激光诱导荧光技术.ppt

1、A,1,Planar Laser Induced Fluorescence,平面激光诱导荧光技术,A,2,目 录,4,A,3,PLIF介绍,激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，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。,A,4,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

2、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。,A,5,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,A,6,PLIF介绍,PLIF（Planar Laser Induced Fluorescence）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。,A,7,PLIF原

3、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（Excited spectroscopy）。,A,8,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。,A,9,PLIF检测原理图,A,10,PL

4、IF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。,A,11,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。,A,12,Optical configuration of Zetal

5、if 2000 LIFD (Picometrics, France),A,13,LIF分类,Text,Text,Text,Text,Text,Text,测量目的,A,14,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,A,15,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

6、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。,A,16,研究LIF主要课题组,A,17,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,A,18,ZETALIF of Picometrics,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

7、波长范围300900nm，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。,A,19,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。,A,20,LIF应用及展望,A,21,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

8、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。,A,22,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。,A,23,PLIF平面激光诱导荧光火焰燃烧检测系统（Planar Laser Induced Fluorescence Flame Analyzer）,提供信息 - 燃料激光诱导荧光(LIF)成像, 空气-燃料混合 -

9、 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,A,24,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。,A,25,参考文献,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2011,8(31):2148