1、A,1,Planar Laser Induced Fluorescence,平面激光誘導熒光技術(shù),A,2,目 錄,4,A,3,PLIF介紹,激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，縮寫為laser）是指窄幅頻率的光輻射線，通過受激輻射放大和必要的反饋共振，產(chǎn)生準直、單色、相干的光束的過程及儀器。 激光是20世紀以來，繼原子能、計算機、半導體后，人類的又一重大發(fā)明，被稱為“最快的刀”、“最準的尺”、“最亮的光”。它的亮度約為太陽光的100億倍。,A,4,PLIF介紹,熒光：當某種常溫物質(zhì)經(jīng)某種波長的入射光（通常是紫外線

2、或X射線）照射，吸收光能后進入激發(fā)態(tài)，并且立即退激發(fā)并發(fā)出出射光（通常波長比入射光的的波長長，在可見光波段）；而且一旦停止入射光，發(fā)光現(xiàn)象也隨之立即消失。具有這種性質(zhì)的出射光就被稱之為熒光。,A,5,可見光波長的紅綠藍激光 (635nm,532nm,445nm),長頸瓶中不同尺寸的硒化鎘(CdSe) 量子點在紫外線的照射下發(fā)出熒光,A,6,PLIF介紹,PLIF（Planar Laser Induced Fluorescence）即所謂的“平面激光誘導熒光”。所有應(yīng)用片狀光源照明，對被測對象所發(fā)出的由這種片狀光源所激發(fā)（誘導）的熒光信號進行探測的實驗技術(shù)都可以稱作PLIF。,A,7,PLIF原

3、理,激光誘導熒光光譜 利用一束脈沖激光將特定分子（或離子）由電子基態(tài)激發(fā)至激發(fā)態(tài)，稍后測量分子由電子激發(fā)態(tài)馳豫放出的光子，掃描激發(fā)激光的波長使它通過分子的吸收譜帶，就可以把熒光強度描繪成激發(fā)激光波長的函數(shù)，得到激發(fā)光譜（Excited spectroscopy）。,A,8,PLIF原理,熒光光譜的作用 從熒光的分布，可以探測樣品粒子的種類；從熒光的強弱，可得知粒子的濃度以及溫度；利用其空間分辨性還可以測量粒子的空間濃度/溫度分布。 與普通的熒光光譜技術(shù)相比，具有更高的靈敏度、信噪比和光譜分辨率等優(yōu)點，而且測量樣品時無需進行復雜的預處理，便于在線分析。,A,9,PLIF檢測原理圖,A,10,PL

4、IF優(yōu)點,高空間分辨：可達到微米量級。 快速時間響應(yīng)：時間分辨最高可達納秒量級，可對自由基等瞬態(tài)物質(zhì)壽命進行檢測。 高靈敏度：探測下限最高可達106個粒子/cm3。 干擾?。和ㄟ^激光激發(fā)，而不涉及接觸式的探針等器件，對等離子體，燃燒等干擾相對較小。,A,11,LIF檢測系統(tǒng),LIF 檢測系統(tǒng)主要包括激光器、檢測光路、光電探測器、信號處理模塊。 目前常用的激光器是氣體激光器，該類激光器結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉，對應(yīng)于這些激光器的發(fā)射波長，有很多商品化的熒光探針。 激光誘導熒光檢測器為正交型，即入射光、流動池和熒光檢測三者相互垂直。,A,12,Optical configuration of Zetal

5、if 2000 LIFD (Picometrics, France),A,13,LIF分類,Text,Text,Text,Text,Text,Text,測量目的,A,14,舉例：示蹤平面LIF技術(shù),采用YAG激光器的倍頻532nm激光作為激發(fā)源。由于自然界中只有某些特殊的高分子有機染料分子可以被532nm激光激發(fā)而發(fā)出熒光，人們就用這種有機染料分子作為示蹤物質(zhì)加入到所要研究的流場中，觀察并測量熒光信號的性質(zhì)。,液體混合中的高分辨激光誘導熒光成像測量,A,15,激光光源來照明流場，流場中的熒光示蹤劑會吸收激光能量并輻射出更長波長的光。在圖像采集系統(tǒng)（如PIV相機）的鏡頭前放置截止濾光片，就可以得

6、到熒光的強度信息。而熒光的強度是與激光能量及示蹤劑濃度/溫度相關(guān)的函數(shù)，因此我們可以由該函數(shù)計算得到定量濃度/溫度信息。,A,16,研究LIF主要課題組,A,17,LIFD主要生產(chǎn)廠家,Picometrics,Beckman,ABI,Unimicro,用于高效液相色譜、毛細管電泳、微流動分析系統(tǒng)等領(lǐng)域； 光源為固態(tài)二極管激光器,用于毛細管電泳； 光源為氣體激光器,用于毛細管電泳、微流控系統(tǒng)； 光源為氣體激光器,光源為固體激光器； 具有極佳的靈敏度和超強的穩(wěn)定性能,A,18,ZETALIF of Picometrics,以固態(tài)二極管激光器為激發(fā)光源，其光路系統(tǒng)采用共線型設(shè)計，所生產(chǎn)LIFD的激發(fā)

7、波長范圍300900nm，可用于高效液相色譜、毛細管電泳、微流動分析系統(tǒng)等分離領(lǐng)域。,A,19,激光誘導熒光(LIF)檢測作為目前靈敏度最高的檢測技術(shù)，在生物、化學、醫(yī)學等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。激光光束的高匯聚性使其非常適合于微區(qū)檢測，LIF 成為微型化儀器和電泳芯片中應(yīng)用最普遍的檢測手段。另外，許多能發(fā)自然熒光環(huán)境樣品和生物樣品，通過衍生技術(shù)進行熒光檢測，因而LIF 成為檢測的首選技術(shù)。,A,20,LIF應(yīng)用及展望,A,21,毛細管電泳-激光誘導熒光偏振分析裝置與DNA纏繞檢測,人常暴露于可造成DNA損傷的環(huán)境中，如紫外光、多環(huán)芳烴、重金屬元素。如果損傷未能得到適當?shù)男迯?，可引起基因突變，有可能進一

8、步引發(fā)癌癥或造成細胞死亡。DNA有自我修復功能，保護我們的細胞防止突變。利用熒光偏振特性，揭示DNA修復機器可識別多種不同化學結(jié)構(gòu)DNA損傷的機制。,A,22,水體污染的激光誘導熒光非接觸監(jiān)測技術(shù)與系統(tǒng),在紫外光的激發(fā)下，污染水體中的溶解有機物(DOM)會產(chǎn)生特定的熒光光譜，因此利用激光誘導熒光(LIF)可對水體中的溶解有機物的含量進行定量分析，從而可估計出水體富營養(yǎng)化的程度。,A,23,PLIF平面激光誘導熒光火焰燃燒檢測系統(tǒng)（Planar Laser Induced Fluorescence Flame Analyzer）,提供信息 - 燃料激光誘導熒光(LIF)成像, 空氣-燃料混合 -

9、 火焰前鋒可視化成像 - 火焰自由基分布(OH, NO, CH .) - 火焰結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性 - 火焰和碳煙的溫度 - 碳煙濃度和初級粒徑,A,24,LIF應(yīng)用及展望,1.氣體激光器發(fā)射波長單一、價格昂貴、維護費高和壽命短等缺點限制了LIF系統(tǒng)的推廣普及。 2.固態(tài)二極管激光器用于LIF，可以提高檢測生物基質(zhì)中超低量溶質(zhì)的能力，同時可以保證源于生物基質(zhì)的背景干涉最小。 3.LIF在生物工程中的應(yīng)用已經(jīng)取得了豐碩成果，并有一部分成果轉(zhuǎn)化為商品，隨著激光、探測及電子等關(guān)鍵技術(shù)水平的不斷提高，LIF將在生物分析的各個領(lǐng)域中發(fā)揮更大的作用。,A,25,參考文獻,1激光誘導熒光檢測器的研制與性能評價M.北京. 2關(guān)小偉,劉晶儒.利用平面激光誘導熒光技術(shù)測量燃燒場內(nèi)NO的濃度分布J. 強激光與粒子束,1999,11 (5) : 560 564. 3梁錫輝,區(qū)偉能.激光誘導熒光檢測技術(shù)J.激光與光電子學進展,2008,25(48). 4臧競存,鄒玉林.激光誘導熒光光譜法檢測高純激光晶體中的痕量稀土雜質(zhì)J.分析儀器,2010,3(25). 5楊仁杰,尚麗平.激光誘導熒光快速直接檢測土壤中多環(huán)芳烴污染物的可行性研究J.光譜學與光譜分析2011,8(31):2148