[发明专利]一种荧光分析的标准光源

说明书

本发明提供了一种荧光分析的标准光源，该光源为具有至少一个色心的材料。由于色心具有各种环境下的光稳定性、化学惰性、生物兼容性以及不易擦除；发光强度为弱光，且可以通过色心数或色心浓度的调节达到从单个色心的单光子源到较强发光强度的较大范围的调节，便于对各种弱发光物体进行荧光强度的定量标定。因此，本申请以具有色心的材料作为荧光分析的标准光源，避免了在传统荧光分析中用于标定的标准光源发光不稳定，随时间衰减，对环境要求高等问题。本发明利用含有NV色心的纳米金刚石和人工制备的含有NV色心的金刚石块体两种材料为例，给出本发明提供的荧光分析的标准光源的上述优点。

技术领域

本发明涉及荧光分析技术领域，尤其涉及一种荧光分析的标准光源。

背景技术

色心(colour center)是指透明晶体中由点缺陷、点缺陷对或点缺陷群捕获电子或空穴而构成的一种缺陷。它的存在引起附加的光吸收带，使晶体着色。这种吸收光波的基本单位，通称为色心。20世纪20年代R.坡耳对碱卤化合物晶体的色心性质进行实验研究，逐步发展并完善了测定色心结构的光谱及磁共振等技术，为色心物理学奠定了基础，开拓了这一领域。

在1957年，COULSON,CA和KEARSLEY,MJ二人就对金刚石中的色心发光做过研究；到了1968年，NORRIS,CA研究了金刚石中色心发冷光的极化。从此金刚石中色心发光的研究也越来越多。如今，研究中使用最多的是金刚石色心即为NV色心(nitrogen-vacancycenter)。

荧光分析是指利用某些物质在激发光照射下产生荧光的特性及其强度进行物质定性和定量的分析方法。1852年G.G.斯托克斯(G.G.Strokes)发现荧光，真正的荧光光谱测量则始于本世纪60年代。荧光定量分析常采用直接比较法，将试样与已知物质同时放在外光源下，根据它们所发荧光的性质、颜色和强度，鉴定它们是否含有同一荧光物质。某些物质在加入某种试剂后，其产物会产生荧光，也可采用同样方法鉴定。最常用的方法是用荧光分光光度计绘制试样的荧光激发光谱和荧光发射光谱，并与已知物质的这两种光谱进行比较，从而鉴定所含成分。荧光定量分析是先将已知的荧光物质配成不同浓度的标准溶液，用荧光分光光度计测量其在某一波长处的荧光强度并绘制标准曲线，而后在完全相同的条件下测量试样的荧光强度，由标准曲线查出待测物质的含量。70年代以来，荧光分析在仪器、方法和试剂等方面发展非常迅速，在环境监测中有着广泛的应用：借助于有机试剂进行荧光分析的无机元素已达60余种，分析灵敏度可达微克/升级，与原子吸收谱法相近，但光谱干扰少；荧光检测器与液相色谱仪联用，可对有机污染物进行定量分析，如水和废水统一监测方法中多环芳烃的测定及纸层荧光分析法测BaP等。

而如今，传统的荧光分析在面对纳米量级的半导体材料、生物细胞组织、有机纳米材料时，以前常用的作为标准的光源经常会出现发光时间短、发光稳定性差、光源尺寸过大以及发光强度过高等问题。因此，用于荧光分析标定用的稳定的标准光源就十分必要，由此人们开始寻找新的用于荧光强度分析的光源物质。

虽然有研究者已经寻找了一些用于荧光强度分析的新发光源，比如硫化物、锌化合物以及一些量子点，但是这些光源普遍还存在如下几个问题：

1)发光不够稳定，发光持续时间短，一般在30分钟左右就不再发光；

2)大多数发光源由化学方法合成，得到的荧光强度光源纯度不够高，发光波段不单一，且有一定的化学毒性，在一部分领域(如生物细胞等方向)使用困难；

3)光源尺寸大，远大于需要定量标定的被测物质，导致被测物质不易被探测到；而在生物领域中，尺寸太大也不易进入细胞等组织内部，带来不便；

4)光源位置不易固定，很容易受到外界干扰而被移动，或者擦除；

5)光源发光强度过高，弱光的标定十分困难。

因此，一种可以避免上述问题的用于荧光分析的标准光源方法亟待发现。

发明内容