三维紫外血浆荧光光谱学特性及机理分析

采用FLS920型多功能光谱仪,得到了220~320 nm紫外光激发的血浆荧光激发与发射的三维光谱图.结果表明,血浆的紫外荧光光谱在334 nm附近存在一个约100 nm宽的谱峰：300~400 nm.该谱峰是由多种荧光团共同作用的结果,血浆的紫外荧光光谱主要是由血浆中高丰度蛋白的色氨酸和酪氨酸的贡献.另外,血浆中存在的其他大量蛋白质和小分子可通过直接发荧光和间接的能量转移或相互作用使血浆荧光光谱谱峰的加宽,即低丰度的、大量蛋白质或小分子的存在,对血浆的荧光光谱特征变化可以起到调制作用.     

基于荧光差分的紫外光探测器研究

普通的硅光探测器,如硅光电池或硅光电二极管等仅能对可见光和近红外光响应。利用无色透明紫外荧光涂料或油墨能吸收紫外线而发出红色荧光的特点,把紫外荧光涂料涂在普通硅光电池的表面,向紫外光区拓展了其光谱响应范围。采用光声光谱技术测量了荧光硅电池的光谱响应特性,研制了荧光差分式紫外光探测器。     

Cys对近红外荧光蛋白PAiRFP1光谱学行为的影响研究

PAiRFP1是一种以细菌光敏色素为模板,改造得到的光激活荧光蛋白。与其他光激活荧光蛋白相比,它最大的优势是激发、发射都在近红外区域。本论文围绕该蛋白中含有的8个半胱氨酸残基,开展了定点突变、光谱学检测等工作,发现(1)在8个单突变体中,仅有Cys-29突变改善了光激活蛋白的分子亮度,其它突变都削弱了近红外荧光;(2)伴随着环境氧化、还原条件的改变,C29S突变近红外荧光显著降低,这说明该位点的半胱氨酸残基对于维持该近红外荧光蛋白在氧化还原环境中的稳定性具有重要作用,相关机理尚待深入研究。     

多环芳烃时间分辨荧光光谱特性研究

利用时间分辨荧光光谱技术,研究了菲、荧蒽、芴、蒽、芘等五种多环芳烃的荧光时间分辨发射光谱特性。以289 nm受激拉曼光作为激发光源,研究了289 nm激发光作用下五种多环芳烃的延时特性和门宽特性。并以多环芳烃随延时时间的荧光峰强度衰减关系曲线,得到菲、荧蒽、芴、芘的荧光寿命分别为37.0, 32.7, 10.9, 147.0 ns。不同荧光物质具有特定的荧光光谱特性,多环芳烃时间分辨荧光光谱特性的研究可以为复杂水体中不同种类多环芳烃的诊断提供依据。     

荧光褪色效应与拉曼光谱基线干扰消除

荧光是直接测定的拉曼光谱中背景的最主要来源,需要采用真实、准确的方法消除,以得到纯净的拉曼响应。基线拟合消除和查找荧光贡献扣除是解决背景问题的两条思路,目前多采用基线拟合方法,其优点是满足用户“视觉”要求,无需额外硬件,但并非机理或实质上的解释,因而难以保证数据的真实性与合理性;查找荧光的方法,更为真实,但是目前提出的方法,需要增加光源等额外设计和成本。另外,在实验方法上,也有采用消荧光剂和长时间照射漂白的,存在操作繁琐、效率低等不足。利用稳定体系中拉曼和荧光的时间差异解决体系中荧光问题。在微小的时间段内,例如几个毫秒,激发光不会导致体系性质发生显著变化,荧光具有寿命周期,会随激发时间延长强度下降的“褪色”,“褪色”的强度差异可以被认为是整体荧光的一个微元;与此同时,由于体系组成未发生显著变化,拉曼光对于短时间照射可以保持稳定。利用此差异可以区分出混合信号中的荧光和拉曼光。根据该原理,提出了荧光褪色差分法(FBDA),实现拉曼光谱的背景校正。方法的主要步骤：测量微小时刻内的多张直接拉曼光谱,求取系列光谱的差分,对差分值作高频滤波降噪,可获得荧光强度微元;然后,多个荧光微元平均归一化后,得到荧光强度单元。以拉曼光谱2 000～2 500 cm-1的静默区,即通常不会出现拉曼信号的频段为基准,对荧光单元作逆差分,逆差分累计值与原始光谱在此频段一致时,得到整体荧光响应;最终,从原始光谱中扣除荧光成分,完成背景扣除和基线校正。以盐酸二甲双胍片的拉曼测量为例,说明和讲解了所提出的原理和方法,验证方法的有效性。与目前效果较好的基线校正方法(不对称最小二乘和自适应迭代再加权惩罚偏最小二乘)进行了对比,表明FBDA方法更为客观真实,FBDA的另一个优势是不需要额外的设计和成本,所有数据都是在现有设备直接采集和完成。需要说明的是,微小时刻光谱差异的要求,可以确保FBDA光谱实时性,长时间的光谱差异,将会影响结果的准确性;另外,对于光化学反应体系和其他非荧光引起的复杂背景,FBDA的适用性有待改善。     

同时测量荧光光纤温度和应变的实验研究

利用掺杂铒元素荧光光纤的试验样品实验测试了荧光寿命的温度特性，并得到荧光寿命在不同温度下的应变响应关系.试验表明，荧光寿命会随着温度的升高而降低；与温度相比荧光寿命随应变的变化很小.提出了一个潜在的同时测量应变和温度的传感器模型.     

SrFCl0.5Br0.5:Sm2+的延迟荧光现象

本文报道了ＳｒＦＣｌ０．５Ｂｒ０．５：Ｓｍ＾２＋材料中Ｓｍ＾２＋的荧光光谱，并由光谱中几个较强的荧光峰的时间分辨光谱得到荧光的寿命。通过对连续光激发的荧光谱与脉冲光激发的荧光谱的比较发现了延迟光现象。并对不同延时时间的光谱作了比较，并进一步分析了延迟荧光产生的原因是来源于各辐射荧光的上能级粒子数布局方式的不同造成的。     

基于偏振滤波图像增强和动态散斑照明的宽场荧光层析显微镜

提出了一种基于偏振滤波图像增强和动态散斑照明的新型宽场荧光层析显微镜. 该显微镜采用了一种新型的偏振滤波图像增强技术, 基于激发光与荧光偏振态的差异, 利用偏振器件滤除激发光; 并利用动态散斑照明实现宽场层析. 该荧光层析显微镜具有结构简单、低成本、响应速度快、容易操作等特点. 实验研究结果表明, 本文提出的滤波方案能够显著地提高图像质量, 利用动态散斑照明实现宽场层析具有较高的纵向分辨能力. 研究丰富了在荧光显微镜中, 从强激发光中提取弱荧光信号的技术手段, 为今后发展具有快速响应, 波长可调谐的多光谱荧光层析等高端的显微镜具有重要参考意义.     

基于叶绿素荧光诱导动力学曲线的光合作用参数反演算法研究

快相叶绿素荧光诱导曲线中蕴含着丰富光合作用信息。该信息可以反映出植物的生存状态、病理以及受到胁迫时的生理变化趋势等多种信息。通过采集藻类荧光及诱导光信号, 拟合快相叶绿素荧光动力学曲线。基于最小二乘拟合方法,提出自适应最小误差逼近的方法对快相叶绿素荧光动力学曲线进行多元非线性回归拟合,实现F_o（固定荧光）、F_m（最大荧光产率）、σ_PSII（PSII的功能吸收截面）等细节参数的反演。实现了蛋白核小球藻光合作用参数反演,并实验了在Cu2+胁迫环境下,蛋白核小球藻的生理变化趋势。     

绿荧光蛋白的双光子激发的荧光特性研究

利用双光子激发方式研究了重组绿荧光蛋白（recombinant green fluorescent protein,简称rGFP)的光转换特性,研究结果表明rGFP具有较强的双光子激发荧光,双光子激发的荧光偏振光谱表明rGFP在辐照前质子态和去质态之间存在着有效的能量转移过程,rGFP辐照后导致生色团构象的变化,部分阻断了rGFP内源的氨基酸与生色团之间的能量转移过程,导致rGFP的双光子激发的荧光强度下降,观察到rGFP的三光子激发的荧光特性,这种三光子激发的荧光主要来源于rGFP内源的氨基酸（色氨酸,酪氨酸等）的吸收。研究结果对在实际使用定量的光显微镜时具有一定的指导意义。     

基于荧光法的活体海藻识别方法研究

研究海域或水域的海藻类型对海域或水域的污染情况调查、赤潮的预测等具有重要意义。通过对由特征激发波长(420,440,460,470,530,560,590,610nm)激发的荧光光谱取平均值[1~3],按特征激发波长从小到大的顺序,计算了由相邻激发波长激发的荧光光谱平均值的比值,并对特征数据进行了相关分析,得到的绿藻之间的相关系数大于0.95,硅藻之间的相关系数大于0.85。结果表明,由特征激发光激发的荧光光谱均值和按顺序所取的比值可作为识别海藻的特征参数。     

基于功能性核酸识别的荧光各向异性分析方法与应用

荧光各向异性方法又称荧光偏振法,基于相互作用的分子结合前后发射光退偏振的不同而实现对相互作用的研究或对目标物的检测。20世纪50年代Gregorio Weber用荧光各向异性法研究了氮磺酰氯与牛血清白蛋白和卵清白蛋白的作用,开启了该方法在生物化学研究中应用的先河。而20世纪90年代开始的功能性核酸(FNAs,包括核酸适配体和核酸酶等)的发现与合成,使基于功能性核酸的传感得到了广泛的应用。核酸适配体能够特异性识别目标分子,基于核酸识别的荧光各向异性分析方法具有高选择性、高灵敏度、高通量等优势,在研究蛋白质、核酸和小分子的相互作用中起到重要作用,然而如何提高结合前后的荧光各向异性信号变化,尤其是小分子识别前后,在基于功能性核酸识别的分析方法发展中是一个挑战。介绍了基于功能性核酸识别的荧光各向异性的方法应用于检测蛋白质、核酸及其他在生命活动中起重要作用的小分子的基本原理及设计理念。     

基于荧光光谱分析的玉米早期斑病害预测模型

斑病害在全球玉米产区均有爆发，严重影响玉米产量与品质，是一种常见的叶类疾病。荧光光谱技术能够快速、无损、准确地反映作物生理信息，动态检测其逆境响应规律。以玉米为研究对象，基于荧光光谱和生理参数(SPAD和Fv/Fm)融合分析，探究玉米生理参数对不同程度斑病害的响应规律，构建荧光光谱反演模型。首先，利用相关分析与峰值分析筛选荧光光谱的敏感波段，采用多元散射校正(MSC)、标准正态变量变换(SNV)、多项式平滑(S-G)、 FD光谱一阶导数、 SD光谱二阶导数等5种预处理及MSC-SG-FD, MSC-FD-SG, SNV-SG-FD, SNV-SG-SD等4种建模组合方法，以相关系数R²和均方根误差RMSE为模型效果评价指标，确定荧光光谱反演生理参数模型的最优方法。结果表明：不同斑病害程度下荧光光谱特性的整体变化趋势一致，但强度差异显著，在波段600.000～800.000 nm内，光谱反射率会出现明显的峰中心，达到极值。在波段900.000 nm之后，反射率趋于平稳，特征明显减少。对于潜伏期叶片，SPAD与Fv/Fm的建模最优方法均为SNV-SG-FD,R     

苋菜红与胭脂红荧光光谱的比较分析

测量了胭脂红以及其同份异构体苋菜红的荧光光谱.胭脂红标准溶液在220～400 nm不同波长激发光下,分别在420 nm,530 nm,635 nm,687 nm波长处产生了四个荧光峰,苋菜红在220～430 nm不同波长激发光下,在654 nm处产生了一个明显荧光峰.胭脂红产生四个荧光峰是由于其具有四种可以发射荧光的荧光团,为了研究这四种荧光在不同激发光激励下产生荧光的敏感程度,以及找到胭脂红和苋菜红这两种色素产生荧光的基团之间的联系.利用荧光强度的加和性原则,分别对这两种物质的荧光强度进行了理论计算.认为苋菜红的荧光峰对应丁胭脂红的第三个荧光峰,根据此特点,初步分析了四种荧光团对这两种色素在荧光发射过程中的影响程度,同时还从结构上分析了两种色素荧光光谱差异的根本原因.     

一种毛细管聚焦的便携式微束X射线荧光谱仪

基于毛细管X光透镜技术的便携式能量色散X射线荧光分析因其无损分析等优点成为分析文物样品的有利工具。但由于文物样品的表面不平整或弧度以及毛细管X光透镜聚焦X射线的特点，导致在测量过程中样品测量点与毛细管X光透镜出端之间的距离产生变化，引起照射样品的X射线束斑大小发生改变，从而影响测量结果的准确性和元素区域扫描的分辨率。介绍了本实验室自行研发的一种新型便携式微束X射线荧光谱仪，此谱仪主要是由SDD X射线探测器、30 W低功率X射线管、毛细管X光透镜、CCD和一个新型闭环控制系统构成。该闭环控制系统是在激光位移传感器能够精确控制样品测量点到毛细管X光透镜出端距离的基础上，结合LabVIEW语言环境下开发的计算机控制程序以及步进电机、样品台等器件组成。基于此系统，该实验室研发的便携式微束X射线荧光谱仪在测量过程中可以时刻保证照射样品的X射线光斑大小固定不变。同时，该谱仪还可以通过调整样品测量点到透镜出端的距离来选择不同尺寸的X射线照射光斑。为了验证设备的可行性，使用该便携式微束X射线荧光谱仪在激活激光位移传感器和关闭激光位移传感器两种情况下测量了一块表面不平整古陶瓷样品釉彩层中K，Ca，Zn和Fe等元素的含量及分布，并将测量结果进行了对比。结果显示，在激活激光位移传感器的情况下测得的样品微区元素含量与真实值较接近，扫描区域元素分布图的分辨率更好，表明本谱仪基于激光位移传感器开发的自动调整样品测量点到透镜出口端距离的闭环控制系统能有效的减少由于样品表面不平整或弧度带来的测量误差，弥补了现有微束X射线荧光谱仪在此方面的不足。因此，本便携式微束X射线荧光谱仪在无损分析检测文物方面具有潜在的应用前景。     

激光激发荧光谱的双光路多道分析方法研究

在脉冲激光激发荧光的研究中由于入射激光强度的起伏会导致所激发荧光的强度随之波动 ,从而给荧光光谱及其待测物质测量结果带来较大误差。采用双光路法 (即在采集荧光谱的同时也采集激发激光强度 ,利用荧光强度与激发光强度的线性相关 ,对实验数据进行相关分析 )可以有效地克服激发光波动对荧光光谱的影响 ,显著降低了测量误差。用此法对若丹明 6G和十二烷基硫酸纳 (SDS)对R6G的荧光增强进行测量 ,可得到相关系数大于 0 9的测量结果。在激发光波动较大时双光路法与单光路采样平均法相比有明显优越性。     

荧光蛋白与超分辨显微成像

超分辨显微成像技术使细胞生物学进入到了一个全新的时代,但如何进一步提高超分辨显微成像技术的时空分辨率仍是光学领域需要解决的重要问题。目前为止几乎所有的超分辨显微成像技术都依赖于荧光探针,光调控荧光蛋白作为一类特殊的荧光探针,可以被不同波长的激发光所激活,产生随机或者特殊结构样式的信号。利用这些信息,透镜系统的空间分辨率得到了提高。通过总结光调控荧光蛋白的各类参数,从荧光探针入手,寻找进一步提高成像系统空间分辨率的方法与策略,为选取适当的荧光探针提供建议,并且阐述了荧光蛋白与超分辨显微成像技术之间的关系。     

运用二维相关光谱手段研究Atto495荧光探针标记的细菌光敏色素

细菌光敏色素是一类含有胆绿素BV分子、对红光和远红光具有响应的色素-蛋白复合物。本文在采用Atto495分子对细菌光敏色素同源二聚体进行荧光标记的基础上,借助二维相关光谱手段分析了SDS对于结合到蛋白中的Atto495荧光发射谱的影响,发现除了非特异性结合,Atto495可以与Cys20以及其它区域的Cys结合。相关工作为后续分析光转换过程中的蛋白结构的变化奠定了基础。     

卟啉－蛋白的敏化荧光研究──癌发光物质的探讨

本文研究了卟啉与蛋白复合物的荧光特性，讨论了这一特性与目前临床诊断中所选择癌固有荧光特征峰的关系，探讨了癌固有的荧光物质     

由激光诱导荧光方法探测光碎片分子取向的理论研究

采用密度矩阵方法 ,推导了从激光诱导荧光 (LIF)强度中抽出光碎片取向参数的表达式 .光碎片的取向由分子态多极矩描述 .用于解离母分子和激发碎片分子的激光均为线偏振光 ,而探测荧光为非偏振光 .激光诱导荧光强度是光碎片分子初始态多极矩、线强度因子和解离—激发几何因子的函数 .光碎片的取向参数可以由测量荧光偏振比和计算动力学因子而获得