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.
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。
液体LIF
气体LIF 燃烧LIF 测量物质
平面激光诱导荧光技术
举例：示踪平面LIF技术
采用YAG激光器的倍频 532nm激光作为激发源。由 于自然界中只有某些特殊的高 分子有机染料分子可以被
532nm激光激发而发出荧光，
人们就用这种有机染料分子作 为示踪物质加入到所要研究的 流场中，观察并测量荧光信号 的性质。
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研究LIF主要课题组
研究课题组 主要研究领域及成就
Dovichi N. J.
Soper S. A. Issaq H. J.
发明了壳流检测池，随后的LIFD单分子检测都是在此基 础上完成的，对LIFD的应用作出了卓越贡献。
主要研究领域包括：荧光探针、分子生物学、微分析仪器 等，较多采用近红外激光诱导荧光监测器。 毛细管电泳协会的创始人之一。在激光诱导荧光检测方面 主要从事紫外激光诱导荧光检测。
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Optical configuration of Zetalif 2000 LIFD (Picometrics, France)
平面激光诱导荧光技术
LIF分类
浓度测量
Text 温度测量
LIF分类
示踪LIF
Text 产物分析LIF
测量目的
Text
Text
测量手段
Text
Text
平面激光诱导荧光技术
在紫外光的激发下，污染 水体中的溶解有机物 (DOM)会产生特定的荧光 光谱，因此利用激光诱导 荧光(LIF)可对水体中的溶 解有机物的含量进行定量 分析，从而可估计出水体 富营养化的程度。 水体污染的激光诱导荧光 非接触监测技术与系统
平面激光诱导荧光技术
提供信息 - 燃料激光诱导荧光(LIF)成 像, 空气-燃料混合 - 火焰前锋可视化成像 - 火焰自由基分布(OH, NO, CH ...) - 火焰结构和稳定性 - 火焰和碳烟的温度 - 碳烟浓度和初级粒径
关亚风
主要研究以固体激光器为激发光源的LIFD。
平面激光诱导荧光技术
LIFD主要生产厂家
Picometrics
Beckman
ABI
Unimicro
用于高效液相 色谱、毛细管 用于毛细管 电泳、微流动 电泳； 分析系统等领 光源为气体 域； 激光器 光源为固态二 极管激光器
用于毛细管 电泳、微流 控系统； 光源为气体 激光器
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。
平面激光诱导荧光技术
平面激光诱导荧光技术
液体混合中的高分辨激 光诱导荧光成像测量
激光光源来照明流场，流场中的荧光示踪剂会吸 收激光能量并辐射出更长波长的光。在图像采集 系统（如PIV相机）的镜头前放置截止滤光片， 就可以得到荧光的强度信息。而荧光的强度是与 激光能量及示踪剂浓度/温度相关的函数，因此 我们可以由该函数计算得到定量浓度/温度信息。
平面激光诱导荧光技术
LIF检测系统
LIF 检测系统主要包括激光器、检测光路、光电探测器、
信号处理模块。 目前常用的激光器是气体激光器，该类激光器结构简单、 价格低廉，对应于这些激光器的发射波长，有很多商品化 的荧光探针。
激光诱导荧光检测器为正交型，即入射光、流动池和荧光
检测三者相互垂直。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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
激光诱导荧光(LIF)检测作为目前灵敏度最高的 检测技术，在生物、化学、医学等领域应用广泛。 激光光束的高汇聚性使其非常适合于微区检测， LIF 成为微型化仪器和电泳芯片中应用最普遍的 检测手段。另外，许多能发自然荧光环境样品和 生物样品，通过衍生技术进行荧光检测，因而 LIF 成为检测的首选技术。
平面激光诱导荧光技术
LIF应用及展望
LIF应用
生物
医学
环境
其他
毛细血管 电泳检测
诊断病变 （肺癌、 皮肤癌等）
检测大气、 水体污染
检测火焰、 流场等
平面激光诱导荧光技术
人常暴露于可造成DNA损 伤的环境中，如紫外光、多 环芳烃、重金属元素。如果 损伤未能得到适当的修复， 可引起基因突变，有可能进 一步引发癌症或造成细胞死 亡。DNA有自我修复功能， 保护我们的细胞防止突变。 利用荧光偏振特性，揭示 DNA修复机器可识别多种不 同化学结构DNA损伤的机制。 毛细管电泳-激光诱导荧光偏 振分析装置与DNA缠绕检测
平面激光诱导荧光技术
Planar Laser Induced Fluorescence 平面激光诱导荧光技术
目 录
1
2 3
PLIF的介绍 PLIF的原理 PLIF的检测系统 PLIF的应用及展望
4
平面激光诱导荧光技术
PLIF介绍
激光（Light Amplification by Stimulated
Emission of Radiation，缩写为laser）是指窄 幅频率的光辐射线，通过受激辐射放大和必要的反馈 共振，产生准直、单色、相干的光束的过程及仪器。 激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体后，
Sweedler J. V. 领导Biotechnology Center，同时是Beckman Institute客座教 授。主要研究波长分辨激光诱导荧光检测技术。 Mathies R. A. 毛细管电泳装置的先驱，发明了“fluorescent energytransfer labels used to sequence the human genome”。
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
比和光谱分辨率等优点，而且测量样品时无需进行复杂
的预处理，便于在线分析。
平面激光诱导荧光技术
PLIF检测原理图
平面激光诱导荧光技术
PLIF优点
高空间分辨：可达到微米量级。 快速时间响应：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。 高灵敏度：探测下限最高可达106个粒子/cm3。 干扰小：通过激光激发，而不涉及接触式的探针等器件， 对等离子体，燃烧等干扰相对较小。