微型光譜儀之螢光檢測

2020-11-30 儀器信息網

　　1、技術簡介

　　當常溫物質經入射光照射，吸收光能後進入激發態，並且立即激發並發出出射光，那麼這種出射光就被稱之為螢光。螢光測量是利用靈敏的探測器和高效率的濾光片，將檢測樣本發出的微弱信號光和高強度的激發光區分出來，並通過探測器對區分出來樣本的微弱信號進行檢測。

圖1 激發螢光原理圖

圖2 發射螢光能級圖

圖3 激發波長和發射波長重疊現象

　　2、應用說明

　　螢光激發光譜可以通過有效的螢光激發波長來進行表現，並能夠得到螢光轉化效率。利用穩定可靠的激發源和發光二極體作為激發光，雖然大多數情況下，激發波長和物質的發射波長會發生重疊，但當一個短波長的激發光在一點激發物質，我們就能在物質發散的其他位置觀察到比激發光更長波長的光，以此區分出長波為螢光發射波長，短波段為激發波。

　　螢光光譜學分析對於調查性研究和分析性科學的應用是一個主要的工具。

　　自然環境：寶石鑑定分析，礦石分析，葉綠素分析，原油殘留等;

　　法醫鑑定：指紋和血液檢測，分析纖維組織和其他物質;

　　螢光體溫度測量；

　　基礎研究：雷射誘導螢光研究分子的電子結構和相互作用，燃燒，等離子，以及流體的濃度;

　　生物：分子檢測，細胞進程，細胞分類;

　　醫學診斷：分析癌症細胞，葡萄糖測定，DNA測序，細胞計數，凝膠電泳。

 

圖4 深海水母的螢光

　　

圖5 螢光色素標記的癌變細胞

　　3、典型產品和配置

　　螢光檢測配置：

　　3.1 光譜儀：鑑於螢光較為微弱的特性，通常需要高靈敏度光譜儀進行檢測，這類光譜往往採用背照減薄型CCD，部分還帶有CCD製冷，以保證信噪比。

　　3.2 反射鏡: 將更多發散的螢光耦合到光纖內。

　　3.3 聚光透鏡：光纖出射的發散光，通過聚光透鏡可以形成平行光，使得入射光效率提高。

　　3.4激發光源：激發光源的選擇具有多樣性，比如LED光源、雷射等等。使用LED的中心波長最好接近激發光源波長;所選擇雷射的強度要能被光譜儀檢測到，才能保證發射螢光被檢測到。如果使用帶寬光源(即連續光譜光源)，需要添加單色濾光片濾出單色光。

　　3.5 濾光片：帶通濾光片是窄化激發光源的最簡單選擇，該濾光片由長通和短通兩塊濾光片組成，通過調節短通濾光片的位置，可以實現單色激發光。如果螢光物質的激發波長未知，客戶可使用可調線性濾光片，可以設置帶寬20nm到100nm不等的單色波作為激發波長，還可以單獨使用長通和短通濾光片，設置起始波長和截止波長。

圖6 帶通濾光片光譜圖

　　3.6 採樣附件(光纖、螢光反射探頭、比色皿卡槽等)：模塊化的螢光測量系統的優點在於使用單個激發光源和檢測器的情況下，獲得數據具有建議性、高效性、即時性。通過改變光纖的連接位置，可以實現0°, 90°和180°的不同收光角度進行不同形式的光學測量。使用螢光反射探頭，可以直接接觸樣品表面測量高濃度的液體樣品、固體或者粉末，獲取樣品的螢光散射光。

　　比色皿卡槽，更換其中的透鏡可以提高樣品螢光的聚集。使用比色皿，可以簡便高效率地實現nmol濃度物質的螢光測量。使用配有4通道的比色皿卡槽，由於使用空間耦合的方式，具有高耦合效率。

圖7 比色皿卡槽

　　3.7光譜儀控制軟體：專用軟體可以讓使用者更好地使用光譜儀進行各種應用。當使用光譜儀控制軟體進行螢光測量時，經常使用到兩種測量模式：QuickView mode(快速掃描)和Relative Irradiance mode(相對輻射)。

圖8 螢光檢測典型配置圖

典型產品：高性能微型光譜，激發光源，樣品支架

　　4、應用文章

　　4.1 納米晶體的多個發射峰，成像和定量分析

圖9 上轉換材料螢光光譜

圖10 不同的光源測量核殼量子點發射光譜

　　4.2 不同受力情況下壓電陶瓷光譜檢測

圖11 不同受力情況下壓電陶瓷光譜

　　4.3 測量內嵌蛋白螢光的標準光譜工具;

12 牛血清白蛋白螢光光譜(0.1 mg/mL)

圖13 溶解酶吸光度光譜(0.1 mg/mL)

　　4.4 硫酸奎寧的螢光檢測

 

圖14 硫酸奎寧螢光光譜

　　4.5 切削油的螢光檢測

圖15 不同樣品切削油螢光光譜

　　4.6 使用色氨酸螢光進行溶菌酶的構象分析

圖16 磷酸鹽緩衝劑天然和變性溶菌酶螢光光譜

 （內容來源：海洋光學）

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