CN1987429A - 一种由周期性任意波形激发测量荧光寿命的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种由周期性任意波形激发测量荧光寿命的方法，为了克服现有测量方法测量荧光寿命的困难，以测量发射波形相对于激发波形的相位延迟计算得到荧光寿命的相移法为基础，采用具有一定调制度和频率可调谐的激发光源激励荧光样品。由计算机分别对激发波形和发射波形进行傅利叶级数展开，只需提取基频分量间的相位延迟，就可以根据相位延迟和荧光寿命的关系计算得到准确荧光寿命值，从而避开了激发波形中含有的高次谐波对实验结果的影响，提高了测量荧光寿命的准确度。解决了目前相移法必须依靠高简谐度激发波形等问题。提供一种由周期性任意波形激发光源就可以测量荧光寿命的方法，提高准确度外还降低了对激发光源驱动电路的要求。

Description

一种由周期性任意波形激发测量荧光寿命的方法及装置
所属技术领域
本发明涉及一种由周期性任意波形激发测量荧光寿命的方法及装置，本发明涉及一种测量荧光寿命的方法，尤其是激发光源是周期性的任意波形就能够测量得到荧光寿命。属于测量技术领域。
背景技术
目前，普遍使用脉宽极窄的脉冲光源激发荧光样品，测量发光随时间的衰减来得到荧光寿命。这种时域测量技术通常要求光脉冲持续时间远小于荧光寿命，当光脉冲持续时间和荧光寿命同一数量级时，需要解卷积得到荧光寿命，设备比较复杂。由于对脉冲产生装置的要求非常高，其要能够产生比荧光寿命相当或者更短的脉冲，而荧光寿命通常较小，现实当中产生这样的脉冲不易实现而且仪器成本很高。另外，这种极短脉冲容易受到噪音干扰，实验仪器的分辨率也不能无限增强。
为了消除噪音等的影响，还使用简谐波调制的具有一定相位和调制度的激发光源激发荧光样品，通过激发波形和发射波形的相位延迟得到荧光寿命。虽然这种频域测量方法具有方便、容易实现、对探测仪器要求不高等优点，但是却要求激发波形严格简谐，以便于直观比较与发射波形的相位延迟，调制度的大小变化。
一般地，激发波形不能够达到严格简谐。如果激发波形非简谐，含有高次谐波成分，再或者激发波形是一个任意波形，去激发荧光按单指数规律衰减的样品，得到的发射波形和激发波形其波形间没有可比性，这时相移法显得无能为力。
发明内容
为了克服现有技术结构的不足，本发明提供一种由周期性任意波形激发测量荧光寿命的方法及装置。一方面能简化测量设备，降低对激发光源驱动电路的要求，避免产生严格简谐波形的不易，另一方面有效提高实验准确度，也可望使测量范围加大。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提出的由周期性任意波形激发测量荧光寿命的方法，
有以下步骤：
(1)用单色仪对光信号进行分光，得到预定波长范围内特定波长下的光信号；
(2)用光电倍增管将该光信号转换成电信号；
(3)用数字存储示波器记录下该电信号，得到该特定波长下的光波形；
(4)数字示波器记录的数据最后导入计算机进行数据处理；
(5)由计算机分别对激发波形和发射波形进行傅利叶级数展开，获取各阶分量；
(6)取出一阶分量，得到激发波形基频分量和发射波形基频分量间的相位延迟，根据相位延迟和荧光寿命的关系得到荧光寿命值。
一种由周期性任意波形激发测量荧光寿命的装置，主要包括发光激励源、荧光信号探测系统和数据采集记录系统；由LED及其驱动电路构成的发光激励源连接光谱仪、光电倍增管、电源构成荧光信号探测系统；示波器和计算机连接构成数据采集记录系统。
发明的有益效果：周期性任意波形可以作傅利叶级数展开得到各阶简谐分量，从而在现有的相移法基础上，比较某一阶相位延迟或者调制度的变化从而得到荧光寿命。避开激发波形非简谐对实验结果的影响，避免目前的相移法必须依靠高简谐度激发波形的实际困难。降低对激发光源的硬件要求，提高测量荧光寿命的准确度，也可望使测量范围加大。
附图说明
下面结合附图和实施例对发明进一步说明。
图1是装置图；
图2是在简谐波e(t)的激发下，荧光样品稳态发光F(t)随时间的变化图；
图3是周期性任意波形、这里是脉冲e(t)的激发下，荧光样品稳态发光F(t)随时间的变化图。
具体实施方式
实施例1：一种由周期性任意波形激发测量荧光寿命的方法，当激发波形为正弦波形但是含有高次谐波的时候，有以下步骤：
(1)用发光强度随时间以正弦波形周期变化但不要求严格简谐的光源作为激发光源；
(2)用单色仪对激发光信号进行分光，得到激发光对应波长下的光信号；
(3)用光电倍增管将该光信号转换成电信号；
(4)用数字存储示波器记录下该电信号，得到激发光的光波形；
(5)把数字示波器记录的数据导入计算机；
(6)用上述激发光源激发待测样品，使其发光；
(7)用单色仪对样品的发光信号进行分光，得到特定波长下的光信号；
(8)用光电倍增管将该光信号转换成电信号；
(9)用数字存储示波器记录下该电信号，得到样品发光的光波形；
(10)把数字示波器记录的数据导入计算机；
(11)由计算机分别对激发波形和发射波形进行傅利叶级数展开，获取各阶分量；
(12)取出一阶分量，得到激发波形基频分量和发射波形基频分量间的相位延迟，根据相位延迟和荧光寿命的关系得到荧光寿命值。
紫色发光二极管发出的408nm的正弦调制光波照射到荧光样品上，激发样品产生荧光。将光谱仪调节在发射光谱的峰值位置，这一波长随时间变化的光信号经过光电倍增管转变为随时间变化的电信号，并且此电信号输出到数字示波器，显示出发光波形，最后数字示波器记录的数据导入计算机进行数据处理。激励光源的电流信号作为示波器的触发信号。激励光的波形也用这个系统测量和处理。由计算机分别对激发波形和发射波形进行傅利叶级数展开，获取各阶分量，取出一阶分量，得到激发波形基频分量和发射波形基频分量间的相位延迟，根据相位延迟和荧光寿命的关系得到荧光寿命值。
如图1所示，主要包括发光激励源、荧光信号探测系统和数据采集记录系统。1是由LED及其驱动电路构成的发光激励源；2是荧光样品；3是光谱仪、4是光电倍增管、7是电源，它们构成荧光信号探测系统；5示波器和6计算机构成数据采集记录系统。
如图2所示，发射波形F(t)相对于激发波形e(t)具有相位延迟Φ，另外调制度也变化了。但是这时的激发波形e(t)和发射波形F(t)都不是严格简谐波形，含有少量高频波。为避免高频分量对测量结果的影响，由计算机分别对激发波形和发射波形进行傅利叶级数展开，获取各阶分量，取出一阶分量，得到激发波形基频分量和发射波形基频分量间的相位延迟，根据相位延迟和荧光寿命的关系得到准确荧光寿命值。
实施例2：一种由周期性任意波形激发测量荧光寿命的方法，其它步骤如实施例1，有步骤包括用周期性脉冲波形的激发光源激发样品而得到所述光信号。
如图3所示，可以看出激发波形e(t)和发射波形F(t)的相位没有直观可比性。在此基础上，由计算机分别对激发波形e(t)和发射波形F(t)进行傅利叶级数展开，获取各阶分量，取出一阶分量，得到激发波形基频分量和发射波形基频分量间的相位延迟，根据相位延迟和荧光寿命的关系得到准确荧光寿命值。
实施例3.一种由周期性任意波形激发测量荧光寿命的方法，其它步骤如实施例1，有步骤包括用周期性任意波形的激发光源激发样品而得到所述光信号。
实施例4.一种由周期性任意波形激发测量荧光寿命的方法，其它步骤如实施例1，有步骤所述相移法中的相位延迟参数值通过计算机程序来确定。
实施例5.一种由周期性任意波形激发测量荧光寿命的方法，其它步骤如实施例1，有步骤所述单色仪可以用滤光片代替。适用于弱光波信号滤光。这样也可以使装置进一步简化。

Claims (10)

1.一种由周期性任意激发光源测量荧光寿命的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)用单色仪对光信号进行分光，得到预定波长范围内特定波长下的光信号；
2)用光电倍增管将该光信号转换成电信号；
3)用数字存储示波器记录下该电信号，得到该特定波长下的光波形；
4)数字示波器记录的数据最后导入计算机进行数据处理；
5)由计算机分别对激发波形和发射波形进行傅利叶级数展开，获取各阶分量；
6)取出一阶分量，得到激发波形基频分量和发射波形基频分量间的相位延迟，根据相位延迟和荧光寿命的关系得到荧光寿命值。
2.如权利要求1所述的周期性任意激发光源测量荧光寿命的方法，其特征在于包括用含有高次谐波或者为周期性的任意激发波形激发样品而得到所述光信号。
3.如权利要求1或2所述的周期性任意激发光源测量荧光寿命的方法，其特征在于所述控制利用计算机来进行。
4.如权利要求1或2所述的周期性任意激发光源测量荧光寿命的方法，其特征在于所述数据傅利叶级数展开的变换利用计算机来进行，或所述取分量按相移法作比较可以是从第一阶开始的任意阶分量，为同阶分量，或所述荧光寿命是通过相位的延迟或调制度的变化而得到的。
5.如权利要求3所述的周期性任意激发光源测量荧光寿命的方法，其特征在于所述数据傅利叶级数展开的变换利用计算机来进行，或所述取分量按相移法作比较可以是从第一阶开始的任意阶分量，为同阶分量，或所述荧光寿命是通过相位的延迟或调制度的变化而得到的。
6.如权利要求4所述的周期性任意激发光源测量荧光寿命的方法，其特征在于包括：单色仪，光电倍增管以及数字示波器，光信号经单色仪分光后进入光电倍增管而转换成电信号，该电信号再由数字示波器进行记录。
7.如权利要求6所述的周期性任意激发光源测量荧光寿命的方法，其特征在于包括用含有高次谐波或者为周期性任意波形的激发波形激发样品而得到所述光信号。
8.如权利要求7所述的周期性任意激发光源测量荧光寿命的方法，其特征在于还包括计算机，用于对单色仪进行波长控制。
9.如权利要求8所述的周期性任意激发光源测量荧光寿命的方法，其特征在于还包括计算机，用于进行数据变换。
10.一种由周期性任意波形激发测量荧光寿命的装置，主要包括发光激励源、荧光信号探测系统和数据采集记录系统；其特征在于由LED及其驱动电路构成的发光激励源连接光谱仪、光电倍增管、电源构成荧光信号探测系统；示波器和计算机连接构成数据采集记录系统。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101832856A (zh) * 2010-04-19 2010-09-15 北京交通大学 用恒定幅度及脉宽的可变频光源测定发光期间的方法
CN101207957B (zh) * 2007-12-19 2011-01-19 北京交通大学 纳秒量级荧光寿命测量用高频调制光源
CN102272582A (zh) * 2009-01-09 2011-12-07 三井造船株式会社 荧光检测装置及荧光检测方法
CN101321032B (zh) * 2008-06-24 2012-09-26 中兴通讯股份有限公司 光信号波形记录的方法和装置
CN110196218A (zh) * 2019-03-18 2019-09-03 北京信息科技大学 一种脉冲时延估计的荧光寿命表征方法
CN110208228A (zh) * 2019-05-15 2019-09-06 浙江荷清柔性电子技术有限公司 荧光寿命检测方法、装置、计算机设备和存储介质
CN111504496A (zh) * 2019-01-31 2020-08-07 西安和其光电科技股份有限公司 一种用于荧光解调温度的信号处理方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101207957B (zh) * 2007-12-19 2011-01-19 北京交通大学 纳秒量级荧光寿命测量用高频调制光源
CN101321032B (zh) * 2008-06-24 2012-09-26 中兴通讯股份有限公司 光信号波形记录的方法和装置
CN102272582A (zh) * 2009-01-09 2011-12-07 三井造船株式会社 荧光检测装置及荧光检测方法
CN101832856A (zh) * 2010-04-19 2010-09-15 北京交通大学 用恒定幅度及脉宽的可变频光源测定发光期间的方法
CN111504496A (zh) * 2019-01-31 2020-08-07 西安和其光电科技股份有限公司 一种用于荧光解调温度的信号处理方法
CN110196218A (zh) * 2019-03-18 2019-09-03 北京信息科技大学 一种脉冲时延估计的荧光寿命表征方法
CN110208228A (zh) * 2019-05-15 2019-09-06 浙江荷清柔性电子技术有限公司 荧光寿命检测方法、装置、计算机设备和存储介质
CN110208228B (zh) * 2019-05-15 2023-05-09 杭州柔谷科技有限公司 荧光寿命检测方法、装置、计算机设备和存储介质

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