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TCSPC—荧光寿命测定技术介绍

发布时间:2021-08-05   点击次数:56次
   目前TCSPC是主要应用的荧光寿命测定技术。荧光寿命通常在ps~us量级,在如此短的时间量级上进行测量,它是最为成熟准确的测试手段。TCSPC的工作原理是使用一个同步信号源驱动激光器,出射光脉冲照射样品池,在利用光子探测装置(多为PMT)对荧光信号进行探测,每一个光子计数信号在FT1010中都会落入一个对应的时间窗口,经过一定时间的统计叠加后即得到荧光寿命曲线。几十万次重复以后,不同的时间通道累积下来的光子数目不同。
  
  荧光寿命及其含义:
  假定一个无限窄的脉冲光(δ函数)激发n0个荧光分子到其激发态,处于激发态的分子将通过辐射或非辐射跃迁返回基态。假定两种衰减跃迁速率分别为Γ和knr,则激发态衰减速率可表示为:
  
  其中n(t)表示时间t时激发态分子的数目,由此可得到激发态物种的单指数衰减方程。荧光寿命定义为衰减总速率的倒数:
  
  荧光强度正比于衰减的激发态分子数,因此可将上式改写为:
  
  其中I0是时间为零时的荧光强度,τ为荧光寿命。也就是说荧光强度衰减到初始强度的1/e时所需要的时间就是该荧光物种在测定条件下的荧光寿命。实际上用荧光强度的对数对时间作图,直线斜率即为荧光寿命倒数的负值。荧光寿命也可以理解为荧光物种在激发态的统计平均停留时间。事实上当荧光物质被激发后有些激发态分子立即返回基态,有的甚至可以延迟到5倍于荧光寿命时才返回基态,这样就形成了实验测定的荧光强度衰减曲线。

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