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时间分辨荧光寿命及TCSPC介绍

发布时间:2020-09-07 14:39:39 浏览量:62


荧光分析和成像技术由于具有高灵敏度和分子特异性等优点被广泛应用在生物、化学、医学、物理等领域,人们可以通过荧光光谱和荧

光显微技术来分析样品中荧光团的组成,但是现有的荧光分析技术绝大部分是基于对荧光强度的测量,所以容易受到多种因素如激发光

强度、荧光团浓度的影响,从而难以进行定量测量。荧光物质的荧光寿命指的是当其被激发光激发之后,该物质的分子吸收能量从基态

跃迁到某个激发态,再以辐射跃迁的方式发出荧光回到基态。激发停止之后,分子激发出的荧光强度降到激发最大强度时的1/e所需的

时间被称为荧光寿命,它表示粒子在激发态存在的平均时间,一般被称为激发态的荧光寿命。


荧光寿命仅仅与荧光物质自身的结构和其所处的微环境的极性和粘度等条件有关,而与激发光强度、荧光团浓度无关,因此通常来说是

绝对的。通过测定荧光寿命,我们可以直接了解所研究的体系所发生的变化,了解体系中许多复杂的分子间作用过程。时间相关单光子

计数法(tcspc)是目前测量荧光寿命的主要技术,其工作原理如下图所示:



使用一个窄脉冲激光激发样品,然后检测样品发出的第一个荧光光子到达光信号接收器的时间。由时幅转化器(time-amplitude, 

TAC)将该时间成比例地转化为对应的电压脉冲。再将该电压脉冲通过A/D转换通入多通道分析仪(multi-channel analyzer),在多

通道分析仪中,这些输出脉冲被依次送入各通道中,在对应通道中计入一个信号,表明检测到寿命为该时间的一个光子,经过几十万次

重复之后,各个通道累计的光子数不同,从而就获得了与原始波形一致的直方图,由于在某一时间间隔之内检测到光子的几率与荧光发

射强度成正比,所以该直方图可以表征荧光强度衰减的规律,据此我们可以得到该样品的荧光寿命。