激光诱导荧光寿命及其测量

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荧光寿命的定义

荧光寿命的定义简介荧光寿命是描述荧光物质发光时间的一个重要参数。

随着光学技术的快速发展，对荧光寿命的研究也越来越深入。

荧光寿命在许多领域中都有广泛的应用，如生物物理学、材料科学、化学等。

本文将对荧光寿命的定义进行详细探讨，包括荧光寿命的概念、测量方法和影响因素等。

荧光寿命的概念荧光寿命是指荧光物质由受激态回到基态所需的时间。

当荧光物质受到外界激发能量时，部分电子会从基态跃迁到激发态，形成受激态。

随后，受激态上的电子会自发地跃迁回到基态，释放出能量并产生荧光。

荧光寿命是受激态电子从激发态回到基态所需的平均时间。

荧光寿命的长短与荧光物质的性质密切相关，它可以通过荧光寿命测量仪器来获得。

荧光寿命的测量方法有许多方法可以用来测量荧光寿命，其中最常用的方法是荧光寿命衰减法。

该方法通过测量荧光强度随时间的衰减曲线来得到荧光寿命。

具体操作步骤如下： 1. 准备样品：选择合适的荧光物质作为样品，并将其制备成适当的形式，如溶液、薄膜等。

2. 激发样品：使用合适的激发源，如激光器或荧光灯，对样品进行激发。

激发波长通常与样品的吸收峰相匹配。

3. 收集荧光信号：使用荧光探测器收集样品发出的荧光信号，并将其转化为电信号。

4. 记录荧光信号随时间的变化：使用荧光寿命测量仪器记录荧光信号随时间的变化，并得到荧光强度随时间的衰减曲线。

5. 拟合曲线：利用合适的数学模型，如指数衰减模型，对荧光衰减曲线进行拟合，从而得到荧光寿命。

影响荧光寿命的因素荧光寿命受到多种因素的影响，其中包括以下几个方面： 1. 荧光物质的性质：荧光物质的分子结构和化学组成对荧光寿命有重要影响。

不同的分子结构会导致不同的荧光激发和退激发机制，从而影响荧光寿命的长短。

2. 温度：温度是影响荧光寿命的重要因素。

一般情况下，荧光寿命会随着温度的升高而缩短。

这是因为温度的升高会增加分子的振动和动力学速率，从而加快荧光退激发的速率。

3. 溶剂效应：溶剂对荧光寿命也有较大影响。

激光诱导荧光技术简介资料重点

较高的空间分辨力：可达到微米量级。
快速的时间响应：时间分辨最高可达纳秒量级，可对自由基等瞬态物质寿命进行检测。
对被测区域无干扰：通过激光激发，而不涉及接触式的探针等器件，对等离子体，燃烧等几乎不产生干扰。
激光诱导荧光技术（LIF）
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特点
主要问题：对激光器的要求较高，维护昂贵；测量系统较复杂。
采集软件：采集数据，并对数据进行处理；
激光诱导荧光技术（LIF）
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激光诱导荧光技术（LIF）
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技术要求
该技术的关键是选择合适的物质与特定波长的激光光源相匹配，以产生足够强度的荧光信号为探测器所接收。目前作为示踪粒子的有氢氧根（OH）、碳氢根（HC）、一氧化碳（CO）、氧分子（O2）、氧原子（O）、丁二酮分子等。
LIF应用
生物
毛细血管电泳检测
医学
环境
病变诊断
检测大气、水体污染
激光诱导荧光技术（LIF）
其他
检测火焰、流场等
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特点
优点：
高灵敏度：探测下限可达106个粒子/cm3，浓度检测最低可达1013mol/L。
测温范围宽，测量精度高：已有在1600℃的实验条件和1100℃的燃气轮机条件下进行荧光测温的报道，测温精度可达±1℃。
用于液体的流场显示时需要加入荧光染料。不同物质需和不同波长的激光器相配合。
激光诱导荧光技术（LIF）
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分类
浓度测量温度测量
LIF分类
示踪LIF 产物分析LIF
测量手段
液体LIF 气体LIF 燃烧LIF
测量物质
激光诱导荧光技术（LIF）
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应用
目前LIF技术已应用于气体、液体、固体的测量中及燃烧、等离子体、喷射和流动现象中。

激光诱导荧光光谱技术

No. 12
应用
(3)燃烧系统中的应用
测量温度、粒子浓度等。LIF方法在火焰中粒子浓度的测量包括： ① 瞬态自由基粒子的测量。瞬态自由基是燃烧中的反应中间体，如OH等。 ② 污染粒子测量，用于对污染物的控制与排放，常见的污染粒子有NO、CO、NO2、SO2等分子， LIF方法的空间与时间的分辨测量有助于深入理解燃烧过程中这些粒子形成的机理。 ③ 金属粒子的测量，如Na、K、NaS等。
No. 11
应用
(2)水质监测
LIF 遥测系统以355 nm 激发波长的Nd-YAG晶体激光器为激发光源, 脉冲宽度4 ns , 重复频率10Hz 。脉冲激光通过卡塞格伦望远镜射入待测水体, 后向散射的荧光进入望远镜, 使用光纤分为两路, 一路通过干涉滤光片, 光电倍增管测量作为水拉曼光强度, 另一路通过安装有中心波长为355 、450 和685 nm 三块干涉滤光片的转轮, 以光电倍增管测量瑞利散射光、DOM 荧光和叶绿素a 荧光强度。测得的瑞利散射光、DOM 荧光和叶绿素a 荧光强度以水拉曼光强度进行归一化, 记为瑞利散射因子、 DOM 荧光因子和叶绿素a 荧光因子, 分别与水体浊度、 DOM 浓度和叶绿素a 浓度成线性正相关。
光学组件：光路调整，光路转换，过滤杂散光等作用。
样品池：气体密闭池、液体池。窗口与光路上不产生激发光的散射，
窗口与池壁不产生荧光、样品池的窗口通常作成布儒斯特角。
光电探测器：光电倍增管、光电二极管、电荷耦合器件CCD等。
信号处理模块：信号采集、分析、显示和处理, 根据信号控制激光
器、检测光路和光电探测器等模块, 实现在线分析、处理和信号优化。
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到基态。在此过程中，分子会通过自发辐射释放能量发光而产生荧光，这就是激光诱导荧光。

荧光寿命测定的现代方法与应用

荧光寿命测定的现代方法与应用房　喻王　辉(陕西师范大学化学系　西安　710062)摘　要　介绍了时间相关单光子计数、相调制和频闪等三种现代荧光寿命测定方法的工作原理,指出了各种方法的优点和局限性;介绍了时间相关单光子计数实验数据的处理方法;概述了时间分辨荧光技术在化学和生命科学中的应用。

关键词　荧光寿命　单光子计数　相调制法　频闪技术Abstract　The principles and characteristics of s ome of the m odern techniques,including time2correlated single2 photon counting(T CSPC),phase m odulation and strobe techniques,for fluorescence lifetime measurements have been briefly introduced.The advantages and disadvantages of each method have als o been pointed out.The comm on method used for the analysis of the fluorescence decay,taking T CSPC as an example,has been discussed in detail.On the basis of these introductions,the applications of time2res olved fluorescence techniques in chemical and biological re2 search have been overviewed.K ey w ords　Fluorescence lifetime,T ime2correlated single photon counting,Phase m odulation methods,S trobe techniques荧光是分子吸收能量后其基态电子被激发到单线激发态后由第一单线激发态回到基态时所发生的,而荧光寿命是指分子在单线激发态所平均停留的时间。

荧光寿命的认识

ItI 0e-kt 其中I0是激发时最大荧光强度，It是时间t时的荧光强度，k是衰减常数。假定在时间时测得的It 为I0的1/e，则是我们定义的荧光寿命。
寿命是衰减常数k 的倒数。事实上，在瞬间激发后的某个时间，荧光强度达到最大值，然后荧光强度将按指数规律下降。从最大荧光强度值后任一强度值下降到其 1/e所需的时间都应等于。
分析采用非线性最小二乘曲线拟合方法, 迭代过程用Marquardt法。拟合初值可由用户输入,也可对曲线粗略分析得到。如对两种衰变成分的衰变曲线,先由曲线尾部段进行单指数曲线拟合得到长寿命成分参数,再由曲线前段进行双指数曲线拟合得到(其中长寿命成分参数已得到)短寿命成分参数。
二．研究荧光寿命的意义
从下式可以得到 F的粗略估计值(单位为秒)。
1/F≈104 max
在讨论寿命时，必须注意不要把寿命与跃迁时间混淆起来。跃迁时间是跃迁频率的倒数，而寿命是指分子在某种特定状态下存在的时间。
通过量测寿命，可以得到有关分子结构和动力学方面的信息。
荧光寿命及其含义
假定一个无限窄的脉冲光(δ函数)激发n0个荧光分子到其激发态,处于激发态的分子将通过辐射或非辐射跃迁返回基态。假定两种衰减跃迁速率分别为Γ和knr,则激发态衰减速率可表示为dn(t)/dt=- (Γ+ knr) n(t) (1)
Zn3(PO4)2 存在α,β,和γ三种晶体结构对于这三种磷光体,在α-ZPMG中没有红色长余辉现象,因为在结构中不存在六配位Mn2+。相反,在β和γ-ZPMG中, 可以很清楚地观察到红色长余辉现象。采用254nm紫外光激发5min后,立即测得磷光粉的余辉光谱如图6 所示。由图我们可以看出,β和γ-ZPMG中监测到宽带峰与发射光谱中的峰位相同,均位于616nm,归属为 Mn2+的4T1g(4G) →6A1g(6S)跃迁。

新型激光诱导荧光检测器的研制及评价

流泵，Ｚ色谱柱恒温箱，Ｅ２０ＷＣ００色谱工作站，
５５
１ＬＦ２０ＩＤ３激光诱导荧光检测器的设计
激光诱导荧光检测器ＬＦ２０使用４３ｍ半ＩＤ３７ｎ
现代仪器（ｗ．ｏｅｎｓｓｒ．）ｗｗｍｄｒｎｔ．ｇｎｉｒｏｃ
３液体出口；．光入射方向４激
光采集效率，提高检测器灵敏度［３】。本文针对该检
测器的设计原理加以说明，并通过与高效液相色谱联用，对其性ｉｉ以评价。ｉｉ
２实验部分
２１仪器与试剂．ＬＩＤ２０激光诱导荧光检测器，Ｐ３Ｆ３２０高压恒
ＦＴＩＣ衍生化苯胺、对甲苯胺、对氯苯胺、联苯胺、对苯二胺等５种物质，评价该检测器，
最小检测量达到Ｐｇ级，重现性好，５种物质保留时间ＲＳＤ值均小于１ｎ７。说明该检％（＝）
测器具有灵敏度高、稳定性好、线性范围宽等特点，用于环境与生物领域痕量物质检测。适
（．２大连依利特分析仪器有限公司（．３华东理工大学
摘要
大连
１６２）０３１
上海
２０３）０２７
采用成本低、灵敏度高的反射式ｚ型检测池，成功研制新型４３ｍ固体激光诱一７ｎ
导荧光检测器（ＩＤ）用荧光物质异硫氰酸荧光素（ＩＣ标准品评价检测器性能，其灵ＬＦ。ＦＴ）敏度高，最低检测浓度为１０。ｌ（／＝５，线性范围超过４个数量级。进一步使用 ×１。ｍｏ／ＳＮｌ）Ｌ

荧光寿命成像技术FLIM

生物光子学大作业作业名称：荧光寿命成像技术FLIM 姓名：曾扬舰学号：完成日期：2016.6.28荧光寿命成像技术FLIM摘要：荧光寿命显微成像技术（FLIM）技术是一种新颖的荧光成像技术，具有其他荧光成像技术无法代替的优异性能，是生物医学工程领域的研究热点。

频域调制、门控探测和时间相关单光子计数是FLIM的几种主要实现方法。

综述了这些计数的原理、研究现状和已取得的部分成果，比较了这三种方法的时间分辨率和成像速度等参数的优劣。

宽场FLIM更适用于延时成像和实时成像。

荧光偏振各向异性成像和内窥镜FLIM技术都是FLIM技术很有前景的应用方向。

Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy(FLIM)Why lifetime Imaging?The fluorescence lifetime is the signature of a fluorescent material ;It is the exponential decay in emission after the excitation of a fluorescent material has been stopped. FLIM is a technique to map the spatial distribution of lifetimes within microscopic images and it allows measurements in living cells as well as in fixed.Because of the fact that some phenomena do affect fluorescence lifetimes, the lifetime is used to detect these phenomena leading to various applications such as; lon imaging ,oxygen imaging, probing microenvironment, and medical dlagnosis.Frequency domain methodThe homodyne frequency domain FLIM method requires amodulated light source and a modulated detector.In the LIFE system these are the LED and the intensified CCD camere. Both are modulated at exactly the same frequency,but with an adjustable diffrence in phase.These two parameters depend on the fluorescence lifetime of the sample and the modulation frequency and are measured to calculate the flurescence lifetime in each pixel of the image.1、基本概念荧光是分子吸收能量后使得其基态电子被激发到单线激发态后由第一单线激发态回到基态时所发生的辐射复合发出的光。

荧光寿命测定方法

λ（t）＝ αI（t比。
三、时间相关的单光子计数方法TCSPC
降低激光功率，使每一个激光脉冲所含能量足够小，以至于每次激发样品时或者仅有１个荧光光子到达探测器的光阴极，或者没有。假如100 个激光脉冲激发样品，所发出的荧光光子仅能使光阴极平均发射１个光电子。光子q重概率密度则变成单个光电子概率密度：
E4 E3 E2
(10-8s) (10-3s)
E4 E3 E2
h
E1
E1
一、荧光寿命的概念
自发辐射：处于高能级E2的原子自发地向低能级E1跃迁，并发射出一个频
率为 υ=（ E2- E1 ）/h的光子。
自发跃迁几率：发光材料在单位时间内，从高能级上产生自发辐射的发光
粒子数密度占高能级总粒子数密度的比值 A21=(dn21/dt)sp/n2
三、时间相关单光子计数方法TCSPC
时间相关单光子计数技术首先由 Bollinger、Bennett、Koechlin 三人在六十年代为检测被射线激发的闪烁体发光而建立的,后来人们把它应用到荧光寿命的测量。
四、TCSPC技术优缺点
• TCSPC 法的突出优点在于灵敏度高、测定结果准确、系统误差小,是目前最流行的荧光寿命测定方法； • 实际测定中,必须调节样品的荧光强度,确保每次激发后最多只有一个荧光光子到达终止光电倍增管。否则会引起“堆积效应” (Pileup Effect)； • 对于量子效率较高的样品，需要限制激发光强度，即减小多个光电子同时到达的概率； • 这种方法所用仪器结构复杂、价格昂贵、而且测定速度慢,无法满足某些特殊体系荧光寿命测定的要求。
Pf(t) ≈ <λ(t)> = αI（t）
只要测得单个光电子到达时间概率分布，也就得到了微弱光场衰变曲线。利用窗口鉴别器开设时间窗口，可以很方便地测量激发后不同时间区间的荧光光谱，就得到了时间分辨荧光光谱。利用非线性最小二乘法、矩法、Laplace 变换法、最大熵法以及正弦变换法等拟合曲线得到结果。

激光诱导荧光技术

平面激光诱导荧光技术
PLIF原理
激光诱导荧光光谱
利用一束脉冲激光将特定分子（或离子）由电子基态激发至激发态，稍后测量分子由电子激发态驰豫放出的光子，扫描激发激光的波长使它通过分子的吸收谱带，就可以把荧光强度描绘成激发激光波长的函数，得到激发
光谱（Excited spectroscopy）。
人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准
的尺”、“最亮的光”。它的亮度约为太阳光的100 亿倍。
平面激光诱导荧光技术
PLIF介绍
荧光：当某种常温物质经某种波长的入射光（通常是
紫外线或X射线）照射，吸收光能后进入激发态，并且立即退激发并发出出射光（通常波长比入射光的的波长长，在可见光波段）；而且一旦停止入射光，发光现象也随之立即消失。具有这种性质的出射光就被称之为荧光。
大的作用。
平面激光诱导荧光技术
参考文献
[1]激光诱导荧光检测器的研制与性能评价[M].北京. [2]关小伟,刘晶儒.利用平面激光诱导荧光技术测量燃烧场内NO的浓度分布[J]. 强激光与粒子束,1999,11 (5) : 560— 564. [3]梁锡辉,区伟能.激光诱导荧光检测技术[J].激光与光电子学进展,2008,25(48). [4]臧竞存,邹玉林.激光诱导荧光光谱法检测高纯激光晶体中的痕量稀土杂质[J].分析仪器,2010,3(25). [5]杨仁杰,尚丽平.激光诱导荧光快速直接检测土壤中多环芳烃污染物的可行性研究[J].光谱学与光谱分析2011,8(31):2148-2150. [6]孙红梅.激光诱导荧光法检测 SO2的浓度[D].吉林:吉林大学,2004:1-32. [7]王宁.定量测试OH基浓度的PLIF技术研究及应用[D].北京：国防科技大学,2009:56-65. [8]李卿硕.荧光光谱检测设计与研究[D].长春:长春理工大学,2008:1-15.

荧光寿命测定方法.

五、荧光寿命测定中可能存在的问题
• 当荧光寿命值与仪器自身响应时间为同一量级时，实测结果为二者的卷积，需要对结果进行解卷积，扣除系统响应时间的影响。 • 发光材料自身存在荧光俘获效应，尽量减小样品厚度。
谢谢大家！
均寿命τ 。 τ =1/A21
一、荧光寿命的概念
假定一个无限窄的脉冲光(δ函数) 激发n0 个原子到其激发态,处于激发态的原子将通过辐射或非辐射跃迁返回基态。假定两种衰减跃迁速率分别为Γ 和knr ,则激发态衰减速率可表示为 d n ( t)/d t= - (Γ + knr ) n ( t) 其中n ( t) 表示时间t 时激发态原子的数目,由此可得到激发态物质的单指数衰减方程。 n ( t) = n0 exp ( - t/τ) 式中τ为荧光寿命。荧光强度正比于衰减的激发态分子数,因此可将上式改写为: I ( t) = I0 exp ( - t/τ) 其中I0 是时间为零时的荧光强度。于是,荧光寿命定义为衰减总速率的倒数: τ = (Γ + knr ) - 1 也就是说荧光强度衰减到初始强度的1/e 时所需要的时间就是该荧光物质在测定条件下的荧光寿命。
Pf(t) ≈ <λ(t)> = αI（t）只要测得单个光电子到达时间概率分布，也就得到了微弱光场衰变曲线。利用窗口鉴别器开设时间窗口，可以很方便地测量激发后不同时间区间的荧光光谱，就得到了时间分辨荧光光谱。利用非线性最小二乘法、矩法、Laplace 变换法、最大熵法以及正弦变换法等拟合曲线得到结果。
一、荧光寿命的概念
自发辐射跃迁的过程是一种只与原子本身的性质有关，与辐射场无关的自
发过程。A21的大小与原子处在E2能级上的平均寿命τ 2有关。 E2能级上的粒子数密度n2随时间的变化率

激光诱导荧光光谱技术

应用
(2)水质监测
LIF 遥测系统以355 nm 激发波长旳Nd-YAG晶体激光器为激发光源, 脉冲宽度4 ns , 反复频率10Hz 。脉冲激光经过卡塞格伦望远镜射入待测水体, 后向散射旳荧光进入望远镜, 使用光纤分为两路, 一路经过干涉滤光片, 光电倍增管测量作为水拉曼光强度, 另一路经过安装有中心波长为355 、450 和685 nm 三块干涉滤光片旳转轮, 以光电倍增管测量瑞利散射光、DOM 荧光和叶绿素a 荧光强度。测得旳瑞利散射光、DOM 荧光和叶绿素a 荧光强度以水拉曼光强度进行归一化, 记为瑞利散射因子、 DOM 荧光因子和叶绿素a 荧光因子, 分别与水体浊度、 DOM 浓度和叶绿素a 浓度成线性正有关。
应用
目前LIF技术已应用于气体、液体、固体旳测量中及燃烧、等离子体、喷射和流动现象中。
生物医学
环境其他
毛细血管电泳检测病变诊疗叶绿素荧光分析基因突变 DNA分析
检测大气、水体污染、
检测火焰、流场等
应用
(1)叶绿素荧光寿命旳测量
采用波长355 nm旳激光作为光源激发叶绿素荧光,由光电倍增管接受其荧光信号,因为被测叶绿素荧光衰减函数与激光脉冲、仪器响应函数卷积在一起,根据它们旳特征,利用时间辨别测量法分别测得叶绿素荧光及其背景信号,并结合解卷积算法可分离出真实旳叶绿素荧光衰减函数,从而获取叶绿素旳荧光寿命. 该措施能够实现叶绿素荧光寿命旳高精度实时监测,经过对不同叶绿素含量旳溶液荧光寿命测试,证明叶绿素含量与其荧光寿命具有有关性, 拟定了叶绿素含量与荧光寿命旳标定曲线.
处于高能态旳分子不稳定，在一定时间内它会从高能态返回到基态。在此过程中，分子会经过自发辐射释放能量发光而产生荧光，这就是激光诱导荧光。

测荧光寿命实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 理解荧光寿命的概念及其在化学和生物学研究中的应用。

2. 掌握使用荧光寿命测定仪进行实验操作的方法。

3. 通过实验数据，了解不同物质荧光寿命的差异及其影响因素。

二、实验原理荧光寿命是指荧光分子从激发态回到基态所需的时间。

它反映了荧光分子在激发态的稳定性，是研究荧光分子性质的重要参数。

荧光寿命的测定通常采用荧光寿命测定仪进行，通过记录荧光衰减曲线，计算荧光寿命。

三、实验材料与仪器1. 实验材料：荧光物质（如罗丹明6G）、溶剂（如乙醇）、样品容器等。

2. 实验仪器：荧光寿命测定仪、光源、样品池、计算机等。

四、实验步骤1. 样品制备：将荧光物质溶解于溶剂中，配制成一定浓度的溶液。

2. 样品池准备：将样品溶液注入样品池，确保样品池的光学路径与仪器光路对齐。

3. 仪器设置：打开荧光寿命测定仪，设置激发波长、发射波长、扫描速度等参数。

4. 数据采集：启动仪器，记录荧光衰减曲线，并计算荧光寿命。

5. 重复实验：对同一荧光物质进行多次实验，以验证结果的可靠性。

五、实验结果与讨论1. 实验数据：| 荧光物质 | 激发波长（nm） | 发射波长（nm） | 荧光寿命（ns） || -------- | -------------- | -------------- | -------------- || 罗丹明6G | 530 | 580 | 4.2 ± 0.2 |2. 结果分析：根据实验数据，罗丹明6G的荧光寿命为4.2 ± 0.2 ns。

结果表明，罗丹明6G在激发波长为530 nm、发射波长为580 nm的条件下，荧光寿命相对稳定。

3. 影响因素：荧光寿命受到多种因素的影响，如温度、溶剂、荧光物质浓度等。

在本实验中，荧光寿命的稳定性主要得益于实验条件的一致性。

六、实验总结通过本次实验，我们掌握了荧光寿命测定仪的使用方法，了解了荧光寿命的概念及其在化学和生物学研究中的应用。

荧光寿命测定方法

式中：tj＝to＋tj0 得到光检测方程
λ（t）＝ αI（t）式中：α 是比例系数。说明光电子发射概率密度与光场瞬时强度成正比。
三、时间相关的单光子计数方法TCSPC
降低激光功率，使每一个激光脉冲所含能量足够小，以至于每次激发样品时或者仅有１个荧光光子到达探测器的光阴极，或者没有。假如100个激光脉冲激发样品，所发出的荧光光子仅能使光阴极平均发射１个光电子。光子q重概率密度则变成单个光电子概率密度：
dn2(t)/dt=-(dn21/dt)sp=-A21n2(t) n2(t)= n2(0)e -A21n2(t)
定义粒子数密度由t=0时的n(0)衰减到它的1/e时所用的时间为E2能级的平均寿命τ。
τ=1/A21
一、荧光寿命的概念
假定一个无限窄的脉冲光(δ函数) 激发n0 个原子到其激发态,处于激发态的原子将通过辐射或非辐射跃迁返回基态。假定两种衰减跃迁速率分别为Γ 和knr ,则激发态衰减速率可表示为
荧光寿命测定方法
一、荧光寿命的概念二、测定荧光寿命的几种方法三、时间相关单光子计数方法TCSPC 四、TCSPC技术优缺点五、荧光寿命测定中可能存在的问题
自发跃迁几率：发光材料在单位时间内，从高能级上产生自发辐射的发光粒子数密度占高能级总粒子数密度的比值
一、荧光寿命的概念
一、荧光寿命的概念假如100个激光脉冲激发样品，所发出的荧光光子仅能使光阴极平均发射１个光电
• 实际测定中,必须调节样品的荧光强度,确保每次激发后最多只有一个荧光光子到达终止光电倍增管。否则会引起“堆积效应” (Pileup Effect)；
• 对于量子效率较高的样品，需要限制激发光强度，即减小多个光电子同时到达的概率；
• 这种方法所用仪器结构复杂、价格昂贵、而且测定速度慢,无法满足某些特殊体系荧光寿命测定的要求。

激光诱导荧光技术

光源为固体激光器；具有极佳的灵敏度和超强的稳定性能
平面激光诱导荧光技术
ZETALIF of Picometrics
以固态二极管激光器为激发光源，其光路系统采用共线型设计，所生产LIFD的激发波长范围300～900nm，可用于高效液相色谱、
毛细管电泳、微流动分析系统等分离领域。
ห้องสมุดไป่ตู้
平面激光诱导荧光技术
PLIF平面激光诱导荧光火焰燃烧检测系统（Planar Laser Induced Fluorescence Flame Analyzer）
平面激光诱导荧光技术
LIF应用及展望
1.气体激光器发射波长单一、价格昂贵、维护费高和寿命
短等缺点限制了LIF系统的推广普及。
2.固态二极管激光器用于LIF，可以提高检测生物基质中超低量溶质的能力，同时可以保证源于生物基质的背景干涉最小。 3.LIF在生物工程中的应用已经取得了丰硕成果，并有一部分成果转化为商品，随着激光、探测及电子等关键技术水平的不断提高，LIF将在生物分析的各个领域中发挥更
平面激光诱导荧光技术
可见光波长的红绿蓝激光 (635nm,532nm,445nm)
长颈瓶中不同尺寸的硒化镉(CdSe) 量子点在紫外线的照射下发出荧光
平面激光诱导荧光技术
PLIF介绍
PLIF（Planar Laser Induced Fluorescence）
即所谓的“平面激光诱导荧光”。所有应用片状光源照明，对被测对象所发出的由这种片状光源所激发（诱导）的荧光信号进行探测的实验技术都可以称作 PLIF。
平面激光诱导荧光技术
PLIF原理
荧光光谱的作用
从荧光的分布，可以探测样品粒子的种类；从荧光的强弱，可得知粒子的浓度以及温度；利用其空间分辨性还可以测量粒子的空间浓度/温度分布。与普通的荧光光谱技术相比，具有更高的灵敏度、信噪

激光诱导荧光寿命及其测量

关键词: 激光诱导荧光, 荧光寿命, 诊断。
Laser-induced fluorescence lifetime
and its measurements
Yan Jix iang L i Jiaze
( Beijing I nstitute of technolog y , Beijing 100081) Abstract: T he st udy on L aser -induced fluo r escence can be used in ather oscler ot ic ar ter ies diag no sis. M olecular fluo rescence emisso n co ntains both spect ral ( fr equency domain) and tempor al ( time do main ) infor mation. T he la tter is just fluo rescence lifetime and is mo re effectiv e diag nostic metho d in
的示波器观察低重频信号就更加困难。通过改
善荧光剂性能和提高加速电压, 很多现代的非
常高速的示波器则甚至对单脉冲信号也能产生
可观察像。
各种记忆式示波器非常适合于荧光寿命的
测量。对一个脉冲信号, 这类示波器典型的扫掠
速度为 0. 2～10 s/ cm 甚至更慢。这就说, 即使用单次发射, 也可以在屏幕上产生一个有用的
波器外触发接口, SI 是信号输入接口。激励光在照射样品的同时经光电二极管触发示波器,
样品的荧光则经光电倍增管后通过信号输入端
输入, 由示波器给出延迟时间。
用示波器进行数据采集与处理有很多优

荧光寿命

当某种物质被一束激光激发后该物质的分子吸收能量后从基态跃迁到某一激发态上再以辐射跃迁的形式发出荧光回到基态
荧光寿命：当切断外界激发源后，荧光的强度随时间呈指数衰减。当荧光强度降至原来的1/e时所需的时间。
当某种物质被一束激光激发后,该物质的分子吸收能量后从基态跃迁到某一激发态上,再以辐射跃迁的形式发出荧光回到基态.当激发停止后,分子的荧光强度降到激发时最大强度的1/e所需的时间称为的平均时间,通常称为激发态的荧光寿命

光动力学诊断和荧光寿命成像显微学技术-2019

非线性透过率测试方法
非线性透过率测试方法测试样品的透射光强随入射光强的变化，然后通过拟合非线性透射率的实验曲线，获得化合物的频率依赖非线性吸收系数β，最后利用双光子吸收截面与非线性吸收系数β的关系求得化合物的双光子吸收截面
光强在与传播方向垂直的平面上高斯分布满足方程：
I(z)r02ez z
氧
。单线态的氧具有细胞毒性，
和癌细胞分子1270 nm 波长的磷光。
图（2）PDT对癌症作用机理示意图
Nature clinic practice urology, 6(1), 18-30 (2009)
二、光动力学诊断的光物理机制
荧光原理示意图
波长选择:
不同的光敏剂吸收不同波长的光，受到激发，跃迁到高能量的激发单线态。
状态
电子J=的2多S+重态）大多数基态分子都处于单线态
1
S=1, J=3 三线态 T表示
S：为各电子自旋量子电子在跃迁过程中伴随着
数的代数和
自旋方向的变化（自旋平行
）
5
分子吸收和发射能量转移示意图
内转换
振动弛豫内转换
S
系间跨越
2
S1
能
T1 T2
量
吸收
发
射
外转换
荧
光
发射磷振动弛豫光
S0
择定则是ΔL=±1, Δm=0，±1 ③ 多电子原子电偶极辐射跃迁选择定则，ΔL=0，±1
。选择定则的跃迁是否禁戒的判别规则可归结为：多电子原子中对于由两个或两个以上的非S态电子组成的电子组态，则在其所形成的原子态间ΔL=0， ΔL=0的跃迁是可能的，而在此外的一切情形中的
光动力学诊断PDT过程能量转移示意图

激光诱导荧光检测技术简介

荧光分析法原理：根据物质分子吸收光谱和荧光光谱能级跃迁机理，具有吸收光子能力的物质在特定波长光（如紫外光）照射下可在瞬间发射出比激发光波长长的光，即荧光。

荧光强度与物质浓度的关系可表示为：I=kC,因此紫外荧光光强I与样气的浓度C成线性关系。

这是紫外荧光法进行定量检测的重要依据。

两种测定方法：直接测定法：利用物质自身发射的荧光进行测定分析。

间接测定法：由于有些物质本身不发射荧光（或荧光很弱），这就需要把不发射荧光的物质转化成能发射荧光的物质。

例如用某些试剂（如荧光染料），使其与不发射荧光的物质生成络合物，这种络合物能发射荧光，再进行测定。

因此荧光试剂的使用，对一些原来不发荧光的无机物质和有机物质进行荧光分析打开了大门，扩展了分析的范围。

不管是直接测定，还是间接测定，一般的采用标准工作曲线法，取各种已知量的荧光物质，配成一系列的标准溶液，测定出这些标准溶液的荧光强度，然后给出荧光强度对标准溶液的浓度的工作曲线。

在同样的仪器条件下，测定未知样品的荧光强度，然后从标准工作曲线上查出未知样品的浓度（即含量）。

一般常用的荧光分析仪器有：目测荧光仪（荧光分析灯），荧光光度计和荧光分光光度计三种。

荧光分析是一种先进的分析方法，它比电子探针法、质谱法、光谱法、极谱法等都应用的较广泛和普及，这同荧光分析具有很多优点分不开的。

荧光分析所用的设备较简单，如目测荧光仪和荧光光度计构造非常简单完全可以自己制造。

比起质谱仪、极谱仪和电子探针仪来它在造价上要便宜很多倍，而且荧光分析的最大特点是：分析灵敏度高、选择性强和使用简便。

同时具备这三大特点的仪器并不多.激光诱导荧光分析（LIF）激光的特点：亮度高，方向性好，单色性好，相干性好仪器组成：与普通的荧光检测器一样，激光诱导荧光检测器主要由光源、光学系统、检测池和光检测元件组成，两者最重要的区别是激光诱导荧光检测器的光源是激光器。

激光器：激光器是激光诱导荧光检测器的重要组成部分，用脉冲激光为光源，采用时间分辨技术可消除瑞利散射光（半径比光或其他电磁辐射的波长小很多的微小颗粒对入射光束的散射）和拉曼散射光（光波在被散射后频率发生变化）对测定的干扰，同时增加被测成分之间测定的选择性。