激光诱导荧光
检测激光照射样品后的荧光发射的方法
激光诱导荧光是通过脉冲激光照射样品,检测其激发态分子弛豫过程释放荧光的技术。该技术采用单色性强、能量密度高的激光作为光源,可精确控制分子电子跃迁过程,通过记录荧光强度与激发波长的函数关系形成激发光谱。其核心优势在于能够消除基体干扰并显著提升检测灵敏度,既可对荧光物质直接分析,也可通过衍生化方法间接检测非荧光物质。自2015年以来,时间分辨荧光测定方法已被广泛应用于荧光寿命及量子脉冲频谱等参数获取。
基本原理
脉冲激光与样品相互作用时,分子吸收光子能量从基态跃迁至激发态。该过程伴随振动弛豫、内转换等非辐射跃迁,最终通过辐射衰减返回基态并释放荧光。激发态寿命通常在纳秒量级,具体取决于分子结构和所处环境。
荧光信号强度与激发波长存在定量关系,通过扫描激光波长覆盖分子吸收谱带,可构建完整的激发光谱图。这种谱图特征可精确反映分子能级结构,如2023年实验数据显示,同分异构体的激发光谱存在显著差异。
技术实现
检测系统需配置高重复频率脉冲激光器(如Nd:YAG激光器)和单光子计数器。激光脉冲宽度需小于荧光寿命,例如检测纳秒级荧光时需亚纳秒级脉冲激光输出。2024年改进方案采用声光调制器,将波长扫描精度提升至0.01nm。
信号采集包含两个关键阶段:
通过同步触发激光脉冲与检测系统,可获得荧光衰减曲线用于寿命计算。最新光谱仪已实现10^-12 mol/L量级的检测下限。
衍生化检测
针对非荧光物质,需通过荧光衍生化方法间接分析。典型方法包括:
2023年研究显示,激光光源具有单色性强、定向性优、能量密度高等特性,能有效提升荧光技术的灵敏度。
应用领域
在生命科学研究中,该技术可实现:
工业检测方向包括:
相较于传统荧光检测方法,该技术信噪比提升约两个数量级。2024年实验数据显示,在等离子体诊断中可实现微秒级时间分辨率。
发展趋势
当前研究重点集中于:
随着超快激光技术的进步,时间分辨率已显著提升。2023年发表的综述指出,该技术在未来十年可能实现单分子水平的三维动态追踪。
参考资料
激光诱导荧光.中国百科.2023-05-13
激光光谱分析仪.中国科学院近代物理研究所门户网站.2024-04-03
最新修订时间:2025-10-19 23:57
目录
概述
基本原理
技术实现
参考资料