荧光原理及影响荧光性质测试的因素

简单介绍了荧光原理及荧光性质测试—激发光谱、荧光光谱、荧光量子产率及荧光寿命测试等的影响因素,希望通过了解这些原理和影响因素,提高样品测试的准确性。     

多功能灵敏固相时间分辨荧光免疫分析仪设计

针对固相时间分辨荧光光谱的测量,设计出一种全新的固相时间分辨荧光免疫分析系统.使用氮分子激光器作为激发光源,采用积分球和单色仪相结合的荧光收集结构,使杂散光对样品荧光的影响降到最低;用光电倍增管进行光电转换,在500～700 nm范围实现了高分辨荧光光谱测量;利用数字方式实现取样积分功能,提高了系统的信噪比.系统可实现荧光寿命、时间分辨荧光光谱、物质浓度的自动测量,仪器的检测灵敏度可达10 - 12 moL/L,线性范围为10-12～10-9 mol/L,稳定性相对误差小于3％,荧光光谱分辨为0.5nm.     

偏最小二乘法荧光光谱预测啶虫脒农药残留

为满足农药残留多组分含量测定的要求,对荧光光谱法测量农药残留得到的混合光谱进行分离,基于偏最小二乘法建立荧光光谱测量系统校正模型,并预测啶虫脒残留量。选择20个特征波长,采用交互验证方法,以预测残差平方和为评价指标,确定最优主成份数,获得了最佳分析模型。通过对预测集进行测试,滤纸带和西红柿表面啶虫脒残留浓度为100,220,450mg/kg的预测值分别是101.45,222.91,440.08mg/kg和98.67,208.56,419.22mg/kg,预测值和真实值的相关系数分别达到0.996和0.988。实验显示,采用偏最小二乘法结合荧光光谱测定啶虫脒农药残留,具有快速、无损、测量精度高等特点,并表明该方法用于定量分析复杂多组分体系是有效的。     

LED中荧光材料量子效率测量系统的设计

LED作为新兴光源,与传统的白炽灯光源相比,具有很大的优势。衡量其荧光材料发光性能的一个重要参数就是量子效率。为了准确地测量荧光材料的量子效率,提出了一种基于半积分球装置的量子效率测量系统。该系统采用了中心波长为465nm的蓝光LED芯片作为激发光源,与直径为150mm的半积分球和直径为150mm、中心孔直径为8mm的平面反射镜搭配使用,运用光纤和线阵CCD光谱仪采集光谱数据,并进一步计算出量子效率。为了验证系统的有效性,分别采用两种不同的荧光材料对测量系统进行测试,测量结果与厂商所给的数值基本一致。实验结果表明,该测量系统能有效地评估LED中荧光材料的发光性能。     

三维荧光二阶校正与非线性回归同时测定多个有机化合物

由于内嵌的二阶优势,基于三维数据分解的二阶校正技术在例行分析中具有巨大的潜力。三维荧光光谱法是描述荧光强度同时随激发波长和发射波长变化的关系谱图,能提供更完整的荧光光谱信息。平行因子分解和交替三线性分解算法是对不同荧光物质的光谱进行分离的高效算法,可从复杂混合物的三维荧光光谱数据矩阵中将其各自的特征荧光光谱分解出来。邻苯二酚、对苯二酚、酪氨酸、吲哚是结构非常相似的有机化合物,光谱重叠严重,很难用常规方法直接定量检测。本实验将二阶校正算法、神经网络非线性回归与三维荧光光谱法结合,探究了四组分同时分离检测方法,实验结果确认了该方案的可行性,通过比较也发现两种二阶校正方法无明显的差异。该方法在环境分析中具有巨大潜力。     

光学溶解氧分析仪研究

采用荧光测量技术和荧光猝灭原理研制的自容式,全自动的光学溶解氧现场分析仪,是用于海洋及其他水域现场实时测量溶解氧浓度的新型光学仪器。本仪器采用低功耗调制的单色性较好,中心波长为465nm的蓝色发光二极管为激发光源,以作者研制出的铺有钌的有机络和物对溶解氧反应敏感的膜片作为荧光受激物质,受激时发射中心波长为620nm的荧光,在水中溶解氧作用下,发生荧光猝灭效应,猝灭程度与溶解氧浓度之间存在线性关系。测量水体中溶解氧浓度范围为0.05～20mg/L,测量精确度≤±0.5%(F.S),具有任意水域现场测量的实用价值。     

光纤测温系统中荧光材料的光谱和温敏特性研究

在荧光光纤温度测量系统中,荧光材料作为感温元件,其发光强度及灵敏度对测温系统的准确性会产生很大影响。为了了解并掌握其物理化学性能、强荧光发射波段、荧光温度及时间衰减特性,对荧光材料进行了理论分析,并对其进行了光谱特性和温敏特性实验,为荧光材料的选取提供理论依据。     

荧光光谱检测技术在茶饮料成分分析中的应用

荧光光谱检测技术已广泛用于有机物的定性和定量分析,取得了良好的效果.本文介绍了荧光光谱法的检测原理和检测系统的组成.采用该荧光检测系统在激发波长300～550nm、发射波长310～710nm处检测了茶饮料的荧光光谱,通过对荧光光谱的分析,建立了主要成分的荧光光谱特征数据库.该方法有助于解决市场上真假茶饮料的质量鉴别问题.     

微流控实时荧光聚合酶链式反应成像非均匀性的校正

综合参考标样法和定标校正法的思想,提出了一种用于校正微流控实时荧光聚合酶链式反应(PCR)系统荧光成像非均匀性的”多目标像素区域定标线性校正”算法,以提高其检测结果的准确性.以与PCR荧光标记物SYBR Green光谱特性相似的荧光素钠溶液为样本,检测了11种不同浓度的均匀荧光素钠溶液受激发射荧光信号的强度,分析了各个目标像素区域荧光强度和荧光素钠溶液浓度之间的线性响应关系,采用两点定标校正方法计算了CCD各个目标像素区域的校正系数矩阵.实验表明,3种浓度荧光素钠溶液的成像均匀度分别从校正前的71.28％、72.01％、70.73％提高到校正后的77.49％、80.07％、90.64％;微流控四腔芯片中相同浓度的DNA样品在PCR扩增阶段的Ct值相对标准偏差由校正前的4.38％、1.94％、3.31％减小到校正后的2.44％、0.79％、1.31％,显著提高了微流控实时荧光PCR检测结果的准确性.     

显微荧光光谱成像仪的研究与设计

将光谱分析技术快速、灵敏、准确等独特的优点,与光学成像技术的定位记录特点融合、构成光谱成像技术,可以提供分析试样中各种化学或生化成份的分布图像,因而可以获得定性、定量和定位综合、更丰富的分析信息。报导在商售落射荧光显微镜基础上,实现显微镜荧光光谱成像技术的理论基础、系统组成、设计技术关键等一系列研究工作,设计研制成了可在250~680nm波长范围内自动扫描的光纤激发显微荧光光谱成像仪样机,并获得了满意的实验结果。     

基于荧光偏振技术的基因检测分析系统

介绍一种采用荧光偏振技术的基因检测分析系统,包括总体设计思想、光学系统基本结构和测试原理,测试系统的硬件结构,测试过程的控制方式、测试数据的处理、显示等。经临床检测结果表明荧光偏振自动检测分析系统设计先进、运行稳定可靠、检测精度高,能够满足临床检测要求。     

总辐射表计量检定设备自动化检测系统设计

为了保证总辐射表计量检定系统本身量值的可靠性和精度,研究设计了一种总辐射表计量检定设备自动化检测系统。从功能检测和性能检测两个方面对总辐射表计量检定设备自动化检测系统进行了硬件和软件的详细设计。本文所设计的自动化检测系统能够满足总辐射表计量检定设备的设备正常化检测和量值稳定性检查需求,确保了总辐射表计量量值传递的准确、可靠。     

Fluorescence photobleaching-based shading correction for fluorescence microscopy

A thin fluorescent test layer, which is used in a practically mono-exponential bleaching regime, is employed to determine separately the excitation intensity and the fluorescence detection efficiency distributions in the field of view of a confocal fluorescence microscope. We demonstrate that once these distributions are known, it is possible to correct an image of a specimen for intensity variations which are caused by spatial nonuniformities of the illumination and the detection efficiency of the microscope. It is indicated that, provided a photophysically well-characterized fluorescent test layer is available, the method is potentially capable of quantifying the fluorescence intensities in an image of a specimen in terms of the fluorescence quantum yield, the absorption cross-section and the concentration of the fluorophore in the specimen.     

三晶体多轴联动同步辐射X射线荧光光谱仪

针对上海光源X射线吸收精细结构光谱仪对灵敏度和分辨率的要求,研制了三晶体多轴同步辐射X射线荧光光谱仪。其采用一台双晶单色器提供实验X射线,用3块凹面晶体构成系统主体色散结构,并在竖直平面内组成相交的罗兰圆实现荧光分析,可实现10°范围内的布拉格角变化。光谱仪通过高精度控制驱动设备使位移平台实现了3块晶体的4轴联动和总台的2轴联动,其中对位移平台的各轴精度达到了单步长移动25nm,可以实现高分辨率的三维扫描工作。编写了探测器的驱动软件,提高了驱动器的测试灵敏度和分辨率。最后,利用国际通用的实验物理控制系统——EPICS(Experiment Physics and Industrial Control System)完成了整个系统软件的设计,实现了系统各部分的精确控制、自动测量、数据分析和结果显示与存储等功能,构成了一套完整的基于同步辐射光源的高精度高分辨率X射线荧光光谱分析系统。采用钴元素作为测试样品进行了分析实验,结果显示:该光谱仪单次测量时间小于1.5s,测试精度达到0.4eV,分辨率为0.1eV。光谱仪可以完成对样品荧光的采集和分析,操作时间、精度、分辨率和重复性等性能指标均优于现有国内、外设备,目前已成功应用于上海光源XAFS线站的各项科学实验中。     

基于双目视觉的车辆行驶跑偏在线自动检测系统

为了解决车辆行驶跑偏测量问题,研制了一种车辆行驶跑偏在线自动检测系统。该系统通过建立的双目机器视觉模型实现了车辆行驶跑偏量的自动测量,研制的大视场激光光源解决了测量中的环境干扰问题,采用优化数据处理算法解决了测量精度不高的难题,构建的无线网络测试系统实现了车辆行驶跑偏在线自动检测。该系统测量精度高、运行稳定可靠,可广泛应用于汽车生产企业及各种车辆检测线上车辆行驶跑偏量的在线自动测量。     

单组分染料浓度光量子隧穿软测量模型研究

针对基于Lambert-Beer定律的分光光度计测量深颜色,高浓度染液存在的精度低,结果不稳定等问题,提出一种软测量模型,将单色光看作光量子,将染料分子视为一维谐振子势垒,应用薛定谔方程求解出光量子隧穿染液的透射率,得到吸光度与染液浓度,测试光波长的数学模型.在测试光波长400～700 nm范围内对模型进行简化,并由最大吸光度及对应的波长得到染液浓度与最大吸光度的软测量模型,用最小二乘法确定具体染料的模型系数,实现由最大吸光度测量染料浓度.本文的单组分染料浓度光量子隧穿软测量模型从光量子与染料分子的微观作用解释了Lambert-Beer定律的选择吸收性,对于深颜色,高浓度染液的浓度预测有更好的效果,扩大了分光光度计对染液浓度的测量范围,提高了测量精度.     

基于图像分析的抑菌圈自动测量分析系统开发研究

本文介绍了基于图像分析的抑菌圈自动测量分析系统的软硬件组成。详细介绍了利用VFW技术实现图像采集软件的设计,以及利用图像处理技术实现抑菌圈自动识别、测量的方法。实验结果表明,该方法可方便快速地进行可靠性测验及效价计算,极大地提高了检验效率及准确程度：     

基于原子体系的量子惯性传感器研究现状

惯性传感器的性能直接决定了惯性导航系统的精度。基于原子体系的量子惯性传感器有望在更小体积和更低成本下达到传统惯性传感器的性能,且理论上可以获得比现有技术更高的测量灵敏度和长期稳定性。近些年随着量子精密测量领域的快速发展,量子惯性传感器的实用化和工程化方面研究进展显著,未来通过替代传统加速度计和陀螺仪,有可能形成高度集成、低功耗和低漂移的量子惯性导航系统。文章简要介绍了基于原子体系的量子惯性传感器的基本原理,总结了以原子干涉陀螺仪、原子自旋陀螺仪、原子干涉加速度计、原子干涉重力仪和重力梯度仪为主的量子惯性传感器研究现状,并对有待解决的关键技术问题进行了梳理和分析,可为量子惯性传感器的发展提供参考。     

高通量dPCR基因芯片荧光激发测控系统的研制

为了解决高通量数字聚合酶链式反应(dPCR)基因芯片荧光激发问题,设计了一套荧光激发测控系统。系统根据荧光染料的激发光谱特性,选择大功率窄带LED作为荧光激发光源,并通过STM32微处理器系统进行控制。该荧光激发系统有FAM、HEX和ROX三个荧光激发通道,各通道LED激发功率能够分别调节。系统最大输出电流为8 A,单通道最大输出功率为3 W,调节精确度1.0%,系统一次可完成dPCR基因芯片9 600个微液滴的荧光激发和采集。测试实验结果表明,系统达到了设计指标和应用需求。