激光诱导荧光技术

PlanarLaserInducedFluorescence 平面激光诱导荧光技术 平面激光诱导荧光技术 目录 4 平面激光诱导荧光技术 PLIF介绍 激光 LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation 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 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 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 PlanarLaserInducedFluorescence 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 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 Excitedspectroscopy 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 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 平面激光诱导荧光技术 OpticalconfigurationofZetalif2000LIFD Picometrics France 平面激光诱导荧光技术 LIF分类 Text Text Text Text Text Text 测量目的 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 液体混合中的高分辨激光诱导荧光成像测量 平面激光诱导荧光技术 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 研究LIF主要课题组 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 毛细管电泳 微流动分析系统等领域 光源为固态二极管激光器 用于毛细管电泳 光源为气体激光器 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 ZETALIFofPicometrics 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 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 平面激光诱导荧光技术 毛细管电泳 激光诱导荧光偏振分析装置与DNA缠绕检测 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 平面激光诱导荧光技术 水体污染的激光诱导荧光非接触监测技术与系统 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 平面激光诱导荧光技术 PLIF平面激光诱导荧光火焰燃烧检测系统 PlanarLaserInducedFluorescenceFlameAnalyzer 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 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商品 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