记识别血小板抗体。

流式细胞仪要求：488nm光源，525nm、575nm滤光片。⑺、移植交叉配型

原细胞毒实验，主要用于避免移植物超急性排拆反应。流式细胞仪用于监测T或B细胞是否受到受体血清中免疫球蛋白攻击，作为HLA配型前的预实验。流式细胞仪因其高精确性已成为该领域内的金标准。FITC标记抗人免疫球蛋白抗体、PE标记识别T细胞CD3或B细胞CD29抗体。仪器要求：488nm光源，525nm、575nm滤光片。⑻、检测细胞经抗原或细胞有丝分裂刺激后活化效应

淋巴细胞早期活化指标CD69可用来检测免疫治疗效果。流式细胞使用三色分析可监测淋巴细胞各亚群活化情况：FITC标记的CD3抗体、PE标记的CD8抗体、PE-CY5标记的CD69抗体。流式细胞仪要求：488nm光源，525nm、575nm、575nm滤光片。⑼、检测细胞内因子（TH1/TH2细胞检测）

未活化的淋巴细胞所分泌的细胞因子极少，用流式细胞仪很难检测出来，因此在检测前需刺激活化。活化所用的刺激素为PMA 佛波酯+Ionomycin。淋巴细胞在刺激素的作用下，活化分泌细胞因子到细胞外。因流式细胞仪只能对细胞表面或内部的抗原进行检测，如细胞因子分泌到细胞外则检测不到，因此必须阻止细胞因子的分泌。抑制细胞因子分泌的试剂为Brefedlin A或Monensin。Th1/Th2细胞首先是CD4+T细胞，因此存在着用CD4来设定细胞群的问题。我们知道CD4不但在T 细胞上表达，还在所有的单核细胞上表达，因此单独用CD4设门无法将CD4+T细胞区分开来。那么我们用CD3和CD4双参数设门是否可以呢？回答是否定的。因为在佛波酯的刺激作用下CD4 抗原的表达会迅速下调，甚至完全丧失，所以不适合于设门。用CD3和CD8设门，因CD8不受佛波脂的影响且绝大多数CD3+CD8-的细胞都是CD3+CD4+细胞，因此可用CD3+CD8-细胞群来确定CD4+T细胞群。FITC标记CD8，PE标记IL-4和，PE-CY5标记IFN-r，APC或PE-CY7标记CD3。

流式细胞仪要求：488nm或633nm（仅限APC染料）光源，525nm、575nm、675nm，767nm滤光片。⑽、细胞增殖状态检测

核增殖抗PCNA、Ki67、BrdUrd用于衡量细胞增殖分裂状况，在评估肿瘤预后有重要意义。为些标志物的检测一般同细胞表面标志物同时检测。FITC标记PCNA或Ki67或BrdUrd，PE或（并）PE-CY5标记细胞表面标志物。

流式细胞仪要求：488nm或633nm光源，525nm、575nm、675nm滤光片。⑾、染色体分析

流式细胞仪染色分析运用两种特异性染料：Hoechest33258与核苷酸AT结合；Chromomycin A3与GC相结合。从而在双参数坐标上根据染色体ATCG含量的不同识别各种染色体。平时进行的染色体分析耗时且需要操作者极具经验，而用流式细胞仪时可快速地识别出异常染色体，如加配分选系统可将这些异常染色体分选出来作进一步分析。

流式细胞仪要求：360nm或488nm光源，450nm、580nm滤光片。⑿、BrdUrd标记追踪细胞分化

通过细胞分化时涉入溴化尿嘧啶，再使用抗BrdUrd抗体及PI核酸染料可精确识别它们。在流式细胞仪上可清楚地识别出处于G1、S、G2、M期的细胞，在肿瘤研究中有着重要作用。流式细胞仪要求： 488nm光源，525nm、575nm滤光片。⒀、淋巴细胞亚群分析

外周血CD3、CD4、CD8、CD19、NK等各类淋巴细胞亚群定量分析。

流式细胞仪要求： 488nm光源，525nm、575nm滤光片，液量绝对计数系统。⒁、白血病免疫分型

CD45设门三色白血病免疫分型。

流式细胞仪要求： 488nm光源，525nm、575nm、675nm滤光片。最少三色荧光，参数越多检测越为灵敏。⒂、血小板分析

血小板活化实验、血小板功能分析。血小板识别抗体及相应活化指标。

流式细胞仪要求： 488nm光源，525nm、575nm、675nm滤光片，液量绝对计数系统。⒃、白血病、淋巴瘤微小残留病灶检测

根据初诊免疫分型结果，多参数联合设门检测是否有残留白血病细胞，监测白血病的复发。T系白血病微小残留病灶检测

流式细胞仪要求： 488nm光源，525nm、575nm、675nm滤光片，液量绝对计数系统。B系白血病微小残留病灶检测，液量绝对计数系统

流式细胞仪要求： 488nm光源，525nm、575nm、675nm滤光片。最少三色荧光，参数越多检测越为灵敏。

髓系白血病微小残留病灶检测，液量绝对计数系统