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TCSPC—熒光壽命測定技術介紹

更新時間:2021-08-05   點擊次數:635次
   目前TCSPC是主要應用的熒光壽命測定技術。熒光壽命通常在ps~us量級,在如此短的時間量級上進行測量,它是最為成熟準確的測試手段。TCSPC的工作原理是使用一個同步信號源驅動激光器,出射光脈沖照射樣品池,在利用光子探測裝置(多為PMT)對熒光信號進行探測,每一個光子計數信號在FT1010中都會落入一個對應的時間窗口,經過一定時間的統計疊加后即得到熒光壽命曲線。幾十萬次重復以后,不同的時間通道累積下來的光子數目不同。
  
  熒光壽命及其含義:
  假定一個無限窄的脈沖光(δ函數)激發n0個熒光分子到其激發態,處于激發態的分子將通過輻射或非輻射躍遷返回基態。假定兩種衰減躍遷速率分別為Γ和knr,則激發態衰減速率可表示為:
  
  其中n(t)表示時間t時激發態分子的數目,由此可得到激發態物種的單指數衰減方程。熒光壽命定義為衰減總速率的倒數:
  
  熒光強度正比于衰減的激發態分子數,因此可將上式改寫為:
  
  其中I0是時間為零時的熒光強度,τ為熒光壽命。也就是說熒光強度衰減到初始強度的1/e時所需要的時間就是該熒光物種在測定條件下的熒光壽命。實際上用熒光強度的對數對時間作圖,直線斜率即為熒光壽命倒數的負值。熒光壽命也可以理解為熒光物種在激發態的統計平均停留時間。事實上當熒光物質被激發后有些激發態分子立即返回基態,有的甚至可以延遲到5倍于熒光壽命時才返回基態,這樣就形成了實驗測定的熒光強度衰減曲線。




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