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吲哚、3-甲基吲哚和L-色氨酸的荧光量子产率和荧光寿命

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光谱学与光谱分析 2023年第12期43卷 3758-3762页

作者：宋逸明沈鉴刘传旸熊秋燃程澄柴一荻王士峰吴静清华大学环境学院环境污染溯源与精细监管技术研究中心北京100084 清华苏州环境创新研究院先进监管技术仪器研发团队江苏苏州215163

近年来,三维荧光技术已经成为常用的化学分析技术,但有些结构相近的荧光有机物的三维荧光光谱十分相似,可能导致分析结果错误。因此,如何精准区分具有相似三维荧光光谱的有机物是十分重要且亟待解决的问题。荧光量子产率和荧光寿命是荧... 详细信息

近年来,三维荧光技术已经成为常用的化学分析技术,但有些结构相近的荧光有机物的三维荧光光谱十分相似,可能导致分析结果错误。因此,如何精准区分具有相似三维荧光光谱的有机物是十分重要且亟待解决的问题。荧光量子产率和荧光寿命是荧光有机物两个重要的光学参数,对于分子结构的差异更灵敏。对吲哚、 3-甲基吲哚和L-色氨酸的三维荧光光谱、荧光量子产率和荧光寿命进行了研究。结果表明,它们的三维荧光光谱都出现两个荧光峰,且荧光峰位置十分接近。吲哚和L-色氨酸的荧光峰大致位于[激发波长,发射波长]=[275, 340~350]和[220, 340~350] nm附近,3-甲基吲哚的荧光峰位于[激发波长,发射波长]=[280, 365]和[225, 365] nm附近。在相同浓度下,三种有机物在激发波长为275~280 nm处的最高荧光强度依次为:吲哚>3-甲基吲哚>L-色氨酸。利用绝对量子产率测量技术测得吲哚、 3-甲基吲哚和L-色氨酸的荧光量子产率分别约为0.264、 0.347和0.145;利用时间相关单光子计数技术测得吲哚、 3-甲基吲哚和L-色氨酸的荧光寿命分别约为4.149、 7.896和2.715 ns。研究表明,荧光寿命和荧光量子产率能区分三维荧光光谱相似的荧光有机物,研究结果在荧光有机物的准确识别上具有重要的价值。

关键词：三维荧光光谱荧光有机物荧光量子产率荧光寿命

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荧光寿命衰减曲线结合支持向量机的油种识别

大气与环境光学学报 2022年第2期17卷 258-266页

作者：景敏陈曼龙丁敏张琦杨帆马祯元陕西理工大学机械工程学院陕西汉中723001

作为一种重要检测手段,主动荧光探测利用荧光寿命参数作为荧光探测的特征参数,可以解决荧光强度易受外界环境因素影响的问题。基于门控探测法测量荧光寿命的原理,利用荧光寿命衰减曲线结合非线性最小二乘回归拟合荧光寿命衰减函数来提... 详细信息

作为一种重要检测手段,主动荧光探测利用荧光寿命参数作为荧光探测的特征参数,可以解决荧光强度易受外界环境因素影响的问题。基于门控探测法测量荧光寿命的原理,利用荧光寿命衰减曲线结合非线性最小二乘回归拟合荧光寿命衰减函数来提取荧光平均寿命参数,利用荧光寿命图谱绘制荧光物质的二维空间分布,进而提出并实验验证了结合支持向量机利用荧光寿命参数作为特征向量进行油种识别的方法。实验结果表明,利用荧光平均寿命作为参数,激发区域中像素点荧光寿命值落入各自置信区间内的概率为68%以上,结合支持向量机进行油种识别,识别概率在77%以上。利用荧光寿命参数进行油种识别具有可行性且具有良好的识别率,同时结合支持向量机的识别方法所需训练样本少,因此利用荧光寿命衰减曲线结合支持向量机的油种识别方法有望为环境污染领域油种识别研究提供另一种参考。

关键词：主动荧光探测荧光寿命门控探测法支持向量机

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荧光寿命的正弦调制测量法及分析

光谱学与光谱分析 2007年第12期27卷 2523-2526页

作者：冯颖黄世华北京交通大学光电子技术研究所发光与光信息技术教育部重点实验室北京100044

设计并制作了光强调制度和频率可调的发光二极管驱动电路,应用这种激励源激发荧光样品Eu2L′***2O(L′=C4H4O4),测量了激发光和Eu3+离子的5D0—7F2发射光的波形。实验得到的数据用按照相位法测量荧光寿命的原理用非线性最小平方曲线拟合... 详细信息

设计并制作了光强调制度和频率可调的发光二极管驱动电路,应用这种激励源激发荧光样品Eu2L′***2O(L′=C4H4O4),测量了激发光和Eu3+离子的5D0—7F2发射光的波形。实验得到的数据用按照相位法测量荧光寿命的原理用非线性最小平方曲线拟合,得到Eu3+离子激发态5D0的寿命约为0.680ms。讨论了光源调制中的高次谐波分量对测量结果的影响以及寿命具有一定分布的多指数衰减体系的测量和处理方式,提出应用傅里叶级数展开处理数据的修正方法,以扩大相位法测量荧光寿命的适用范围,得到更准确的荧光寿命值。

关键词：荧光寿命相移法高次谐波分量多指数衰减

荧光寿命成像在癌症诊断研究中的应用(特邀)

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光子学报 2021年第10期50卷 267-289页

作者：刘立新齐美捷郜鹏薛平屈军乐西安电子科技大学物理与光电工程学院西安710071 中国科学院光谱成像技术重点实验室西安710119 清华大学物理系低维量子物理国家重点实验室北京100084 深圳大学物理与光电工程学院光电子器件与系统实验室广东深圳518060

癌症是目前人类所面对的共同难题,降低癌症死亡率的关键是实现早期诊断。荧光寿命因对微环境的敏感性,不仅可以实现对早期癌症组织与正常组织的区分,还可以对药物治疗癌症进行监测,因此荧光寿命成像显微技术在癌症诊断方面具有巨大的应... 详细信息

癌症是目前人类所面对的共同难题,降低癌症死亡率的关键是实现早期诊断。荧光寿命因对微环境的敏感性,不仅可以实现对早期癌症组织与正常组织的区分,还可以对药物治疗癌症进行监测,因此荧光寿命成像显微技术在癌症诊断方面具有巨大的应用潜力。本文介绍了荧光寿命成像显微技术的基本原理及检测方法,总结了内源性和外源性荧光团的特征及其与癌症诊断的关系,综述了近年来荧光寿命成像显微技术在神经系统、呼吸系统、消化系统、生殖系统、泌尿系统、内分泌系统以及皮肤系统等癌症诊断中的应用,讨论了荧光寿命成像显微技术在癌症诊断中的应用优势、局限性以及未来发展趋势。

关键词：荧光寿命荧光寿命成像癌症诊断内源性荧光团外源性荧光团

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荧光寿命的快速傅里叶变换拟合方法

光学学报 2004年第6期24卷 838-841页

作者：孙伟民张建中于蕾王晶菲相艳荣张扬苑立波 Grattan K TV Sun T 哈尔滨工程大学理学院哈尔滨150001 哈尔滨工程大学信息和通信工程学院哈尔滨150001 School of Engineering City University London EC1V 0HB UK

介绍了一种利用快速傅里叶变换算法对稀土掺杂物质的荧光寿命进行数据拟合的方法。稀土掺杂物质可用来制备多种光学传感器 ,用于温度、pH值等多种参量测量领域。本方法利用快速傅里叶变换 (FFT)结果作为基础 ,从非零项的相位角的正切值... 详细信息

介绍了一种利用快速傅里叶变换算法对稀土掺杂物质的荧光寿命进行数据拟合的方法。稀土掺杂物质可用来制备多种光学传感器 ,用于温度、pH值等多种参量测量领域。本方法利用快速傅里叶变换 (FFT)结果作为基础 ,从非零项的相位角的正切值得出被测的荧光寿命 ,具有速度快、误差小、不受本底干扰等一系列优点。以掺铒光纤为例 ,通过数字仿真将本方法与其它几种传统的拟合方法进行了比较。快速傅里叶变换方法的测量偏差不到Prony方法的 5 0 % ,为对数似合 (log fit)方法测量偏差的 1/6。另外 ,快速傅里叶变换方法由于不受本底噪声影响 ,可以不必在信号处理时去掉本底噪声 ,因而可以明显缩短测量时间。

关键词：荧光寿命快速傅里叶变换数据拟合光谱分析掺铒光纤传感器

基于ThT荧光寿命检测蛋清溶菌酶蛋白寡聚体

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高等学校化学学报 2019年第1期40卷 90-95页

作者：李成宋吉雪刘婷婷李妍刘冰南王亮肖珊李琳耿旭辉王际辉大连工业大学生物工程学院大连116034 东莞理工学院化学工程与能源技术学院东莞523808 中国科学院分离分析化学重点实验室大连116023

采用时间分辨荧光技术,检测了不同形态蛋白聚集体的荧光染料硫磺素T(ThT)荧光寿命.利用蛋清溶菌酶体外制备了蛋白聚集体;采用透射电子显微镜(TEM)及ThT稳态荧光检测了结合蛋白纤维生长的动力学曲线,确定其形成寡聚体及纤维样聚集体的特... 详细信息

采用时间分辨荧光技术,检测了不同形态蛋白聚集体的荧光染料硫磺素T(ThT)荧光寿命.利用蛋清溶菌酶体外制备了蛋白聚集体;采用透射电子显微镜(TEM)及ThT稳态荧光检测了结合蛋白纤维生长的动力学曲线,确定其形成寡聚体及纤维样聚集体的特征和时间.通过时间相关单光子计数(TCSPC)技术测定了蛋清溶菌酶单体、寡聚体和淀粉样纤维的ThT荧光寿命曲线,并拟合、计算其荧光寿命.根据圆二色谱(CD)分析结果推测聚集体的结构不同导致其与ThT的结合状态不同,从而影响ThT荧光寿命.结果表明,通过测定ThT荧光寿命可以区分蛋白单体、寡聚体和纤维样聚集体,并监测蛋白寡聚体的形成,为后续病理蛋白聚集过程中形成寡聚体物质的监测提供了研究基础.

关键词：寡聚体硫磺素T 时间相关单光子计数荧光寿命

Yb3+/Nd3+掺杂氟化物纳米晶近红外二区荧光寿命温敏性的研究

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Yb3+/Nd3+掺杂氟化物纳米晶近红外二区荧光寿命温敏性的研究

作者：吴丽君哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

荧光纳米测温是指将具有温度依赖荧光特性的材料用于纳米尺度上的远程和高灵敏度热读数的技术,这种温敏材料被称为荧光纳米温度计,该技术在催化反应、细胞生物学、临床前研究和诊断领域有着重要的应用前景。然而荧光纳米温度计在体内应... 详细信息

荧光纳米测温是指将具有温度依赖荧光特性的材料用于纳米尺度上的远程和高灵敏度热读数的技术,这种温敏材料被称为荧光纳米温度计,该技术在催化反应、细胞生物学、临床前研究和诊断领域有着重要的应用前景。然而荧光纳米温度计在体内应用仍存在着亟待解决的瓶颈问题:激发功率、组织深度和自体荧光等外界条件会影响荧光信号测量的准确性。本文以稀土掺杂氟化物纳米晶为温敏材料,利用稀土离子荧光寿命长的特点进行近红外二区荧光寿命测温,能够避开激发功率、组织深度、探针浓度和自体荧光等外界条件的影响,从而极大地提升体内测温的准确性。以Nd为敏化离子,Yb为发光离子,以808 nm为激发光源,从核壳结构和晶相类型角度出发,围绕提高Yb在980 nm处荧光寿命的温度灵敏度和剖析影响灵敏度的内在机制来开展研究,并评估了本文所设计的荧光寿命纳米温度计应用于光热测温可行性。主要研究内容如下:首先,通过热裂解法合成了三种核壳结构(Na YF:20%Yb,60%Nd@Na YF,Na YF@Na YF:20%Yb,60%Nd和Na YF@Na YF:20%Yb,60%Nd@Na YF)和三种晶相类型(立方相,六方相,四方相)的纳米晶,对比了它们在Yb980 nm处荧光寿命的温敏灵敏度,其中三层的核壳结构使得掺杂离子受外界环境的影响小且靠近探测区域,立方相晶体声子能量高,温度升高会引起晶格的剧烈振动,因此最佳的纳米晶结构为立方相Na YF@Na YF:Yb,Nd@Na YF,灵敏度可达1.8%.℃。通过分别调控Na YF@Na YF:Yb,Nd@Na YF纳米晶的惰性层和活性层的厚度来探究壳层厚度对荧光寿命温度灵敏度的影响与内在机制。研究结果表明,当惰性层厚度从0.5 nm增加至5.0 nm时,温度灵敏度呈现出先上升后下降的趋势,在2.1 nm时达到了最佳灵敏度为1.5%.℃,当活性层的厚度从0.91 nm增加至2.83 nm时,温度灵敏度呈现出先上升后下降的趋势,在1.8 nm时,温度灵敏度达到了最佳为1.55%.℃。最后,通过分析Yb单掺杂纳米晶、Nd单掺杂纳米晶以及不同发射波长处的荧光寿命温敏特性论证了Yb,Nd共掺杂纳米晶中Yb向Nd的反向能量传递过程对温度灵敏度起着重要作用。对纳米晶进行了时间、冷热循环、不同p H条件、不同浓度下和不同生物组织深度的发光寿命稳定性测试,并将稀土掺杂纳米晶与光热材料(聚多巴胺)结合,在808 nm激光照射下温度可升至51.2℃,相对灵敏度为1.0%.℃,说明所设计的荧光寿命纳米温度计在生物体光热治疗领域具有反馈温度的潜力。

关键词：稀土掺杂纳米晶近红外二区荧光寿命温度灵敏度光热治疗

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激光诱导植物荧光寿命校正技术及其特性分析

光谱学与光谱分析 2018年第9期38卷 2835-2842页

作者：万文博苏俊宏西安工业大学光电工程学院陕西西安710021

激光诱导植物荧光寿命测量法是在植物荧光光谱分析法基础上开发的一种评估植物生长状况及环境监测的新技术。根据植物叶绿素荧光信号的物理特性,利用信息仿真技术开发了一种叶绿素荧光寿命校正方法,可提高植物叶绿素荧光寿命的测量精度... 详细信息

激光诱导植物荧光寿命测量法是在植物荧光光谱分析法基础上开发的一种评估植物生长状况及环境监测的新技术。根据植物叶绿素荧光信号的物理特性,利用信息仿真技术开发了一种叶绿素荧光寿命校正方法,可提高植物叶绿素荧光寿命的测量精度。利用激光诱导叶绿素荧光寿命测量系统分别测得叶绿素荧光及其背景信号,先用解卷积法叶绿素荧光信号中分离出荧光衰减函数,可获取荧光寿命估计值。再结合叶绿素荧光寿命校正技术就能反演得到高精度的植物荧光寿命。仿真与实验结果表明:该方法可实现高精度的植物荧光寿命实时监测;并对不同含量的叶绿素提取液进行了测试,构建了植物荧光寿命与叶绿素含量的对应关系模型。未来该技术可用于遥感监测海洋、湖泊、河流中藻类植物的生物含量。

关键词：荧光寿命激光诱导荧光解卷积校正技术荧光雷达

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激光诱导叶绿素荧光寿命的测量及其特性分析

物理学报 2013年第19期62卷 133-138页

作者：万文博华灯鑫乐静刘美霞曹宁西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048

提出了一种用于评估植物生长状况及环境监测的激光诱导叶绿素荧光寿命测量方法.采用波长355 nm的激光作为光源激发叶绿素荧光,由光电倍增管接收其荧光信号,由于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,根据它们的特... 详细信息

提出了一种用于评估植物生长状况及环境监测的激光诱导叶绿素荧光寿命测量方法.采用波长355 nm的激光作为光源激发叶绿素荧光,由光电倍增管接收其荧光信号,由于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,根据它们的特性,运用时间分辨测量法分别测得叶绿素荧光及其背景信号,并结合一种新型解卷积算法可分离出真实的叶绿素荧光衰减函数,从而获取叶绿素的荧光寿命.测试结果表明:该方法能够实现叶绿素荧光寿命的高精度实时监测,对不同叶绿素含量的溶液荧光寿命进行了测试,证明叶绿素含量与其荧光寿命具有相关性,并且拟合了叶绿素含量与荧光寿命的标定曲线.

关键词：荧光寿命激光诱导荧光时间分辨测量法叶绿素含量