蔬菜中西维因农药残留监测用荧光光谱仪的研究

根据西维因农药受到紫外光激发能够发出荧光的特征，利用脉冲氙灯作为激发光源，利用光纤进行传输和探测荧光，并结合电荷耦合器件(CCD)光谱探测技术，设计出了一套能够测量农药含量的荧光光谱仪器。分别利用稳态光谱仪和该仪器实现了对黄瓜中西维因农药残留的快速测定。实验结果表明，在激发波长为319nm和荧光发射波长为647nm情况下，西维因的线性范围为0.0～120μg／L，最低检出限LOD为5×10-7μg/L,线性相关系数r为0.9991(S／N=5)。该仪器可满足荧光检测的需要。     

玻璃荧光寿命测试系统的原理与设计

介绍了荧光寿命的测量原理,设计了一种利用直接记录法,测量掺杂离子的非共振Stokes荧光寿命的测试系统。根据所测样品的基质材料和掺杂离了的种类,选用相应波段的LD管和半导体探测器,合理调节激发光源的脉冲周期和示波器的工作参数,将别是要注意示波器的输入阻抗的选取。测试结果表明,该系统简易、实用,特别适用于玻璃基质中掺杂离子荧光寿命的在线检测。     

上转换纳米颗粒荧光寿命测量数据采集与处理

为了测试分析上转换纳米材料(up-conversion nanoparticles, UCNPs)的荧光寿命，设计了一种针对UCNPs进行荧光寿命信号数据高速采集并测量输出的系统。该系统通过MATLAB编写虚拟原始荧光信号并完成滤波和数据拟合，将数据程序脚本嵌入LabVIEW中进行计算和处理，在上位机显示荧光信号波形、拟合数据波形、荧光个数、荧光寿命以及寿命极值等。研究结果表明:该系统软件仿真和数值计算模拟取得了基本一致的结果，在背景噪声一定的情况下，两者误差在3%以内，具有良好的稳定性和准确性。本研究工作对UCNPs荧光寿命测量系统的研发有一定指导价值。     

基于CCD器件的农药荧光检测系统的研究

根据一些有机农药受到紫外光激发能够发出荧光的光谱特性,设计了基于荧光分析的农药浓度检测装置。系统以脉冲氙灯为激发光源,采用光纤进行传输和探测荧光,利用CCD线阵实现了光电信号的转换,设计了相应的弱信号处理电路,并由微机进行存储和显示。利用该系统实现了对西维因农药的荧光光谱特性的检测。实验结果表明,在激发波长319nm、荧光波长647nm时,最小检测浓度为5×10-7μg/L,西维因浓度范围在0~120.0μg/L之间时系统具有较好线性关系,线性相关系数r为0.9996(S/N=5)。该系统能满足荧光测量的需要。     

农药荧光全光谱检测与分析系统研究

基于有机物农药的荧光机理,利用光纤传感技术、光栅分光技术和多通道图像传感器(Multi-Channel ImageSensor)技术提出了一种用于有机农药的荧光全光谱检测与分析系统。系统以脉冲氙灯为激发光源,采用光纤进行传输和探测荧光,以自制的小型平场光谱仪对荧光进行色散分光,并设计了相应的高速数据采集电路,实验结果由微机进行分析。利用该系统实现了对西维因农药的荧光光谱的检测和荧光强度与农药浓度的分析。结果表明,以319nm波长紫外光为激发光,一次曝光可获得西维因农药的荧光光谱,光谱带宽为160nm;系统的最小检测浓度为4.0×10-3mg/L,农药浓度在4.0×10-3~100.0×10-3mg/L之间时系统具有较好线性关系,线性相关系数r为0.9986。用该仪器对河水和地下水中痕量西维因进行了测量,回收率接近100%。     

基于荧光分析的氨基甲酸酯类农药残留检测系统

通过对氨基甲酸酯类农药在紫外光照射下能够产生荧光的机理研究,设计了一种用于检测氨基甲酸酯类农药残留的荧光系统。该系统采用单光源、双光路结构,能够对测量信号和参考信号同时进行处理。采用所设计的筒式光纤探头激发并探测荧光,设计了相应的信号处理电路,实现了计算机管理。利用该系统和稳态光谱仪对西维因进行了对比实验。结果表明:在激发波长为319nm、荧光波长为654nm时,最小检测浓度为5×10-7μg/L。当西维因浓度范围在0.0～120.0μg/L之间时,系统具有较好的线性关系,线性相关系数r=0.9996(信噪比S/N=5)。该系统达到了荧光检测的指标。     

双光子激发时间分辨荧光光谱测量技术

建立了一台基于高重复频率扫描相机的双光子激发时间分辨荧光光谱测量系统，能够同时测量样品的荧光光谱和寿命. 该系统的时间分辨率为6.5—200ps，光谱分辨率为1—3nm，能够实现快速数据采集以及可靠和可重复的寿命和光谱测量. 利用标准荧光染料(若丹明6G、香豆素314)及其混合溶液对该系统进行了测试，所得到的荧光光谱分布和寿命值与文献报道一致. 实验结果表明，该系统能有效区分多组分荧光团. 这为鉴别多荧光团或多组分生物组织提供了一种独特的对比方法，可用于多光谱分辨荧光寿命成像和荧光共振能量转移成像等方面. 关键词： 荧光寿命 荧光光谱 双光子激发 高重复频率扫描相机     

常用农药荧光特性的理论与实验

报道了一些有机农药的分子结构与荧光产生的关系,分析了西维因、克百威、啶虫脒等几种常用农药的分子结构和化学特性,揭示了它们产生荧光的机理特征。利用稳态荧光光谱仪,对西维因等农药分别在纯甲醇、80％水与20％甲醇混合液和呈碱性(pH=13)的甲醇混合液等溶剂中进行了荧光光谱测量,并分析了它们的荧光光谱特性和其分子结构的关系。实验结果表明,分子结构中具有平面刚性结构或共轭体系的一些芳香环、杂环等基团的农药,如西维因、克百威、啶虫脒,在一定的溶剂或酸碱条件下是能够被激发而产生荧光的,可以通过荧光分析方法对它们进行直接或间接地分析检测。为进一步研究和开发用于农药的荧光检测仪器提供了可行性的理论依据。     

激光诱导时间分辨固体表面荧光光谱系统

采用斜射式激发样品光路结构,设计了应用于测试时间分辨固体表面荧光光谱系统。利用该系统研究了氧化锌薄膜在355 nm激光脉冲激发下的时间分辨固体表面荧光光谱。结果表明,该系统能够实现测量时间分辨固体表面荧光光谱,并由此测量了样品的固体表面荧光寿命。该系统结构简单可靠,灵敏度高,响应速度快。     

基于一级傅立叶级数的相调制法荧光寿命测量

针对纳秒量级荧光寿命的测量,提出一种改进的相调制法,提取周期性激发信号和相应的发射波形信号傅立叶级数中的一级项,按照相位法测量荧光寿命的原理求得荧光寿命τ值。据此采用易于调制的发光二极管为激发光源,充分利用实验室常用的仪器资源,设计了一种针对单指数衰减的测量系统。该系统主要由激发光源、光谱仪、示波器三部分组成,结构简单灵活、抗噪性好。对测量原理、频率的选择、系统的组成进行了详细讨论。利用该系统测量了乙醇溶液中甲酚紫(0.0033mol/L)的τ值为(4.03±0.87)ns,与采用德国PicoQuant公司TCPSC仪器测量的结果4.24ns相当。     

Construction and characterization of a frequency-domain fluorescence lifetime imaging microscopy system

The construction of a homodyne frequency domain fluorescence lifetime imaging microscope is described. The system consists of (i) an intensity-modulated laser excitation source, (ii) an epifluorescence microscope, (iii) a gain-modulated microchannel plate (MCP) image intensifier, and (iv) a slow-scan CCD camera. The phase and modulation homogeneity of the MCP image intensifier were determined at frequencies of 40, 100, 160, and 240 MHz. The detected modulation depths were 65, 52, 32, and 23%, respectively, and were highly homogeneously distributed. The phasedistribution image revealed iris effects at frequencies of 160 and 240 MHz but was homogeneous at lower frequencies. Lifetime imaging of a solution of the fluorescent flavoprotein lipoamide dehydrogenase demonstrated (i) the accuracy of the determined lifetimes (< 60 ps), (ii) the time resolution of the instrument (< 50 ps), and (iii) the average precision for single pixel fluorescence lifetimes (50 ps is feasible). The imaging of tiny fluorescent microspheres revealed that even in a volume of 0.3 x 10^-15 L, the standard error in the lifetimes can be as low as 79 ps. The spatial resolution of the instrument is estimated to be < 400 nm in the object plane at a 100 x magnification.     

眼底视网膜色素上皮层细胞脂褐素及氧化黑色素自体荧光寿命成像研究

利用一种基于时间相关单光子计数器的双光子激发荧光寿命显微成像技术,对猪眼底视网膜色素上皮层细胞内的脂褐素和氧化黑色素颗粒的空间分布及其荧光寿命特性进行了研究,尤其对于这些色素颗粒在光致氧化环境中的荧光寿命差异进行了分析.结果表明,利用荧光寿命测量能有效区分视网膜色素上皮层细胞中的多组分荧光团,利用荧光寿命的衰减参数可分辨正常及异常的荧光现象.该方法有望发展成为一种用于眼科临床诊断及病理学研究的高灵敏度的工具,对眼底细胞随年龄增长的衰老机理的研究具有重要的意义. 关键词： 双光子激发荧光 荧光寿命成像 视网膜色素上皮层     

眼底视网膜色素上皮层细胞脂褐素及氧化黑色素自体荧光寿命成像研究

利用一种基于时间相关单光子计数器的双光子激发荧光寿命显微成像技术，对猪眼底视网膜色素上皮层细胞内的脂褐素和氧化黑色素颗粒的空间分布及其荧光寿命特性进行了研究，尤其对于这些色素颗粒在光致氧化环境中的荧光寿命差异进行了分析.结果表明，利用荧光寿命测量能有效区分视网膜色素上皮层细胞中的多组分荧光团，利用荧光寿命的衰减参数可分辨正常及异常的荧光现象.该方法有望发展成为一种用于眼科临床诊断及病理学研究的高灵敏度的工具，对眼底细胞随年龄增长的衰老机理的研究具有重要的意义.     

激光诱导叶绿素荧光寿命的测量及其特性分析

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     

时域两维荧光寿命显微测量研究

提出了一种新的时域两维荧光寿命显微测量技术,建立了一套荧光寿命成像显微系统,介绍了这种测量技术的数据处理方法。用标准样品对该系统进行了测试,实验表明,该系统的时间分辨率为2ps,在放大倍率为100倍的情况下,该系统的空间分辨率为8um。如果在现有的设备下采用更细的网格板和微位移系统,那么该系统的空间分辨率可小于1um.     

基于猝灭荧光素的一种TCSPC仪器响应函数测量方法

根据荧光物质的动态猝灭作用原理,将碘化钠饱和水溶液与碱性荧光素水溶液按照特定的比例混合,利用时间分辨设备测量猝灭后的荧光素荧光寿命。实验观察到随着碘化钠饱和溶液浓度的增加,测量得到的荧光寿命逐步从4 ns减小至24 ps左右。如将猝灭荧光素作为仪器响应函数的标准样品,与通常作为标准样品的二氧化硅纳米颗粒悬浮液进行对比,实验结果显示两者非常吻合,表明猝灭荧光素可以作为荧光衰减测试中的标准样品,进一步研究发现这种新的标准样品一方面避免了传统测量手段中需要在不同探测波长反复测量仪器时间响应函数的问题,更有效地减小了实验中颜色效应造成的实验误差。有望在时间分辨荧光光谱和荧光寿命成像等研究中得到应用。