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轻松实现稳态瞬态的荧光激发光源

荧光,是指一种光致发光的冷发光现象。当某种常温物质经某种波长的入射光照射,吸收光能后进入激发态,并且立即退激发并发出比入射光的波长长的出射光(通常波长在可见光波段);很多荧光物质一旦停止入射光,发光现象也随之立即消失。具有这种性质的出射光就被称之为荧光。如果把荧光的能量--波长关系图作出来,那么这个关系图就是荧光光谱。荧光光谱分析就是对物质光致发光得到的荧光的特性以及强度随波长的关系进行定性和定量分析,通常用荧光光谱仪实现。

荧光光谱仪上使用的光源可归类为稳态和瞬态光源。稳态光源一般是光谱及能量连续输出的氙灯。瞬态光源为频率可调、具有特定脉宽的脉冲输出光源,通常为皮秒脉冲激光器、皮秒脉冲发光二极管、微秒脉宽闪烁氙灯等。


而今天

我们将为大家介绍一种新型神奇的光源,既能轻松实现稳态和瞬态光源的切换,又能保证测试的效果不受影响----它就是“超连续谱光源”。

下面咱们看看为什么它能轻松实现稳态和瞬态光源的切换:

超连续光谱(supercontinuum)产生是指激光脉冲在非线性介质中传输时光谱急剧加宽的一种物理现象。当强短激光脉冲通过非线性光子晶体光纤时,由于自相位调制、交叉相位调制、受激拉曼散射和四波混频等非线性效应与光纤群速度色散的共同作用使脉冲频谱展宽,频谱范围从可见光一直连续扩展到紫外和红外区域,故也称为白光光谱。

NKT Photonics公司的超连续谱光源具有以下几个特点:

1、超宽的光谱范围:400nm-2400nm,即,光谱及能量连续输出,更高功率谱密度(比氙灯强很多倍),适合作为稳态光源;

2、皮秒级窄脉宽光,脉冲重复频率78MHz到150KHz可调,作为瞬态光源,非常适合用于时间相关单光子计数(TCSPC)的荧光寿命测试;

3、丰富的滤波配件,具有能滤出单波长的滤波器,替代传统的单色仪;

4、紫外拓展配件,实现265nm-480nm范围内输出连续可调的紫外光。

NKT Photonics公司SupeK系列超连续谱光源

NKT Photonics公司SuperK EXTEND-UV紫外拓展配件:265nm-480nm连续可调

▲NKT Photonics公司SuperK系列 超连续谱光源功率谱密度图

下面我们引用一组实验数据,看看超连续谱光源是否真的适合作为新型的瞬态稳态光源,替代传统光源。

注:以下实验数据引用自天美(中国)科学仪器有限公司。

本次实验中使用的荧光光谱仪分别是爱丁堡稳态瞬态荧光光谱仪系列:模块化的 FLS980 及一体化的 FS5,超连续谱光源使用的是 NKT Photonics公司的 SuperK系列,分光方式可选择荧光光谱仪的激发单色器或者是与 SuperK 配套的单波长滤波器。

实验数据:

实验中使用的样品是荧光素,溶解在水中。仪器响应函数(IRF)使用硅胶溶液Ludox进行测试。超连续谱光源频率为 2MHz,检测器使用的是滨松R928P光子计数光电倍增管。寿命测试的结果如下图(A)和(B)所示。超连续谱光源SuperK在FLS980 和FS5 上进行测试,都得到很漂亮的荧光素一级指数衰减曲线,拟合得到的的荧光素寿命分别为τ1=3.57ns和τ1=3.58ns,拟合度均为 1.0 左右。

样品: 荧光素 

测试条件:Ex=475nm, Em=510nm. Repetition rate=2MHz

(A) 仪器:Edinburgh Instrument FLS980,Τ1=3.57ns, χ2=1.096.

(B) 仪器:Edinburgh Instrument FS5,Τ1=3.58ns, χ2=1.017

氙灯和超连续谱光源的能量比较如下图。从图中可以看出,超连续谱光源(粉线和绿线)的能量要比氙灯(蓝线和红线)的强很多倍,所以可用于激发一些氙灯激发不出来的荧光样品进行稳态荧光光谱的测试。

实验结论:

NKT Photonics公司SuperK系列超连续谱光源是适合作为瞬态稳态光源的。其最大优势就是连续可调波长输出,高能量及短脉宽。


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