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TCSPC技术在荧光寿命成像显微镜中的应用荧光寿命成像显微镜(FLIM)利用荧光的寿命特性,因其对分子环境和分子构象变化的高度敏感性而得到广泛应用。FLIM已广泛应用于研究细胞代谢的自荧光分子成像。自荧光分子的FLIM以非破坏性的方式提供了对细胞健康的独特见解,经常用于研究活体动物。FLIM有利于探测荧光团的分子环境,以了解光强测量无法阐明的荧光团行为。图1中概述了时域和频域的FLIM测量,并在下面进行详细描述。简单地说,时域荧光寿命测量使用短脉冲光进行激发(相对于样品的寿命较短),然后直接(即通过门控检测或脉冲采样)或使用时间分辨电子技术记录荧光分子的指数衰减如图1(a)及1(b)。另外,频 ...
TDC及TCSPC的技术原理-TCSPC高精度时间相关单光子计数模块TDC技术和TCSPC技术都是用来进行时间测量的技术手段,虽然应用范围大致相同,但是原理却不同。TDC原理如右图所示。来自单光子探测器的光电子信号脉冲和来自激光器的参考脉冲输入到延迟链中。时序逻辑查看延迟链中的数据,识别单光子和及激光脉冲的开始-停止对,并以此方式确定单光子在激光脉冲序列中的时间位置。然后,可以根据这些数据,建立通常的TCSPC/FLIM光子分布。TCSPC技术所基于的原理是:在记录低强度、高重复频率的脉冲信号时,由于光强很低,以至于在一个信号周期内探测到一个光子的概率远远小于1。因此,没有必要考虑在一个信号周 ...
很多时候,原厂提供的软件并不能针对性的满足客户的应用需求。每种产品客户需要的基本功能相同,但客户往往需要对于产品采集到的信息进行私有化地定制处理。这时候就需要进行适当地编程,即二次开发的工作。本文就如何初步进行二次开发及其常见问题,给出了基于Python和LabView两门语言的简单介绍。首先,我们需要的基本工作有三方面,其一是开发环境的安装配置。其二是原厂提供的开发包及一些帮助说明文档。最后是针对性的编程。一. 编程开发环境的安装配置利用浏览器搜索Pycharm或者直接搜索网址www.jetbrains.com/pycharm下载社区免费版,下载完成后一键傻瓜式安装即可。打开PyCharm, ...
quTAG作为一款性能优异的TCSPC,其时间分辨率可达1ps,最高计数率可达25MHz;但是作为科研、工业使用的仪器,设备自带的PC端操作软件,可满足绝大多数使用场合。对于需要集成在项目系统中,需要使用设备的API接口,将设备控制集成到系统中。基于此,我们以Qt Creator5开发环境搭建测试模板,也可以直接联系我们获取项目模板。1、新建工程模板:Project--->New--->Application(Qt)--->Qt Widgets Application--->Choose,选择项目名称,项目工作路径;再下一步--->下一步--->下一步,这里 ...
quTAG是一款时间-数字转换器,它测量电信号并记录相关时间标签。这种时间标签流可以用于各种各样的应用——测量范围从皮秒到几天。通用时间标记方法可用于相关测量(互相关、自相关)、寿命测量(start - stop)以及一次测量中的更多可能性。保存的时间标签流包含重建每次测量和分析所需的所有信息。1、软件安装。从附带的U盘中拷贝Daisy@QUTAG-V1.5.3.exe软件到目标目录下。正常完成软件安装。2、设备连接。将电源线与连接到设备背面110~230V交流接口。使用附带的USB 3.0线缆与PC连接。打开设备,启动Daisy.exe软件。3、切换到Detector Parameter标签 ...
基于VS2012搭建quTAG控制环境quTAG作为一款性能优异的TCSPC,其时间分辨率可达1ps,最高计数率可达25MHz;但是作为科研、工业使用的仪器,设备自带的PC端操作软件,可满足绝大多数使用场合。对于需要集成在项目系统中,需要使用设备的API接口,将设备控制集成到系统中。基于此,我们以Visual Studio 2012开发环境搭建测试模板,也可以直接联系我们获取项目模板。1、新建工程模板;2、确定、保存,新建一个hello world;3、可以在qutools官网或者联系我们下载QUTAG-LIB-WIN64-V1.4.5.zip压缩包,解压后找到inc、lib文件夹。在工程目录 ...
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 ...
基于SPAD单光子相机的LiDAR技术革新单光子光探测和测距(激光雷达)是在复杂环境中进行深度成像的关键技术。尽管zui近取得了进展,一个开放的挑战是能够隔离激光雷达信号从其他假源,包括背景光和干扰信号。本文介绍了一种基于量子纠缠光子对的LiDAR(光探测与测距)技术,该技术通过利用时空纠缠光子对及SAPD单光子相机的特性,显著提高了在复杂环境中的探测精度和抗干扰能力。该技术使用SPAD单光子相机作为探测端,并通过内置的时间相关单光子步进偏移计数技术来提高测量时间精度。光源使用了一个基于β-钡硼酸盐(BBO)晶体的非线性光学晶体来产生纠缠光子对。通过精确控制光子对的发射和接收,以及利用SPAD ...
扫描式荧光寿命成像技术简介一、扫描式荧光寿命成像技术的原理为了更详细地解释扫描式荧光寿命成像技术(FLIM),我们可以从其基本原理着手。FLIM是一种基于荧光寿命差异进行成像的技术,荧光寿命是指荧光分子在激发状态下保持的平均时间长度。这个时间由分子环境、化学组成以及与其他分子的相互作用等因素决定。在FLIM实验中,首先用激光激发样品,然后测量荧光分子返回基态前发射光子的时间。这个时间通常以皮秒到纳秒为单位,对于不同的荧光分子或同一种荧光分子在不同环境中,这个时间是变化的。通过分析这一时间的分布,可以得到荧光分子所处环境的信息。这些信息以颜色编码的形式在图像上显示,从而得到既包含空间分布又含有环 ...
荧光寿命成像技术在微塑料识别中的应用微塑料问题已成为全qiu关注的环境问题,其在多种生态系统中的累积导致了对野生生物及人类健康的潜在风险。荧光寿命成像(FLIM)技术作为一种先jin的识别手段,在微塑料研究领域显示出巨大的应用潜力。随着塑料使用量的持续增长,微塑料的环境污染问题日益严重。传统的微塑料检测方法往往耗时且效率不高。FLIM技术提供了一种高效的解决方案,能够通过分析微塑料的荧光寿命来快速识别和分类这些污染物。FLIM技术的核心在于使用荧光寿命作为区分不同物质的依据。荧光寿命是指材料被激光激发后,发出荧光持续的时间。在FLIM设备中,一个特定波长的激光被用来激发微塑料样本。样本吸收激光 ...
光子源偏振纠缠验证实验1900年,普朗克为了克服经典理论解释黑体辐射规律的困难,引入了能量子概念,为量子理论奠下了基石。随后,爱因斯坦针对光电效应实验与经典理论的矛盾,提出了光量子假说,并在固体比热问题上成功地运用了能量子概念,为量子理论的发展打开了局面。1913年,玻尔在卢瑟福有核模型的基础上运用量子化概念,对氢光谱作出了满意的解释,使量子论取得了初步胜利。从1900年到1913年,可以称为量子论的早期。以后,玻尔、索末菲和其他许多物理学家为发展量子理论花了很大力气,却遇到了严重困难。要从根本上解决问题,只有待于新的思想,那就是“波粒二象性”。光的波粒二象性早在1905年和1916年就已由爱 ...
FLIM系统是如何进行工作的?荧光寿命显微成像(fluorescence lifetime imaging microscopy, FLIM)是一种用于研究和测量生物分子的荧光寿命的技术,因其可以用于无标记成像,具有快速响应时间,可通过高分辨率成像技术(如共聚焦显微镜或双光子显微镜)结合使用等特点,近年来已经广泛应用于生物学、医学研究和生命科学等相关领域。那么,FLIM是如何实现如此强大的功能呢?FLIM的首要任务就在于测量荧光寿命(Fluorescence lifetime, FL),待测物体被一束激光激发后,该物体吸收能量后,从基态跃迁到某一激发态上,再以辐射跃迁的形式发出荧光并回到基态。 ...
在相量分析法中荧光寿命测量的应用一.简介在现有的许多光学成像模式中,荧光寿命显微成像技术(fluorescence lifetime imaging microscopy,FLIM)由于其多功能性和特异性在生物科学和材料科学中特别受欢迎。荧光寿命显微成像主要针对的是分子级别的成像,可以做到排除干扰分子后,对感兴趣的分子进行针对性的成像,主要通过大量具有明显吸收和发射光谱的荧光团实现的。成为当前分子层面上荧光测试的首先,广泛应用在DNA测序、诊断、细胞成像、超分辨率显微镜,甚至是应用在疾病的纵向(前期)临床研究和治疗监测的体内成像。相量分析法(phasor analysis,PA)可以通过时域和 ...
非富勒烯受体光电二极管的响应时间及器件稳定性非富勒烯受体eh-IDTBR为电子受体,选择PC71BM作为对比的富勒烯受体,因为PC71BM是有机电子学中应用最广泛的富勒烯衍生物之一。通过测量电流、线性动态范围和瞬态照片来评估它们的光电二极管特性。此外,研究了暗电流产生的陷阱密度和光致发光(PL)衰减曲线,以确定受体材料的暗电流抑制和快速光响应效应。图1 a) 包含阻挡层的有机半导体器件结构示意图。插图:由电子受体材料(PC71BM 和 eh-IDTBR)组成的感光层的纳米结构填充示意图。 b) PBDTTT-EFT、eh-IDTBR 和 PC71BM 的分子结构。通过以6 mW cm-2的入射 ...
SurfaceConceptTDC操作说明由于QuTAG精度较高、价格因此偏贵,且相应的低精度、更实惠的版本QuTAU已经停产。本公司代理了另一种计数器。其精度略次于QuTAG,但仍可满足大部分不需要高精度时间标记的应用需求,且价格优惠。本文将全面介绍该产品的使用操作:Time-to-Digital Converter SC-TDC-1000 S Series(Release 012, 013, 022 & 042)安装驱动在安装目录下,找到驱动.exe文件,如上。双击安装即可。一路确定,直至Finish。驱动安装完毕,软件无需安装、只需在解压后文件夹下,按下图找到。双击tdcDemo ...
计数率和单光子统计在设置参数时,要保持每个激发周期记录超过一个光子的低概率,这是因为在一个光子事件发生后,探测器和电子设备至少有几纳秒的死时间,在这段时间,它们不能处理其他事件。由于死时间,TCSPC系统通常被设计成每个激发周期只记录一个光子。如果现在一个激发周期内出现的光子数量>1,系统通常只记录第一个光子而错过后面的光子。这将导致直方图中早期光子的过度表示,这种效应叫做“堆积”。因此,将具有多个光子出现的循环概率保持在较低水平至关重要,如下图所示。为了量化上面的要求,必须为寿命测试设置可接受的误差限制并应用一些数学统计。出于实际目的,可以使用以下经验方法检测:为了保持单光子统计,平均 ...
时间相关单光子计数原理在时域范围内实现时间分辨荧光光谱需要记录激光脉冲激发后发射光随时间变化的强度分布。理论上可以记录单个激发-发射循环的信号的时间衰减曲线,但在实际应用中还存在着许多问题。首先,要记录的时间衰减非常快,比如普遍使用的有机荧光团的光致发光过程仅持续几百皮秒到几十纳秒;另外不仅要获取荧光寿命,还要还原荧光衰减曲线形状,通常为了解决多指数衰减,必须能够在时间上将记录的信号解析到这样的程度:由几十个样品进行衰减。使用普通的电子瞬态记录仪很难达到所需的时间分辨率。 另外如果发射的光太弱则无法产生代表光通量的模拟电压。 实际上光信号可能只有每个激发/发射周期的几个光子。 然后信号本身的离 ...
太阳能驱动的光催化技术被认为是解决日益严重的环境污染问题的一种有前景的方法。将太阳能转化成化学能的过程中,TiO2在解决环境问题方面有着广阔的前景。在此研究中,首次以偕胺肟基聚丙烯腈(PAN)纤维为载体通过水热法成功合成了可见光驱动的TiO2催化剂。纤维双齿配体不仅通过配体-金属电荷转移(LMCT)敏化实现了TiO2可见光的收集,而且在制备过程中实现了N原子进入到TiO2晶格。这种独特的结构使TiO2在可见光照射下有很高的光催化活性,可降解多种新型有机污染物。并且,纤维载体表现出对活性氧化物种的高抗性,并使所制备的催化剂具有良好的循环稳定性,表明构建的光催化系统具有长期应用的稳定性。此研究结果 ...
非视域成像,即观测在可视区域外物体的方式——比如藏于拐角或者墙角后面、烟雾或者大气端流后面的物体。非视域成像在未来将会有着非常广泛的应用前景,如:军事和救援领域中,如果敌人埋伏在房间内或者墙角边,此时非视域成像就能够提前捕捉到敌人的位置信息。在搜救过程中,该技术可以提前发现被掩埋的伤者。此外,也可以应用到人工智能的无人驾驶技术以提高其安全性。因此,无论是在民用领域或者是军事领域,对非视域成像的研究都具有重要的意义。非视域成像大致分为两类, 一类为散射介质遮挡;另一类是 拐角物体。其典型的成像方法—关联成像,又称“鬼成像”(Ghost Imaging, GI), 是一种利用光场在空间上的二阶相关 ...
单光子计数器现可分两大类:时间相关单光子计数器和单光子计数器/单光子探测器;前者更多被称作时间相关单光子计数器(TCSPC),更多应用在比较关心单光子对应的时间信息,而其根据分辨率不同、通道数不同又存在差异;后者更多被称为单光子探测器,因为其内部集成有APD可探测单光子,对于要求探测器精度不高的场景,应用更加偏重单光子的数量,这种产品既涵盖了单光子探测器的功能,又集成了单光子计数器的功能。本篇着重介绍后者,单光子计数器/单光子探测器(SPD)。基本框图如下图所示,主要由APD、偏压控制、温度控制、信号采样、信号处理模块、MCU控制器组成。图1 系统框图从上图可看出,其核心部件是APD;当光照射 ...
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