熒光光譜學分析

2017-01-10 admin1

  1、技術(shù)簡介

  當常溫物質(zhì)經(jīng)入射光照射,吸收光能后進入激發(fā)態(tài),并且立即激發(fā)并發(fā)出出射光,那么這種出射光就被稱之為熒光。熒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(fā)出的微弱信號光和高強度的激發(fā)光區(qū)分出來,并通過探測器對區(qū)分出來樣本的微弱信號進行檢測。

 

濾光片

圖1 激發(fā)熒光原理圖

 

 

濾光片

圖2 發(fā)射熒光能級圖

 

 

濾光片

圖3 激發(fā)波長和發(fā)射波長重疊現(xiàn)象

 

 

  2、應(yīng)用說明

  熒光激發(fā)光譜可以通過有效的熒光激發(fā)波長來進行表現(xiàn),并能夠得到熒光轉(zhuǎn)化效率。利用穩(wěn)定可靠的激發(fā)源和發(fā)光二極管作為激發(fā)光,雖然大多數(shù)情況下,激發(fā)波長和物質(zhì)的發(fā)射波長會發(fā)生重疊,但當一個短波長的激發(fā)光在一點激發(fā)物質(zhì),我們就能在物質(zhì)發(fā)散的其他位置觀察到比激發(fā)光更長波長的光,以此區(qū)分出長波為熒光發(fā)射波長,短波段為激發(fā)波。

  熒光光譜學分析對于調(diào)查性研究和分析性科學的應(yīng)用是一個主要的工具。

  自然環(huán)境:寶石鑒定分析,礦石分析,葉綠素分析,原油殘留等;

  法醫(yī)鑒定:指紋和血液檢測,分析纖維組織和其他物質(zhì);

  熒光體溫度測量;

  基礎(chǔ)研究:激光誘導熒光研究分子的電子結(jié)構(gòu)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(yī)學診斷:分析癌癥細胞,葡萄糖測定,DNA測序,細胞計數(shù),凝膠電泳。

 

濾光片

圖4 深海水母的熒光

 

濾光片

圖5 熒光色素標記的癌變細胞

 

  3、典型產(chǎn)品和配置

  熒光檢測配置:

  3.1 光譜儀:鑒于熒光較為微弱的特性,通常需要高靈敏度光譜儀進行檢測,這類光譜往往采用背照減薄型CCD,部分還帶有CCD制冷,以保證信噪比。

  3.2 反射鏡: 將更多發(fā)散的熒光耦合到光纖內(nèi)。

  3.3 聚光透鏡:光纖出射的發(fā)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(fā)光源:激發(fā)光源的選擇具有多樣性,比如LED光源、激光等等。使用LED的中心波長最好接近激發(fā)光源波長;所選擇激光的強度要能被光譜儀檢測到,才能保證發(fā)射熒光被檢測到。如果使用帶寬光源(即連續(xù)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(fā)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(diào)節(jié)短通濾光片的位置,可以實現(xiàn)單色激發(fā)光。如果熒光物質(zhì)的激發(fā)波長未知,客戶可使用可調(diào)線性濾光片,可以設(shè)置帶寬20nm到100nm不等的單色波作為激發(fā)波長,還可以單獨使用長通和短通濾光片,設(shè)置起始波長和截止波長。

 

濾光片

 

濾光片

圖6 帶通濾光片光譜圖

 

  3.6 采樣附件(光纖、熒光反射探頭、比色皿卡槽等):模塊化的熒光測量系統(tǒng)的優(yōu)點在于使用單個激發(fā)光源和檢測器的情況下,獲得數(shù)據(jù)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(xiàn)0°, 90°和180°的不同收光角度進行不同形式的光學測量。使用熒光反射探頭,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,獲取樣品的熒光散射光。

  比色皿卡槽,更換其中的透鏡可以提高樣品熒光的聚集。使用比色皿,可以簡便高效率地實現(xiàn)nmol濃度物質(zhì)的熒光測量。使用配有4通道的比色皿卡槽,由于使用空間耦合的方式,具有高耦合效率。

 

濾光片

圖7 比色皿卡槽

 

  3.7光譜儀控制軟件:專用軟件可以讓使用者更好地使用光譜儀進行各種應(yīng)用。當使用光譜儀控制軟件進行熒光測量時,經(jīng)常使用到兩種測量模式:QuickView mode(快速掃描)和Relative Irradiance mode(相對輻射)。

 

濾光片

圖8 熒光檢測典型配置圖

 

  典型產(chǎn)品:高性能微型光譜,激發(fā)光源,樣品支架

  4、應(yīng)用文章

  4.1 納米晶體的多個發(fā)射峰,成像和定量分析

濾光片

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圖9 上轉(zhuǎn)換材料熒光光譜

 

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圖10 不同的光源測量核殼量子點發(fā)射光譜

 

  4.2 不同受力情況下壓電陶瓷光譜檢測

 

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圖11 不同受力情況下壓電陶瓷光譜

 

 

  4.3 測量內(nèi)嵌蛋白熒光的標準光譜工具;

 

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12 牛血清白蛋白熒光光譜(0.1 mg/mL)

 

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圖13 溶解酶吸光度光譜(0.1 mg/mL)

 

  4.4 硫酸奎寧的熒光檢測

 

濾光片

 

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圖14 硫酸奎寧熒光光譜

 

  4.5 切削油的熒光檢測

 

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圖15 不同樣品切削油熒光光譜

 

  4.6 使用色氨酸熒光進行溶菌酶的構(gòu)象分析

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圖16 磷酸鹽緩沖劑天然和變性溶菌酶熒光光譜