运用偏振荧光的手段研究氧化胁迫对小麦叶绿体荧光的影响

采集抽穗期小麦旗叶,采用1mmol.L-1 H2O2、干旱、黑暗处理24h诱导产生氧化损伤模型,然后运用偏振荧光的手段检测了叶绿体的荧光发射谱和荧光激发谱,结果发现,无论选择436nm激发叶绿素a(Chla)分子,或固定475nm激发叶绿素b(Chlb)分子,氧化胁迫后光系统Ⅱ反应中心P680与光系统Ⅰ反应中心P700的荧光发射峰峰面积比值A684/A720呈上升趋势;通过比较偏振荧光激发谱上E436/E475和E475/E600比值,发现随着氧化胁迫的进行,Chla对于反应中心能量传递的相对贡献大于Chlb;此外,类胡萝卜素向Chlb能量传递效率在各个偏振方向上均有所提高;通过计算偏振度及粘度,发现氧化胁迫处理促使680nm处荧光偏振度提高,内囊体膜微环境粘度增加。上述结果为研究氧化胁迫提供了一种简单、易行的方法。     

高斯多峰拟合用于烷基葡萄糖苷临界胶束浓度测量

报道了可见吸收光谱线型的高斯多峰拟合用于新型非离子表面活性剂烷基葡萄糖苷(APG),如辛基-β-D-葡萄糖单苷(C₈G₁)和癸基-β-D-葡萄糖单苷(C10G₁)的临界胶束浓度(CMC)的测定。具体作法是以结晶紫(crystal violet,CV)为探针,测量一系列不同浓度的APG-CV水溶液体系的可见吸收光谱。其光谱特征是CV单体吸收峰598～609 nm和二聚体吸收峰538～569 nm叠合在一起。用高斯多峰拟合法实现了体系可见光谱吸收叠合峰的分峰、峰面积(积分吸光度)、频移及半高宽等光谱线型参数计算。单体和二聚体峰面积比(相对积分吸光度A₂/A₁)、频移(Δλ)及半高宽(w₁,w₂)对APG浓度图形在CMC处发生突变。首次发现可见吸收光谱线型参数半高宽对APG聚集行为敏感,并成功用于APG的CMC测量。     

角度调谐滤光片偏振控制的间隔层折射率寻优算法

斜入射滤光片的S偏振和P偏振的中心波长会发生分离,而通过调整间隔层的有效折射率,可使有角度入射滤光片两个偏振分量的中心波长相重合。由相位关系分析着手,利用多层膜的特征矩阵关系式,推导出间隔层中间折射率和P偏振及S偏振的中心波长的两个隐函数表达式,由此可快速解出所寻找的中间折射率及对应的中心波长数值。单腔和三腔的两个具体实例的模拟计算表明:采用此算法,对于调谐到一特定角度入射的滤光片能很快地求出准确的中间折射率数值,应用此中间折射率即可使P偏振和S偏振的中心波长很好地重合。入射角从0°到30°的实例偏差分析表明此算法的精确度高,这对于减少偏振分量特性之间的分离以及滤光片的宽角度调谐有着良好的意义。     

基于光注入下电流调制1550nm垂直腔面发射激光器获取宽带光学频率梳

数值研究了一种获取宽带光学频率梳的方案。在该方案中,首先采用调制频率f_m=f_0/n(f_0为1 550nm垂直腔面发射激光器中两正交偏振分量频率间隔,n为整数)的大调制信号电流调制一个1 550nm垂直腔面发射激光器,使该1 550nm垂直腔面发射激光器中的主振荡模式—Y偏振分量输出光学频率梳,而X偏振分量处于被抑制状态;进一步地,引入线偏振光注入,使激光器中两个偏振分量(光谱主峰比小于15dB)均实现光学频率梳输出;再借助一个偏振片,将这两个偏振分量引导到该偏振片的透振方向实现光谱拼接,从而获取宽带光学频率梳。基于自旋反转模型,数值研究了由该方案产生的光学频率梳特性。仿真结果表明:在给定的参数条件下,一个自由运行1 550nm垂直腔面发射激光器(阈值电流为2.6mA)偏置在11.5mA时,Y偏振分量占主导而X偏振分量被抑制(光谱主峰比大于30dB);在受到调制深度较大的电流调制作用下,该激光器只在Y偏振分量输出光学频率梳;引入线性偏振光注入后,通过调整线性偏振光的偏振方向,可使X、Y偏振分量同时实现光学频率梳输出;最后,利用一偏振片将X、Y偏振分量引导到该偏振片的透振方向实现光谱拼接,最终可获得一个带宽超过80GHz的光学频率梳。     

偏光器件的Jones矩阵研究

利用Jones矩阵分析了双λ/4波片对正入射线偏振光的复合效应,结果表明:当入射线偏振光光矢量与第一只λ/4波片的快(慢)轴方向成π/4角时,出射线偏振光光矢量相对入射光光矢量转过的角度只与第二只λ/4波片的快轴与入射光光矢量方向的夹角有关;分析研究了线偏振元件的Jones矩阵,给出了判断偏振态和获得左、右旋圆(或椭圆)偏振光的方法。     

Tm:Y2SiO5晶体的生长和光谱性质研究

采用中频感应提拉法生长了高质量的Tm:Y₂SiO₅(Tm:YSO)晶体,测定了晶体的晶格常数和分凝系数.运用劳厄照相法确定了单斜晶系Tm:YSO晶体的三个偏振轴〈010〉,D₁和D₂,在室温下测量了三个偏振轴方向的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命,计算了晶体吸收峰的吸收线宽和吸收截面.研究发现,相对于其他两个偏振轴方向,D₁方向在790nm处出现较强的吸收峰, 关键词： 2SiO₅')" href="#">Tm:Y₂SiO₅ 单斜晶系 吸收光谱 荧光光谱     

缅甸琥珀的三维荧光光谱特征研究

琥珀是一种天然有机宝石,普遍具有荧光现象。利用三维荧光光谱分析技术,以缅甸琥珀为研究对象,探讨了不同品种缅甸琥珀的荧光峰分布特征,并初步判断了血珀荧光峰红移的原因。结果表明,在长波紫外光照下呈强蓝白色荧光的缅甸金珀、棕珀,三维荧光光谱中均含有一个荧光峰,荧光峰范围约在λ_(ex)350～400 nm/λ_(ex)400～450 nm,荧光主峰位于λ_(ex)360 nm/λ_(em)425 nm,荧光强度大。在长波紫外光照下呈弱土黄色荧光的缅甸血珀,三维荧光光谱中荧光峰范围约在λ_(ex)420～520 nm/λ_(em)500～580 nm,荧光峰分散呈多个小峰分布,荧光强度小。在氧化条件下加热金珀样品得到烤色"血珀"并对比加热前后的三维荧光光谱特征,发现烤色"血珀"的荧光峰较加热前红移,荧光峰范围由λ_(ex)350～400 nm/λ_(ex)400～450 nm红移至λ_(em)480～530 nm/λ_(em) 520～570 nm,荧光强度极小,与天然血珀的荧光特征一致。结合红外吸收光谱测试,氧化作用使血珀及烤色"血珀"分子结构中含氧基团羰基CO浓度升高,羰基CO作为强助色基团,浓度升高与吸收强度增加使琥珀产生红色外观;同时作为得电子取代基,羰基CO会取代分子结构中的H原子与具有未键合的杂原子相连,产生n→π~*_1跃迁,使血珀荧光强度减弱甚至消失,同时荧光峰向长波长方向移动。三维荧光光谱能够快速有效地表征缅甸琥珀的荧光现象,为研究琥珀荧光特征与分子结构提供新依据。     

与入射线偏振光振动方向无关的低偏振度消偏器

消偏器是光纤传感器、光放大器等偏振敏感性光学系统中的关键器件,用于减小输入光的偏振度(DOP).设计了一种与入射线偏振光振动方向无关的低偏振度消偏器,该器件中利用人为的偏振相关延迟代替了保偏光纤的双折射,并在偏振相关型消偏器前增加了一个1/4波片,从而对任意方向振动的线偏振光具有相同的消偏能力,结构紧凑.对消偏性能随波片阶数、入射光中心波长和振动方向的变化作了数值计算.实验中采用半峰全宽为0.13 nm的光源,入射线偏振光在任意方向振动时,输出光偏振度小于2.6%,消偏器的插入损耗为0.6 dB,损耗起伏小于0.11 dB.实验和数值计算结果表明,该消偏器具有低偏振度、低插入损耗和适合于宽光谱应用的优点.     

同步荧光光谱比率法检测过氧亚硝酸根及其清除剂的研究

利用同步荧光光谱建立了一种新的荧光比率法检测过氧亚硝酸根(ONOO－)及评价其清除剂的方法。酪氨酸自身有荧光,在pH 8.5的磷酸缓冲溶液中,酪氨酸与CO₂和ONOO－反应生成强 荧光的酪氨酸二聚体,利用同步荧光光谱技术, 在荧光发射光谱中能同时获得酪氨酸单体(λ_em=364 nm)与二聚体的荧光峰(λ_em=406 nm),且两峰的荧光强度的比值与ONOO－的浓度呈计量相 关。结果表明荧光强度的比值不受实验参数改变的影响,与传统的荧光法相比,有利于扩大检测的线性范围,提高灵敏度。荧光强度的比值与ONOO－的浓度在1.60×10－7 mol·L-1～6.00× 10－6 mol·L-1范围内呈线性关系,线性相关系数为0.999,检测限为1.84×10－8 mol·L-1。对浓度为1.00×10－6 mol·L-1 ONOO－ 平行测定8次,其相对标准偏差为2.4％。利用该法测得抗癌药米托蒽醌的IC₅₀为0.065 μg·mL-1。方法简便易行,试剂廉价易得,体系稳定,可作为一种检测ONOO-及筛选其清除剂的方法。     

与人射线偏振光振动方向无关的低偏振度消偏器

消偏器是光纤传感器、光放大器等偏振敏感性光学系统中的关键器件,用于减小输入光的偏振度(DOP)。设计了一种与入射线偏振光振动方向无关的低偏振度消偏器,该器件中利用人为的偏振相关延迟代替了保偏光纤的双折射,并在偏振相关型消偏器前增加了一个1/4波片,从而对任意方向振动的线偏振光具有相同的消偏能力,结构紧凑。对消偏性能随波片阶数、入射光中心波长和振动方向的变化作了数值计算。实验中采用半峰全宽为0．13 nm的光源,入射线偏振光在任意方向振动时,输出光偏振度小于2．6%,消偏器的插入损耗为0．6 dB,损耗起伏小于0．11 dB。实验和数值计算结果表明,该消偏器具有低偏振度、低插入损耗和适合于宽光谱应用的优点。     

内周天线CP43、CP47中β-Car到Chla分子间的能量传递

采用超快荧光光谱动力学对从菠菜中分离纯化的内周天线CP43、CP47进行研究,获取了它们的动力学三维荧光谱,CP43的荧光光谱范围为640～780nm,最大峰位于680nm处,在该峰值处的荧光寿命约为3.54ns;CP47的荧光光谱范围为630～775nm,最大峰位于691nm处,在该峰值处的荧光寿命约为3.22ns,在CP43和CP47中,Chla分子发射荧光的效率分别约为38.3%和40.6%.依据分子的退激发途径,我们分析认为在CP43、CP47中β-Car→Chla分子的能量传递速率常量分别为9.06×10¹¹s^-1,1.3×10¹²s^-1;能量传递效率分别为47.5%、66.5%;并估计β-Car分子与Chla分子外周之间的距离分别为0.110nm、0.085nm.     

类胡萝卜素、叶绿素A之间的敏化荧光研究

本文采用Förster理论,分析了苯溶剂中类胡萝卜素与叶绿素A之间的敏化荧光.估算了传递效率,定性地分析了能量受体浓度对能量供、受体之间传递效率的影响.     

Polarized fluorescence spectroscopy of human tissues

We report the results of a study carried out to investigate the effect of blood absorption on polarized and unpolarized fluorescence from resected tissue samples and tissue phantoms. The signatures of blood absorption were found to be significantly smaller in polarized fluorescence than in unpolarized fluorescence spectra. The reduced effect of blood absorption on polarized fluorescence also leads to reduced site-to-site variability in polarized fluorescence intensity and line shape compared with unpolarized fluorescence.     

ANALYSIS OF THE LASER-INDUCED FLUORESCENCE IN CRYSTAL Cr:Mg2SiO4

Observation of the 532 nm-laser-induced fluorescence spectra of two kinds of Cr:Mg₂SiO₄ crystalline samples grown in different atomsphere are reported. The experiments were con-ducted at both room temperature and liquid-nitrogen temperature. The fluorescence spectra of the two kinds of samples were different with respect to the polarizing direction of the inducing leser, and two emission bands with different polarized characters and various en-hancement in intensity at low temperatures were also found. In the light of the calculated results by Ms-X_α method, the main experimental results are explained.     

光系统Ⅱ捕光复合物中能量传递动力学研究

采用时间分辩荧光光谱技术研究捕光色素复合体(LHCⅡ)荧光的时间光谱特性.以脉宽为120fs、重复率为82MHz、波长为360nm～420nm激光激发LHCⅡ样品荧光.原始信号经过数据处理,多指数拟合,解得了能量在LHCⅡ中传递的时间常量分别为320±10fs、4.0±0.1ps、20.0±0.1ps.相对应的各组分荧光占总荧光的百分比分别为3.4%、50%、46.6%.经过全局分析,解得荧光强度随波长变化曲线,其三个峰值波长分别为652nm、673nm、692nm(以去离子水为悬浮液)和658nm、687nm、700nm(以酒精为悬浮液).根据LHCⅡ结构以及荧光的时间、光谱特性分析,认为320±10fs的时间组分属于一个单体内同一膜平面中Chlb→Chla的能量传递时间;4.0±0.1ps的时间组分属于同一单体中不同膜平面间Chlb→Chla和Chla→Chla的能量传递时间;20.0±0.1ps的时间组分属于不同单体之间、不同三聚体之间Chla→Chla的能量传递时间.     

CCD皮秒扫描成象对光系统发射光谱研究

采用82MHz、514.5nm的Ar⁺激励光源,通过我们所建立的CCD皮秒扫描成象发射光谱装置分别对PSⅡ颗粒,内周天线CP43、CP47,外周天线LHCⅡ四种样品的发射光谱进行扫描成象,直接、快速地获得了它们的发射光谱曲线.通过分析认为,PSⅡ的发射荧光很大程度上是由内周天线CP47中的叶绿素a所发出的.     

假根羽藻外周天线内能量传递的飞秒光谱研究

在时间相关单光子技术的基础上,对假根羽藻外周天线内叶绿素分子间的能量传递进行研究.采用瞬态吸收与荧光发射谱识别样品内的具有特征光谱组分的分子,得到在叶绿素分子的Q带区主要存在以下六个特征分子：Chlb630,Chlb642,Chla653652,Chla667664,Chla676,680675,Chla683682.630 nm的飞秒脉冲光的激发下,通过对不同特征发射峰出的荧光动力学进行解析得到： 1)Chlb628分子所吸收的能量仅有大约20%被直接传递给其他叶绿素分子,传能时间小于150 fs;2)叶绿素间大部分的能量传递发生在长于76 ps 时间范围内;3)传能时间常量在几百fs及10 ps左右的间接传能可能与具有不同光谱组分特征的叶绿素分子在外周天线内的排列方式以及偶极距的取向有关;4)Chlb654,657652,Chla666664,Chla677,680674和Chla683682以荧光形势耗散能量的时间常量分别为1.41 ns, 1.39 ns, 676 ps, 709 ps,这部分在整个能量耗散中占的比例不超过40%.     

卟啉类的发光与光电压谱

自从1934年,Robinowitch观察到了叶绿索的发光性质,Stern等人对卟啉类的电子光谱作了系统研究之后,卟啉类的发光越来越受到人们的重视。如所周知,自然界中广泛存在的叶绿素、人体内的氯化血红素、维生素B12等都具有卟啉的基本骨架结构。鉴于卟啉类化合物在生物化学、药物(特别是抗癌药物)、表面活性剂、催化剂和发光材料等方面的应用价值,近年来该领域的研究仍十分活跃。本工作的目的是测定meso—四苯基卟啉(TPP)、meso—四—(4-N)吡啶基卟啉(TPyP)以其Cu(Ⅱ),Zn(Ⅱ)络合物,在氯仿溶液中的吸收光谱、荧光光踏。也测定了叶绿素-a(Chl-a)、脱镁叶绿素-a(Phn-a)、Cu(Ⅱ)与Zn(Ⅱ)置换的脱镁叶绿素-a(Cu-Phn-a与Zn-Phn-a)在丙酮溶液中的吸收光谱、荧光光谱。同时,测定了这些卟啉类化合物的固体试样的光电压谱。企图通过这种比较研究,寻找光电压谱和吸收光谱、荧光光谱之间的关系,分析过渡金属离子与卟啉环上π电子之间的强相互作用对电子能级的影响。     

Background removal from polarized Raman spectra of tooth enamel using the wavelet transform

A wavelet transformation method is introduced to remove the large fluorescence background from polarized Raman spectra of stained tooth enamel. This method exploits the wavelet multiresolution decomposition where the experimental Raman spectrum is decomposed into signals with different frequency components, and where the lowest frequency background and highest frequency noise are removed. This method is optimized using a simulated collection of parallel‐polarized and cross‐polarized Raman spectra of the enamel and then applied to a set of experimental data. The results show that the wavelet transform technique can extract the pure spectra from background and noise, with the depolarization ratio used to discriminate between early dental caries and sound enamel preserved. Copyright © 2010 Crown in the right of Canada. Published by John Wiley & Sons, Ltd.