[实用新型]基于频率计数卡的激发态寿命测量的数据采集装置及该测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于激发态寿命测量技术领域，具体地说，涉及一种基于频率计数卡的激发态寿命测量方法及装置。

背景技术

在科研领域中，样品的激发态寿命测量是研究各种分子或材料的物质结构及物理化学性质等的重要手段之一；尤其是在生命科学和材料科学等领域，对所研究样品进行荧光寿命测量是该领域科学研究中最常规的检测方法。目前，测量样品激发态寿命（包括荧光或磷光寿命）的方法主要有以下几种：1）采用时间相关的单光子计数技术（TCSPC），结合专门的TCSPC卡和高灵敏光电检测器即可测量荧光寿命；2）采用门控光子计数技术，反复测量每个激发脉冲后不同延迟时间、相同时间宽度（门宽）内的荧光信号强度，则可获得其荧光衰减曲线；3）采用高速光电探测器并结合示波器可直接采集荧光信号的衰减曲线。

在上述3种方法中，第一种方法（即单光子计数技术）具有很高的荧光检测灵敏度，且其时间分辨也比较高（可至100皮秒），因此很适合于测量时间尺度较短（如百皮秒到百纳秒级）的荧光寿命。然而，目前市场上基于这种方法的荧光寿命测量装置都需要购买非常昂贵的设备，如专用的TCSPC卡及其配套软件；而且这些专用的TCSPC卡由于对激光触发频率有所限制（一般要求重复频率必须大于数百KHz），故都只能用于测量时间尺度较短（如最长至数百纳秒）的荧光寿命。至于后面两种测量方法，由于测量原理上的原因导致其检测灵敏度和时间分辨都比较低，故只能用于测量时间尺度较长（如微秒级以上）的荧光/磷光寿命，但都不适合于测量光致发光强度很低和寿命较短（如纳秒级）的荧光样品。

经过大量的实验和实践发现：光子脉冲信号与激发光脉冲信号之间的时间间隔作为光子时间差可以作为测量宽范围的光致发光强度和寿命的荧光样品。

实用新型内容

为了解决现有激发态寿命测量的局限性问题，能够将光子脉冲信号与激发光脉冲信号之间的时间间隔作为光子时间差采集，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于频率计数卡的激发态寿命测量的数据采集装置，所述装置包括脉冲激发光源、样品池、荧光收集系统，所述激发光源的发光口及荧光收集系统朝向样品池，该采集装置：还包括数据采集系统，所述数据采集系统包括频率计数卡，其连接于脉冲激发光源的信号同步输出引脚，并与光线收集器的光电检测器的信号输出引脚连接。

进一步的，所述装置还包括光线收集器，所述激发光源的发光口与样品池中心和光线收集器呈一直线。

所述荧光收集系统包括依次纵向排列放置的下述各组件：收光透镜、陷波滤光片、窄带荧光滤光片、会聚透镜和光电检测器，且各组件的中心与样品池中心的连线呈一直线，该连线的方向与激发光传播方向垂直。

进一步的，所述各组件全部封闭在一个内部涂黑的密封罩中。

进一步的，所述数据采集系统还包括计算机，脉冲激发光源的同步输出信号和光电检测器的输出信号分别通过标准BNC线被传输到频率计数卡，频率计数卡与计算机之间采用USB数据线相连。

有益效果：在发现光子脉冲信号与激发光脉冲信号之间的时间间隔作为光子时间差可以作为测量光致发光强度很低和寿命较短的荧光样品，为了能够测量时间差，在数据采集装置中，使用数据采集系统，即用频率计数卡连接于脉冲激发光源的信号同步输出引脚，并与光线收集器的光电检测器的信号输出引脚连接，以此，将两个信号采集以获得所述时间差，以便可以用于激发态寿命测量。

本实用新型把时间差采集引入到荧光寿命测量领域，获取时间差信号，并对时间差变化的描述作出指数衰减拟合，能够测量激发态寿命测量，因而能够得到一种适用于荧光激发态寿命测量的测量装置。

附图说明

图1为本实用新型的激发态寿命测量装置的结构示意图。

图2为利用该测量装置测到的短寿命样品的激发态荧光衰减曲线。

图3为利用该测量装置测到的长寿命样品的激发态荧光衰减曲线。

其中：1、脉冲激发光源，2、样品池，3、光线收集器，4、荧光收集系统，5、收光透镜，6、陷波滤光片，7、窄带荧光滤光片，8、会聚透镜，9、光电检测器，10、频率计数卡，11、计算机。

具体实施方式