保存光谱曲线出现问题_瞬态荧光&时间分辨荧光光谱

1瞬态荧光：

    有别于稳态荧光，瞬态荧光主要通过脉冲光源、快速探测器获取样品由激发态回迁到稳态的弛豫时间，通俗的说就是样品的寿命。但在光路上基本与稳态荧光是一致的。

    根据样品本身的不同特性其寿命分布可以从飞秒，皮秒，纳秒，甚至到微秒量级。同时，针对不同的样品寿命，测试方法也会随之改变，相对应的测试方法有荧光上转换(Up-conversion)，时间相关单光子计数(Time-Correlated Single Photon Counting)，多通道扫描(Multiple Channel Scan)等。

2瞬态荧光的获取方法：

•荧光上转换(Up-conversion)

    测试范围由fS-nS，光路核心部件光延迟线，提供fs量级的时间延迟，为系统测试提供时间精度保障。经过延迟线延迟的fs脉冲与经过倍频fs激光激发样品后产生的荧光进入混频器，产生波长大于样品荧光的的混频光。

    样品的荧光寿命衰减曲线的时间轴由光延迟光路保证(分辨率和扫描宽度)，而荧光强度由混频器后面的数据采集系统提供。这样的设计，将传统意义对快速探测器、高速电路的在时间响应和分辨率上的要求转而由相对容易实现光路延迟来完成(1ns光程=0.3m，1ps光程=0.3mm)，而百微米的机械移动实现起来相对容易很多；从而轻松达到ps，甚至十几fs的时间分辨率。

•时间相关单光子计数(Time-Correlated Single Photon Counting)

    时间相关单光子计数(TCSPC)实现了从百pS-nS-uS的瞬态测试，相对于荧光上转换的测试方法，TCSPC对数据的获取完全依赖快速探测器和高速电路。其实验构想非常便于理解：用统计的方法计算样品受激后发出的第一个(也是唯一的一个)光子与激发光之间的时间差，也就是上图的Tstart(激发时刻)与Tstop(发光时刻)的时间差。由于对于Stop信号的要求，所以TCSPC一般需要高重复频率的光源作为激发源，其重复至少要在KHz以上，多数的光源都会达到MHz量级；同时，在一般情况下还要对Stop信号做数量上的控制；尽量满足在一个激发周期内，样品产生且只产生一个光子的有效荧光信号，避免光子对的出现。

•多通道扫描(Multiple Channel Scan)

     多通道(MCS)扫描主要测试由nS，uS，mS甚至延伸至S量级的测试方法。在测试，MCS设备同时打开多个时间通道，在理论上存在Single Shot即获得一条衰减曲线的可能；这也是有别于TCSPC需要大量重复从能得到衰减曲线的重要特征。相对于TCSPC，MCS对光源的重复频率几乎没有特殊的要求，只要满足样品寿命的采集周期即可。

    一般多使用低重频脉冲光源激发样品，依据激发源的强弱、样品本身的效率，以及探测器的工作模式，基本可以得到两种种不同的同步输出-连续和光子计数模式。随之采用不同的数据采集设备，对应连续模式输出的探测器，多用如示波器，门宽积分器(BOXCAR)；而对于光子计数模式输出的探测器则使用带门宽控制的光子计数器。

    TCSPC和MCS都是针对特定的发射波长得到的荧光动力学衰减曲线，后续的数据处理主要是寿命拟合，得到样品在某个发射波长下的寿命。

    相对于大多数的样品，其在不同发射波长下的寿命是相同，只是荧光的发光强弱有区别；从另一个方面解释，可以认为这种样品稳态光谱的形貌与瞬态光谱的形貌是一致的。瞬态光谱，一般是指某个时刻的荧光光谱，N多条不同时段的瞬态光谱顺序排列就组合成了时间分辨的光谱。

    但确实有一些样品其瞬态光谱的形貌是有别于稳态光谱的，这里面主要原因就是样品有某种可以相互传递能量的物质存在。以下两种样品分别为标样蒽，和一个客户的激光晶体样品，可以看出时间分辨光谱的意义。

    虽然时间分辨中的每条瞬态光谱的波长分辨率只有10nm，但在380nm，400nm，420nm,450nm几处特征峰还是能清楚的说明了，荧光随着时间在同时淬灭，稳态与瞬态光谱的基本形貌，相对强度对比没有本质变化。

    这是一个很好的例子，可以看到几个特征峰470nm，540nm，600nm在稳态光谱与瞬态光谱中的形貌是不同的，而且在时间分辨光谱中相对强度随着时间的变化而变化；相应的在衰减曲线的前端，可以看到一段非衰减曲线的存在，说明样品的不同物质之间存在着某种能量传递。这是瞬态光谱有别于稳态光谱存在的重要意义。

3时间分辨荧光光谱(Time Resolved Emission Spectrum)：

    前面所有数据都是来自有动力学衰减曲线。如果用这样的方法，在实际测试中为了得到时间分辨的光谱，都会以时间为代价。

那么有没有直接可以获得时间分辨光谱的设备呢？

    答案是肯定的，那就是ICCD，条纹相机等更高端的设备。但必须说明，ICCD和条纹相机的局限在于，它们获得了光谱，但要拟合某个特征波长的寿命，需要类似时间切份的反向数据处理。

•以下简要介绍ICCD(Intensified CCD)

    简单说就是在CCD前面加了增强器，这个增强器不但可以倍增信号，更重要的是可以做门宽控制，可以只让一段很短的光信号入射到CCD面上，从而获得相对于触发时刻的某一段时间的光谱。同时，门宽信号在同步扫描过样品发光的过程中，得到了不同时刻的瞬态光谱，顺序排列后就是时间分辨的光谱。ICCD获取TRES的速度要远远快于TCSPC的采集速度，但其时间分辨率没有前者好。

•条纹相机(Streak Camera)

4稳态-瞬态荧光光谱系列：

 

•系统实测数据

1.纯水拉曼信噪比实测数据，SNR ≥ 10000:1。样品：纯水

2.Anthracene实测数据。样品：Anthracene溶剂Ludox 散射体

3.Europium 溶剂实测数据

4.RhodamineB/6G实测数据。样品：Rhodamine 6G 乙醇溶液

5.样品:RhodamineB溶液Ludox 散射体

6.NaYF4 YbEr 上转换荧光测试。样品： NaYF4 YbEr溶液

  OminiFluo-900 系列荧光光谱系统采用模块化的组合方式集成而成，吸收了卓立汉光20 年的光谱系统设计，制造经验，通过不同配件的选择，不仅可以实现荧光光谱测量，还能够实现功能的多样化，如PL, 拉曼、透射反射吸收、探测器定标等光谱测量，有效解决了传统荧光分光光度计测量范围及功能有限的缺陷。

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丨关于我们About Us

   卓立汉光自1999年成立，在近二十年的不断努力下，已成为光电领域知名厂商之一。自主研发生产:荧光/拉曼光谱系统、光谱仪、太阳能电池检测仪器、光源及探测器、电控/手动精密位移台、调整架、光学平台、光学元件等系列产品。