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扫描式荧光寿命成像技术简介一、扫描式荧光寿命成像技术的原理为了更详细地解释扫描式荧光寿命成像技术(FLIM),我们可以从其基本原理着手。FLIM是一种基于荧光寿命差异进行成像的技术,荧光寿命是指荧光分子在激发状态下保持的平均时间长度。这个时间由分子环境、化学组成以及与其他分子的相互作用等因素决定。在FLIM实验中,首先用激光激发样品,然后测量荧光分子返回基态前发射光子的时间。这个时间通常以皮秒到纳秒为单位,对于不同的荧光分子或同一种荧光分子在不同环境中,这个时间是变化的。通过分析这一时间的分布,可以得到荧光分子所处环境的信息。这些信息以颜色编码的形式在图像上显示,从而得到既包含空间分布又含有环 ...
荧光寿命成像技术在微塑料识别中的应用微塑料问题已成为全qiu关注的环境问题,其在多种生态系统中的累积导致了对野生生物及人类健康的潜在风险。荧光寿命成像(FLIM)技术作为一种先jin的识别手段,在微塑料研究领域显示出巨大的应用潜力。随着塑料使用量的持续增长,微塑料的环境污染问题日益严重。传统的微塑料检测方法往往耗时且效率不高。FLIM技术提供了一种高效的解决方案,能够通过分析微塑料的荧光寿命来快速识别和分类这些污染物。FLIM技术的核心在于使用荧光寿命作为区分不同物质的依据。荧光寿命是指材料被激光激发后,发出荧光持续的时间。在FLIM设备中,一个特定波长的激光被用来激发微塑料样本。样本吸收激光 ...
处于一个特定激发态的原子系统时,这种情况的发生是有可能的。一个非平衡的环境一般不能由增加系统温度来实现和维持。因此,光放大的第二个条件是持续的泵浦能量来产生和维持优势的粒子数反转来,从而产生受激辐射。大多数的激光材料只有很低的增益,为了产生一个很大的放大,光必须经过一个很长的激光介质,这个过程可以通过在两个镜子之间放置一个增益介质来实现,镜子来回反射光线通过增益介质。增益介质和两个镜子组成激光谐振腔。影响激光的主要因素是增益介质、泵浦,以及激光腔或者谐振。激光器材料和高能量输出也需要一个冷却系统。(2)激光模式FP腔的稳定性由镜面的曲率半径和镜间距离决定。作为一个稳定的腔体,曲率半径应该是镜体 ...
物镜中,在其激发态通常具有比入射光更高的波长。通过二向色镜,反射光通过发射滤光片并降低到发射波长。尚未在二向色镜处停止的刺激光的残留物在发射滤光片处被过滤掉。理想情况下,只有发射光撞击显微镜内置的检测器,并以相应的颜色可见。zui佳测量结果需要均匀的照明,尤其是当需要几微米或几毫米的大视野时。在不均匀照明的情况下,例如,可能发生待检查分子的不均匀激活。结果:中心的分子比入射照明光束外围的分子发出更强烈的荧光。如果周边没有与中心等同地照亮,则当单独记录的图像网格稍后合并时,阴影继续出现。因此,细胞和组织样本等测量不能用于可靠的分析。这些问题可以通过使用 a|TopShapea|BeamExpan ...
态跃迁到某一激发态上,再以辐射跃迁的形式发出荧光并回到基态。将激发光关闭后,分子的荧光强度也将随时间逐渐下降。假定一个无限窄的脉冲光(δ函数)激发n0个荧光分子到其激发态,处于激发态的分子将通过辐射或非辐射跃迁返回基态。假定两种衰减跃迁速率分别为Γ和Knr,则激发态衰减速率可表示为:其中n(t)表示时间t时激发态分子的数目,由此可得到激发态物种的单指数衰减方程:上式中衰减总速率的倒数τ=(Γ+Knr)-1即为荧光寿命。荧光强度正比于衰减的激发态分子数,因此可将上式改写为:该式中,I0即为分子受激发时的zui大光强。我们将该荧光强度下降至激发时的荧光zui大强度I0的1/e(约37%)所需要的时 ...
光催化剂进入激发态。它将能量传递给前体元素和分子,从而使反应发生得更快,或者在更低的温度或压力下进行。在这一点上,光催化剂放松回到稳定状态,准备下一个循环。光催化有许多重要的工业、生命科学和科学应用:水分解,一种无污染的方法来生产用于氢燃料电池的清洁氢抗菌和抗病毒领域的空气,表面和水消毒癌症治疗,特别是纳米光催化剂和光氧化还原催化用于对抗缺氧肿瘤合成复杂的,通常是高度功能化的分子,用于开发新的药物和农用化学品支持“循环化学”,追求零浪费的“循环经济”光纤耦合LED为研究和产品开发环境提供了理想的光源。它们紧凑,高效,并提供窄带光谱覆盖范围从UV-A光谱区域到可见光波长(365-600纳米)。N ...
品处于较高的激发态还是较低的激发态。这被称为拉曼效应。尽管直接吸收需要红外频率来改变振动状态,但在拉曼中,信号相对于原始光源的位移量与振动能量状态的变化相对应。如果激发光源是单色的,拉曼散射信号可以被分散,在称为化学指纹区的频带中显示出尖锐振动峰的频谱。与FTIR相比,拉曼的优势在于它可以使用可见光或近红外光进行,可以通过玻璃窗、显微镜光学和使用标准的硅ccd探测器进行非接触式采样。然而,拉曼散射是二阶效应,相对较弱,因此需要激光源提供可测量的信号强度。与此同时,被样品和系统光学散射的激光比拉曼信号强几个数量级,并产生必须有选择性地阻挡的噪声背景。这限制了早期对拉曼的接受。但固态激光器和二极管 ...
到分子的振动激发态(图1A)。这与自发拉曼散射相反,自发拉曼散射从虚态到振动激发态的转变是自发的,导致信号弱得多。图1.受激拉曼散射原理(A) SRS的能量图。泵浦和斯托克斯束的共同作用通过虚态有效地将样品中的分子从基态转移到第一振动激发态。被激发的振动状态可以通过调节泵和斯托克斯梁之间的频率差来选择。(B) SRS作为能量转移过程。由于分子振动的激励,一个泵浦光子被吸收,一个斯托克斯光子被产生,这分别导致了传输泵浦光束和斯托克斯光束的SRL和SRG。由于分子振动的相干激发(图1B),一个泵浦光子被样品吸收,产生一个斯托克斯光子。这导致传输泵浦和斯托克斯光束强度的损耗(受激拉曼损耗,SRL)和 ...
历振动弛豫到激发态的最低振动水平(记为S1),这是一种称为内转换的非辐射过程。从S1电子态,分子通过辐射或非辐射过程回到基态。图1表示了在这些能级中发生的不同发光现象。荧光是分子(荧光团)通过发射可检测的光子(时间尺度为)衰减到基态的辐射过程。荧光发射发生在激发电子能级最低的位置(S1)。这种来自最低激发电子能级的强制发射确保了发射光谱保持不变,并且与激发波长无关。由于振动弛豫和内部转换中的能量损失,发射的荧光光子的能量较低(即发射发生在比激发更长的波长)。这种发射波长的位移称为斯托克斯位移。另一个主要发光过程,磷光,通过被称为系统间交叉(ISC)的过程发生在激发时电子能量跃迁到三元态能级(T ...
,因此不存在激发态吸收 (ESA) 的风险,并且可能降低了能量迁移的风险,从而允许更高的掺杂水平。然而,对于更高的掺杂水平和更高的反转,似乎存在一些尚未完全了解的非辐射复合通道。与其他稀土离子相比,与主体材料晶格的强耦合以及由此产生的相对较宽的吸收和发射线使激光二极管阵列的泵浦更容易,并允许将激光发射调谐到几十纳米或实现脉冲宽度在100 fs到1 ps的范围内调谐,具体取决于主晶体和锁模类型。缺点是峰截面减小。具有特别强的电子-声子耦合的主体通常也表现出相对较低的热导率,这使得脉冲持续时间小于100 fs的激光器的功率缩放更具挑战性。更多详情请联系宝马bm555线路/欢迎直接联系宝马bm555线路关于宝马bm555线路:上 ...
于单光子源的激发态寿命。当将发光信号分成两束,采用两个检测器同时探测,每个光子只能被其中一个检测器探测到。即在同一时刻仅有一个检测器可以探测到光子。反聚束效应会导致两个探测器的信号在很短的延迟时间内呈现反相关(HBT实验)。“光子反聚束测试功能和常见的利用机械位移平台的mapping方式相比,采用扫描振镜的mapping方式无需样品发生任何位移,通过光斑在视场内的nm级位移来实现样品的成像。这种方式可以方便的和磁场,低温,CVD等其他设备结合在一起,实现“绝对”的原位测试,避免位移平台本身重复精度累积带来的成像扭曲和定位偏差。而全新推出的光子反聚束测量模块,在原本拉曼光谱、荧光寿命、光电流成像 ...
光分子需要在激发态进行自发辐射发出荧光,因此激发态是亮态,STED中采用荧光分子的基态作为暗态。强制使得荧光分子处于暗态的机制采用受激辐射。当激发光光斑内的荧光分子吸收了激发光处于激发态后,用另一束STED光束照射样品,使损耗光斑范围内的分子以受激辐射的方式回到基态,从而失去发射荧光的能力。即荧光萃灭。这个过程就叫做受激发射损耗。只有损耗光强为零或较低的区域内的荧光分子能够以自发辐射的形式回到激态发出荧光,这样就实现了有效发光面积的减小。为了实现上述目的,损耗光聚焦后的光斑需要满足边缘光强较大,而中心趋于零的条件,一般采用的是环形的空心光斑,如图2所示。图2. 激发光斑(a),涡旋光(b),强 ...
全部都激发到激发态上(或其他基态上),使吸收达到饱和。这时对于探测光,没有对于的原子来共振吸收,预期的吸收不存在,弱光束可以几乎无损的通过原子蒸气。只有速度为或者方向与光束垂直的原子即对光没有多普勒效应的原子会同时和两束光共振,引发饱和吸收现象。通过光电探测器接收后,呈现在示波器上的功率曲线则为吸收峰的状态。铷原子D1线的饱和吸收光谱此外在两个超精细跃迁线的中间,也存在交叉共振吸收峰,其产生的原理同样是多普勒效应。若原子以速度v运动,方向与泵浦光相反,泵浦光与探测光频率均为,由于多普勒效应,该原子“感受”到的泵浦光频率 以及探测光频率,可以发现对原子来说两束光的多普勒移频量是相等的。当激光频率 ...
分子)的相关激发态之间产生一个状态。这种诱导状态,通常被称为虚拟态(在量子光学中也称为修饰状态)。这种状态确实存在,但前提是光场开启。使用激光脉冲时,虚拟状态寿命由脉冲持续时间决定。直观上,第一个光子诱导电子从基态跃迁到虚拟态,第二个光子诱导跃迁到激发态。双光子吸收过程在多光子光学显微镜和多光子光学光刻中至关重要,这两种应用都已商业化多年。多光子光学光刻已成为制造从纳米级到微米级的三维(3D)结构的成熟方法。在3D光学光刻(也称为直接激光写入或 3D 激光纳米打印)中,双光子吸收导致光引发剂跃迁率的缩放,因此曝光剂量与光强度的平方成正比。至关重要的是,这种二次非线性抑制了衍射极限激光焦点不可避 ...
过谐振腔,由激发态跃迁回基态,释放能量,形成稳定的激光输出,但工作介质中的原子受到激励源激发后使处在高能级的原子数数目必须大于低能级上的原子数数目,这样增益大于损耗,才能使光的在谐振腔中不断得到增强产生较强的激光。因此合适的激光工作介质和激励源是激光器必不可少的组成部分。不同的工作物质的激发光源波段各异,如今的激光工作介质有固液气和半导体在内的几千种,并涵盖了从真空紫外到远红外的波段,按波段划分的激光器种类大致如下表:激光器波段(λ)常用工作介质远红外激光器25~1000μm自由电子激光器中红外激光器2.5~25μmCO分子气体激光器(5~6μm)近红外激光器750nm~2500nm掺钕固体激 ...
从基态跃迁到激发态的能量要求时,多光子激发发生。荧光信号可以是进入生物样品的外源探针(Hpechst,AlexaFluor488等),也可以是内源分子(NAD(P)H或逆转录荧光蛋白)。(2)多光子成像对二次谐波(Second harmonic generation, SHG)生成敏感,即两个光子瞬间将它们的能量转移到一个波长减半的光子上。二次谐波生成不需要荧光基团,但要求分子结构是高度有序和特别对称的。最常见的满足二次谐波生成的生物结构是胶原。(3)多光子成像是一种非线性的过程,信号产生要求功率密度达到MW/cm2的量级。如此量级只有在显微物镜的焦平面才可以达到,因而将可以观测的信号限制在了 ...
模式共用处于激发态的原子,所以它们会争夺这些原子。当仅存在2或3种模式时,这一点最为显着,因为每种模式都占总输出功率的很大一部分。因此,极化输出功率曲线的包络线的形状一定是非高斯的。而一旦理解了模式竞争的规律就能更好的理解输出功率曲线的形状:1个模式:在模式扫描期间,输出功率将平滑地变化,大致遵循高斯氖增益曲线的轮廓(减去激光阈值)。真正的激光器在整个模式扫描过程中可以是单模的唯一方法是,腔体大约为10厘米或更小,或者有一种额外的方法强制 SLM 操作(例如腔内的标准具)。但稍长的管子将在部分模式扫描中以单模式运行,其余模式为2模式。典型1mW随机偏振氦氖激光管的纵模扫描图显示了Melles ...
光光子前处于激发态的平均时间。图1所示的指数衰减曲线说明了荧光发射时间的统计分布。单荧光团的荧光时间轮廓符合寿命常数τ的指数函数,而拉曼发射几乎与激发激光同时发生。由于拉曼信号比荧光信号的发射速度快得多,因此选择合适的时间门宽度,原则上可以在检测拉曼信号的同时最小化荧光的贡献。图1.激发激光脉冲、发射拉曼散射信号和发射荧光的时间轮廓。荧光强度随寿命呈指数衰减,而拉曼发射几乎与激发激光脉冲同时发生。例如通过光学驱动的克尔门去除拉曼信号中的荧光。克尔门是由一个非线性的克尔介质组成的两个交叉偏振器。由于光学克尔效应,克尔介质与高能门控激光脉冲之间的非线性相互作用产生了瞬态各向异性,使得任何入射线偏振 ...
(低能级)向激发态(高能级)跃迁时,需要从外界吸收一个光子;而当原子由激发态向基态跃迁时,则需要向外界释放一个光子。一个光子的能量:当我们用一个入射光子掠过原子时,就有一定几率使该原子由激发态向基态跃迁,从而释放出一个光子,最终,我们将得到两个光子(入射光子和受激辐射所产生的光子)。并且,原子受激辐射所产生的光子与原入射光的光子是性质全同的,即能量(频率)、偏振、相位都相同。这就是受激辐射的光放大现象,也是激光产生的底层机制。那么,只要我们让足够多的原子受激辐射(从激发态向基态跃迁),不就可以将原入射光放大,从而产生激光了么?虽然原理上是这样,但要产生激光却并没有那么简单,因为原子除了有受激辐 ...
下三种:a 激发态吸收ESA激发态吸收是指同一个粒子从基态通过连续多光子吸收到达能量较高的激发态。首先,发光中心处于基态G上的离子吸收一个能量为φ1的光子,跃迁至中间亚稳态E1能级,若光子的振动能量恰好与E1能级及更高激发态能级E2的能量间隔匹配,那么E1能级上的该离子通过吸收光子能量而跃迁至E2能级,从而形成双光子吸收,只要高能级上粒子数量够多,形成粒子数反转,那么就可以实现较高频率的激光发射,出现上转换发光。b 能量传递过程ETU能量传递是指通过非辐射过程将两个能量相近的激发态离子A、B耦合,其中A把能量转移给B回到基态,B接受能量而跃迁到更高的能态,从而使B能够从更高的能级发射。c 光子 ...
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