用于材料科学的PicoQuant 使用稳态和时间分辨技术研究

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  原标题:用于材料科学的PicoQuant, 使用稳态和时间分辨技术研究光致发光

  研究材料的原子或分子结构与其宏观性质之间的关系是材料科学跨学科领域的核心工作,这有助于研究或改善材料特性以提高性能。

  荧光寿命(或者广泛意义上的光致发光寿命)是发光物质的固有特性,可以洞察物质激发态动力学。时间分辨光致发光(TRPL)是研究导致光子发射的快速电子失活过程的首选工具,这种过程称为荧光。处于最低激发单线态分子的寿命通常从几皮秒到纳秒不等。这种荧光寿命可能受到分子环境(例如溶剂、猝灭剂(O2)的存在或温度)以及与其他分子相互作用的影响。像荧光共振能量转移、淬灭、溶剂化动力学或分子旋转等过程也对衰减动力学有影响。因此,寿命的变化可以提供关于局部化学环境的信息或者对反应机理的洞察。

  有些物质如金属-有机配合物、无机晶体结构、半导体和新型杂化材料的发射寿命从纳秒到微秒甚至几毫秒不等。在这种情况下,这些发光物质从最低激发的三重态弛豫下来发出一个光子,这个过程被称为磷光。

  时间相关单光子计数(TCSPC)是一种常用的 TRPL 测量方法。TCSPC 的工作原理是测量样品被激光脉冲激发,到探测器上检测到样品发出荧光光子信号之间的时间差。那么TCSPC工作就需要定义一个“开始”信号和一个“停止”信号,“开始”信号由脉冲激光的同步触发输出或者快速光电二极管脉冲输出信号提供, “停止”信号是通过单光子探测器检测到光子信号来实现。因为荧光发射的统计学性质,对这一时间差进行重复多次测量,然后根据到达时间将检测到的事件时间排序成一个直方图,这样就可以重建光致发光衰减曲线。

  ①如稳态和时间分辨光谱仪FluoTime250和FluoTime300,其中FluoTime300的新型FluoMic附加组件提供了一种对远程样品进行荧光光谱快速、简便检测的方法。

  ②或联用时间分辨荧光共聚焦显微镜MicroTime100(TRPL Mapping),用于研究材料的稳态和瞬态动力学过程,以及空间特性。

  FluoMic是德国PicoQuant公司专为其全自动荧光寿命光谱仪FluoTime300提升微区测量功能而推出的升级组件,该FluoMic微区测量升级套件能将全自动荧光寿命光谱仪FluoTime300和荧光显微镜结合起来,在实现稳态瞬态荧光光谱仪测量的情况下,扩展微区测量的功能。

  FluoMic微区测量升级套件的预对准光纤将全自动荧光寿命光谱仪FluoTime 300的皮秒脉冲光源或稳态光源引入显微镜,并照射于待测样品上,样品(空间分辨率低于2μm)发射光信号通过光纤收集并传导到全自动荧光寿命光谱仪FluoTime 300的检测端。从而实现样品位于光谱仪之外的荧光寿命和光谱的显微微区测量。

  通过FluoMic微区测量升级套件,一方面能够突破原有样品仓的局限,可将全自动荧光寿命光谱仪FluoTime 300的功能引入远程样品中;另一方面,因为与显微镜结合,可以定位收集很小区域(低至2μm)的信号光,进行微区的稳态、时间分辨荧光光谱检测,突破原本全自动荧光寿命光谱仪FluoTime 300的空间分辨局限。

  我们的解决方案,可以将稳态和时间分辨光谱仪与显微镜的扫描功能结合起来。这种解决方案为很多研究提供了可能性,例如对多种材料发光过程空间依赖性的研究等。