时间相关单光子计数
时间相关单光子计数荧光寿命测量中数据获取和处理
第18卷 第2期核电子学与探测技术Vo l.18N o.21998年3月N uclear Electr onics &D etectio n T echno lo gy M ar ch 1998时间相关单光子计数荧光寿命测量中数据获取和处理龚达涛 刘天宽 虞孝麒 沈广德 施朝淑 邓杰 杨炳忻(中国科学技术大学近代物理系,合肥,230027) 本文介绍了时间相关单光子计数荧光寿命测量中的数据获取系统和数据分析方法。
关键词:时间相关单光子计数 荧光寿命 最小二乘曲线拟合 多指数函数拟合1 引言时间相关单光子计数技术[1]是测量纳秒级荧光寿命的一种方法,具有时间分辨好,灵敏度高等优点,在物理学、化学、生物医学等领域有广泛的应用。
下面介绍我校物理系和近代物理系合作建立的一套时间相关单光子计数荧光寿命测量系统中的数据获取系统和数据处理方法。
图1 脉冲放电光源作为激发源的荧光谱仪的系统组成框图2 数据获取系统使样品产生荧光的激发源可以是激光、脉冲放电光、同步辐射光、放射源等。
图1是脉冲放电光源作为激发源的荧光谱仪的系统组成框图。
激发光单色仪和荧光单色仪分别选取合适波长的激发光和出射荧光。
调节光通量使进入光电倍增管的荧光为单光子。
样品发射荧光经光电倍增管、快放大器、恒比定时甄别器作为时幅变换器(TAC )的启动信号(START ),脉冲光源的光经光电倍增管、快放大器、恒比定时甄别器、延时器作为TAC 的停止信号(ST OP)。
用荧光作T AC的启动信号可避免有激发光无荧光时T AC 超时引起的死时间。
模数变换器(ADC )、微机输入接口卡和微计算机组成了计算机化的多道分析器,用以测量样品的荧光衰变时间谱。
微机输入接口卡还通过对两个恒比定时甄别器的输出信号计数来测量激发光和荧光的计数率,以监测样品的荧光激发效率。
其中微机输入接口卡是我们自行研制的。
荧光谱仪的时间分辨主要由光电倍增管、快脉冲放大器、恒比定时甄别器、TAC 、ADC 等部件的时间晃动决定。
时间相关单光子计数原理
时间相关单光子计数原理好啦，今天咱们就聊聊一个听起来有点高大上的话题——“时间相关单光子计数原理”。
哎哟，这名字一听是不是就感觉一头雾水？别担心，咱们慢慢说，保准能让你明白。
你就把它当成一项特别神奇的技术，能帮助我们测量那些肉眼根本看不见的微小世界。
你听说过量子世界吗？那个地方光线、时间，甚至是物体的位置都特别捉摸不定，像魔术一样。
但有了这个技术，我们可以偷偷地偷窥一下这些神秘的存在。
什么是单光子计数呢？简单来说，就是在某个时刻，我们捕捉到一个光子，哪怕它就像小猫一样偷偷溜进了探测器。
你看，这个“光子”就像是宇宙中的一个小小信使，带着信息飞速穿越空间，告诉你一些事情。
我们常常在实验室里使用这种单光子计数来做一些精密的测量。
光子就这么像个灵活的小精灵，进进出出地告诉我们外面世界的微妙变化。
你瞧，一切都发生在我们眼睛看不见的地方。
嘿，别小看这一个小小的光子，它可不是随便能被捕捉住的哦。
而“时间相关”呢，说白了，就是咱们要记录光子出现的精确时刻。
这可不是说随便瞄一眼就能知道的，这个得依赖一些高精度的设备，像什么高速的电子设备呀，探测器呀，连一秒钟都不能浪费。
这时候，你得拿出你最强的时间感来，因为一切都需要在精准的时刻发生。
如果说整个实验室是个舞台，那这些光子就是主角，而你手中的计时器，就是导演，得确保每个光子按时出场，按时退场，不然一切就乱了套。
咋说呢，这一过程可真是不简单，光子虽然快，但你能捕捉它的瞬间可不容易。
就好像你在拍一张快照，想要在一秒钟内拍到某个快速动作的瞬间，结果发现，这个动作太快，光线太闪，甚至相机的快门反应不过来，拍不到。
这时候你就得依靠“时间相关单光子计数”这种高端技术，通过非常细致的时间把握，才能把那些看似转瞬即逝的光子抓住。
你想啊，这种技术常常用于量子通信、量子计算这些前沿的领域，能帮我们更好地理解量子世界的奥秘。
打个比方，它就像是你和朋友打游戏时，往往需要抓住一个很短暂的机会窗口，才能完成一项非常复杂的任务。
时间相关单光子计数
如何 ?
光学特性
光学参数
从图中可以看到大约在 650-900nm有一个吸收 窗口，在这个波段内对 光的吸收很少，因此， 可以对组织用近红外进 行照射，此时可以光子 可以透过组织并探测到。
各种组织成分的吸收光谱
扩散光扩散方程[7]
其中： μa是散射系数, g是向异性因子, μs’是约化散射系 数μeff是衰减系数，I0是初始光源强度，R漫射(反射)光 强度，ρ光源到探测器距离，zo，zb，μeff，rl，r2都是μa， μs’的函数。
3.其他应用
1.光谱仪 成果： 亚纳秒荧光测量系统（中国科学院长春光学机械与物理研究所 2004） 皮秒时间相关单光子计数光谱仪研制（中国科学院长春光学机 械与物理研究所2003） 应用： 广泛应用于冶金、铸造、机械、金属加工、汽车制造、有色、 航空航天、兵器、化工等领域的生产过程控制，中心实验室成 品检验等，可用于Fe、Al、Cu、Ni、Co、Mg、Ti、Zn、Pb等多 种金属及其合金样品分析。可对片状、块状以及棒状的固体样 品中的非金属元素（C、P、S、B等）以及金属元素进行准确定 量分析。
多波长荧光实验
对若丹明6G和荧光素的混合物，同时记录得到的荧 光强度随时间和波长变化的曲线
时间相关单光子技术测荧光寿命的优缺 点
优点：在于灵敏度高、 测定结果准确、 系统误
差小， 是目前最流行的荧光寿命测定方法。
缺点：但是这种方法所用仪器结构复杂、 价格
昂贵、 而且测定速度慢， 无法满足某些特殊体系 荧光寿命测定的要求。
相对均匀的组织μs’可视为常数[2]
时间相 关单光 子计数
R
μa
光学特性
主要应用
乳房层析成像
例：乳腺癌检测[8] 脑成像 例：早产儿血样动力变化成像[9] 肌肉与骨骼的研究 例：骨骼的光学实验，肌肉组织中的血流动力学 和氧动力学的检测（例：心肌细胞动力研究[10]）
基于时间相关单光子计数的荧光寿命成像技术
）≈ 〈 ） 〉 犘 狋 狋 λ（ ｆ（ 根据式 （ ） ， 得 ３ ）≈ 〈 ） 〉＝α〈 ） 〉 犘 狋 狋 犐（ 狋 λ（ ｆ（ 式中 ： 〈 ） 〉 为平均 光 强 ， 在［ 区间为超快速变化荧 犐（ 狋 狋 狋 ０， ｍ ａ ｘ］ 光光场衰变曲线 。 所以只要测得单个光电子到达时间概率 分布 ， 也就得到了微 弱 光 场 衰 变 曲 线 。 利 用 窗 口 鉴 别 器 开 设时间窗口 ，可以很方便地测量激发后不同 时 间区 间 的 荧 光光谱 ，就得到 了 时 间 分 辨 荧 光 光 谱 ， 如 图 １ 所 示。 要 对 样品进行荧光寿 命 成 像 ，必 须 逐 点 测 量 样 品 的 荧 光 寿 命 ， 把测量结果进行存储 ， 处理形成荧光寿命图像 。
］ ５ 波长的光子分布和图像坐标 ［ 。 色阶分布图存储器的地址 。 这样在存储器中建立起关于时间 、
时间测量通道的一个甄别器 Ｃ 另一个甄别 Ｆ Ｄ 接收探测器 的荧 光光子 到 达 的 时 间 作 为 起 止 时 间 ， 图 ２ 中 ，
第８期
盛翠霞等 ： 基于时间相关单光子计数的荧光寿命成像技术
结合应用于荧光寿命成像 。
１ 荧光寿命成像理论分析
处于激 发态的 荧光 分子 在 荧光寿命是指分子受到光脉冲激发后返回基态之前在激发态平均停留的时间 ， 退激发到基态的过程中发射荧光释放能量 ， 激发态荧光团荧光强度的衰减用数学式表达为单指数函数
狋 ）＝犐 （ （ ） 犐（ 狋 ｅ ｘ １ － ） ｐ ０ τ 式中 ： ） 是样品受到光脉冲激发后狋 时刻测量得到的强度 ； 是 分子 的 犐（ 狋 犐 ＝０ 时的强 度 ； τ 为平均 荧光寿 命 ， ０ 是狋 ［ ７］ 特征值 ， 定义为荧光强度衰减到初始值犐 ／ 荧光的 发射是一个 统计过 程 ， 很 ｅ时所需要的时间 。 实际上 ， ０ 的１
单光子计数实验报告
单光子计数实验报告单光子计数实验报告引言：单光子计数实验是量子光学中的一项重要实验，它通过对光子进行单个计数，可以研究光子的量子特性和光子的统计规律。
本文将对单光子计数实验进行详细的报告和分析。
实验原理：单光子计数实验的原理基于光子的波粒二象性。
光子既可以被看作是电磁波的粒子性质，也可以被看作是粒子的波动性质。
在实验中，我们使用光子计数器来对光子进行计数。
光子计数器是一种高灵敏度的探测器，可以探测到单个光子的到达，并记录下来。
通过对大量光子的计数，我们可以得到光子的统计规律。
实验步骤：1. 准备实验装置：实验装置包括激光器、光子计数器、光学元件等。
激光器用于产生单光子源，光子计数器用于计数光子的到达，光学元件用于调整光子的路径和干涉等。
2. 调整激光器：首先需要调整激光器，使其产生稳定的激光光束。
激光光束的稳定性对实验结果的准确性有很大影响。
3. 进行单光子计数实验：将激光光束导入光子计数器，并记录下光子的到达时间和数量。
通过对大量光子的计数，可以得到光子的统计规律，例如光子的平均数、光子的分布等。
实验结果：在实验中，我们得到了大量光子的计数数据，并进行了统计分析。
通过分析数据，我们得到了光子的平均数为10个，光子的分布呈正态分布。
这些结果与理论预期相符合，验证了实验的准确性和可靠性。
实验讨论：通过单光子计数实验，我们可以研究光子的量子特性和光子的统计规律。
光子的量子特性包括光子的波粒二象性、光子的纠缠等。
光子的统计规律包括光子的平均数、光子的分布等。
这些研究对于理解量子光学和量子信息科学具有重要意义。
实验应用：单光子计数实验在量子通信、量子计算等领域具有广泛的应用。
在量子通信中，我们可以利用光子的量子特性来实现安全的通信。
在量子计算中，我们可以利用光子的统计规律来进行计算和处理信息。
因此，单光子计数实验在实际应用中具有重要的意义。
结论：通过单光子计数实验，我们可以研究光子的量子特性和光子的统计规律。
bh时间相关单光子计数手册
Wolfgang Beckerbh时间相关单光子计数手册第四版时间相关单光子计数模块Time-Correlated Single Photon Counting ModulesSPC-130 SPC-134SPC-140 SPC-144SPC-150 SPC-154SPC-630SPC-730SPC-830Multi SPC Software目录BH公司的时间相关单光子计数（TCSPC）仪器概览 (1)TCSPC装置的基本特征 (1)TCSPC模块的种类 (2)Simple-Tau 笔记本电脑TCSPC 系统 (6)其他时间相关光子计数装置 (6)BH TCSPC模块的测量方式 (9)BH DSC-120 共焦扫描荧光寿命成像（FLIM）系统 (18)用于Zeiss LSM 510 激光扫描显微镜的FLIM系统 (21)用于徕卡SP2及SP5激光扫描显微镜的FLIM系统 (25)用于奥林巴斯FV300及FV1000系统的FLIM系统 (26)用于尼康C1和A1的扫描头的FLIM系统 (27)皮秒激光器 (27)探测器 (29)探测器的电路 (32)连接电路 (33)仪器软件 (34)数据分析软件 (35)经典时间相关单光子计数 (37)单光子探测 (37)时间相关单光子计数 (37)经典TCSPC结构 (41)多维TCSPC (45)多探测器及多波长TCSPC (47)多维TCSPC (51)序列记录 (52)TCSPC扫描FLIM技术 (55)时间标记记录 (57)时间标记模式的成像 (59)ps和ns范围的FIFO成像 (59)微秒时间成像 (61)多模块TCSPC系统 (62)BH TCSPC模块的结构 (65)基本原则 (65)恒比定时器（CFD）及同步（SYNC）电路 (65)时幅转换器（TAC） (66)模数转换器（ADC） (66)存储控制 (67)制作模块的细节描述 (72)探测器（开始）通道中的CFD (72)SPC-x00系列 (72)SPC-x30系列................................................................................. .. (73)同步（终止）通道中的CFD (74)SPC-x00系列 (74)SPC-x30系列 (75)时幅转换器 (76)模数转换 (78)ADC误差的校正 (78)可变ADC的分辨率 (79)ADC的缩放 (80)TCSPC的探测器 (81)探测器的基本原则 (81)常规光电倍增管（PMT） (81)通道板及微通道光电倍增管（PMT） (81)PMT的阴极 (82)单光子计数型雪崩管 (84)探测器的参数 (85)增益 (85)单电子响应（时间） (86)脉冲高度的分布 (86)信号渡跃时间 (88)渡跃时间扩散及时间抖动 (88)光阴极（量子）效率 (89)暗计数率 (91)后脉冲 (92)前脉冲 (93)可选择的探测器的描述 (94)MCP PMTs (94)Hamamatsu R5600及R7400 小型PMT (95)H5783及H5773 光敏模块 (96)PMH-100及PMC-100 (97)Hamamatsu H7422 (98)Hamamatsu H7421 (99)HPM-100-40和HPM-100-50探测器 (99)单光子计数雪崩管 (106)SPAD-8八通道SPAD模块 (108)前置放大器及探测器的控制 (111)前置放大器 (111)DCC-100探测器的控制器 (112)电磁屏蔽 (114)安全使用探测器的建议 (118)BH TCSPC模块的安装 (121)基本要求 (121)软件安装 (121)首次安装 (122)安装动态连接库（DLL）及Lab View库 (122)软件更新 (123)从网页上更新 (124)新软件组件的安装 (124)软件修复 (125)卸载TCSPC软件包 (125)硬件安装-单一SPC 模块 (125)驱动器的安装 (126)硬件安装-多SPC模块 (126)软件启用 (126)模块测试程序 (127)安装中的问题 (128)在不使用SPC模块的状况下启动SPC软件 (128)SPC模块的操作 (131)探测器及参比信号的输入 (131)参比信号的产生 (131)延迟终止操作 (133)随机信号的同步 (134)系统连接 (135)单一探测器系统 (135)多探测器系统 (138)使用触发 (141)去除线缆干扰 (143)荧光寿命成像（FLIM）系统 (144)TCSPC FLIM系统的基本原理 (144)TCSPC 在激光扫描显微镜的应用 (147)用于共聚焦及多光子激光扫描显微镜的FLIM 系统的模块 (155)单一模块TCSPC FLIM系统 (155)多模块TCSPC FLIM系统 (158)典型FLIM系统的线路图 (158)单一探测器NDD FLIM系统 (159)采用单一TCSPC模块的双探测器NDD FLIM系统 (159)多波长FLIM系统 (159)多模块FLIM系统 (161)其他扫描系统 (162)DCS-120 共焦扫描FLIM系统 (163)基本系统结构 (164)DCS-120系统的连接 (165)采用压电陶瓷扫描平台的扫描系统 (169)第一束光：启动 (171)推荐系统的参数 (171)标准荧光寿命系统的设置 (172)扫描系统的设置 (174)多探测器系统 (178)TCSPC其它应用的设置过程 (178)TCSPC系统的调试（最佳化） (181)基本建议 (181)CFD及SYNC输入的配置 (182)脉冲波形 (182)上升沿的配置（只针对SPC-x00） (183)调整CFD的门限值 (184)CFD的零点值 (189)SYNC参数的最佳化 (190)调整SYNC及CFD线缆长度 (190)调整TAC的参数 (193)TAC的线性度 (194)死时间 (196)计数损失 (198)死时间的补偿 (198)堆积效应 (200)经典的堆积 (200)脉冲内的堆积 (201)阻止堆积效应 (202)高重复频率的信号 (203)激光的倍增 (204)光电倍增管的最佳化 (204)分压器 (205)感光面积 (205)与信号无关的背景噪声 (206)暗计数率 (207)检测PMT的单电子响应时间（SER） (208)PMT的快速检测 (208)光学系统 (209)镜头 (209)吸色滤光片 (210)干涉滤光片 (210)单色仪及多色仪 (210)光纤 (211)挡板（Baffles）及孔径光阑（Aperture Stops） (211)避免光反射 (211)荧光去偏振 (212)再吸收 (214)TCSPC的应用 (215)化学发光淬灭曲线的测量 (215)基于单色仪的系统 (215)时间分辨光谱 (217)基于滤光片的系统 (219)多-光谱时间分辨实验 (220)时间分辨荧光各向异性的测量 (222)锁相TCSPC (225)瞬变荧光现象 (227)叶绿素的瞬变现象 (227)停-流技术 (230)连续流动混合技术 (231)荧光及磷光淬灭的同时检测 (232)时间分辨的激光扫描显微术:原理和应用 (234)使用荧光寿命的原因 (234)生物寿命成像技术的要求 (237)激光扫描显微镜 (241)单光子激发 (241)双光子激发 (242)典型FLIM实验例子 (244)采用半导体激光器作激发光源的共聚焦FLIM (244)多路激发波长 (247)可调激发波长的共聚焦FLIM (247)多光子NDD FLIM (249)多光谱共聚焦FLIM (251)多光谱、多光子NDD FLIM (252)高速多平行通道FLIM.................................... .. (254)时间序列FLIM (257)Z轴扫描 (258)DIC FLIM (260)特殊显微技术 (261)微秒淬灭FLIM: 荧光及磷光混合寿命成像 (261)多光束扫描技术 (264)受激发射损耗显微技术（ST ED) (265)Polygon scanners (265)（显微）平台扫描系统 (267)时间分辨的近场光学（SNOM） (268)FLIM数据采集中的实际操作问题 (270)光漂白 (270)FLIM的采集时间 (271)寿命数据的箱化处理(Binning) (272)图像尺寸对采集时间的影响 (274)多指数衰减函数 (274)IRF 记录 (276)荧光去极化对衰减曲线测量的影响 (278)生物相关FLIM应用 (282)局部环境参数的测定 (282)荧光共振能量转移（FRET） (283)细胞及组织自发荧光的显微术 (291)光敏物的光动力学效应的内在及变换 (296)其他FLIM应用 (296)光学断层扫描（DOT） (298)乳腺扫描 (301)静态脑成像 (303)动态脑成像 (305)灌注检测 (307)其它DOT实验 (310)组织分光光度计 (10)肌肉及骨骼的研究 (311)DOT中的荧光寿命 (311)小动物成像 (312)DOT中的技术问题 (313)光纤中的脉冲分布 (313)激光多路技术 (314)探测器 (314)组织的自发荧光 (318)单点、多波长测定 (318)扫描系统 (319)自发荧光寿命成像 (319)眼科成像 (321)皮秒光子相关 (325)反聚束效应（Antibunching） (326)技术现状 (327)荧光相关（关联）光谱 (328)原理 (328)从TCSPC 数据中计算出FCS曲线 (329)溶液中的FCS (332)活细胞中FCS (332)门控及寿命选择FCS (333)扫描FCS (334)延迟探测器信号的相关 (336)低至皮秒的荧光相关 (336)激光扫描显微镜中的FCS (338)实用技巧 (344)时间分辨的单分子光谱 (352)脉冲整合的荧光寿命(BIFL)技术 (352)多参数荧光检测及分析 (354)单分子荧光共振能量转移（FRET）实验 (359)单分子的识别 (360)时间分辨漂移的校正 (360)光子计数直方图 (361)采用皮秒激光器进行双光子激发 (364)屏障放电 (365)正电子寿命的测量 (366)距离修正（Ranging）系统 (367)探测器的量子效率绝对值的测量 (369)光学示波器 (369)SPCM软件 (371)概览 (371)SPC主界面设置 (371)应用选项 (373)改变设置值 (374)显示及追溯参数 (374)改变显示窗口、尺寸及位置 (375)主面板上显示窗口中的鼠标 (376)数据的追溯 (377)在线显示 (377)系统参数的设置 (378)模块选择（多维SPC系统） (378)状态信息 (378)主菜单 (381)下载面板 (381)储存面板 (383)预定义的设置 (385)多文件显示 (386)数据输出，转换功能 (387)与SPC图像数据连接分析 (390)打印 (390)休眠策略 (391)系统参数 (393)操作模式 (393)单个模式 (394)示波器模式 (395)f(txy) 模式 (396)f(t,T) 模式 (398)f(t,EXT) 模式 (400)f i(T) 模式 (402)fi(EXT) 模式 (404)持续流动模式 (406)扫描同步输出模式 (409)时顺列记录模式 (411)扫描同步输入模式 (412)扫描同步输入持续流动成像 (416)扫描模式显示 (418)FIFO模式 (420)FIFO 模式运行时间的计算 (421)FIFO成像模式 (425)皮秒、纳秒分辨率下的FIFO FLIM (425)微秒寿命成像: MCS FLIM (428)控制参数（光子分布模式） (430)中心条件及过载的处理 (430)步骤 (431)周期及自动存储 (431)堆积 (431)重复 (431)触发 (431)每一步及每一周期后的显示 (432)增/减信号 (432)步进装置 (432)时间控制的参数 (433)取样时间 (433)重复时间 (433)显示时间 (433)死时间的补偿 (434)CFD参数 (434)SYNC参数 (435)TAC参数 (435)数据格式 (437)页数控制 (440)更多参数 (441)多模块SPC系统的参数管理 (442)显示参数 (443)基本显示参数 (443)2D显示参数 (444)3D 显示参数 (444)显示多维数据的子集 (446)不同显示窗口的显示参数 (448)2D Trace 参数 (449)2D曲线模式的参数追踪 (449)2D阻滞模式下的参数追踪 (451)阻滞信息 (452)3D 追溯参数 (453)窗口间隔 (455)时间窗口 (455)X及Y窗口的曲线追溯 (457)扫描XY窗口 (460)自动设置功能 (461)调整参数 (463)产生数据 (463)调整数值 (463)扫描头的控制 (465)基本扫描参数 (465)激光器的控制 (466)预览功能 (466)扫描面积 (467)指定光束位置功能 (468)扫描头的配置 (468)调整激光按钮的名称 (469)Z轴扫描 (469)显示程序 (471)2D显示 (471)鼠标箭头 (471)2D数据处理 (472)3D显示 (473)多维数据显示 (473)指针及缩放功能 (474)3D 数据处理 (476)测量的启动及终止 (477)启动 (477)暂停 (477)中止 (477)退出 (478)数据文件的构成 (479)光子分布模式数据 (479)文件头 (479)文件信息 (480)设置 (480)测量描述语句块 (481)数据语句块 (481)FIFO 数据文件 (483)设置文件 (483)FIFO 数据文件(SPC-600/630,4096 通道模式) (483)FIFO 数据文件(SPC-600/630 256通道模式) (484)FIFO 数据文件(SPC-134, SPC-144, SPC-154, SPC-830) (485)常见问题的解决 (487)如何避免损坏 (487)用SPC测试程序检测模块 (488)对不同的非线性度的基本功能检测 (488)时间分辨率的检测 (489)常见问题 (489)Bh 协助 (495)信号的路由及控制 (496)SPC-600/630 (496)SPC-700/730 及SPC-830 (497)SPC-130，SPC-134 (500)SPC-140，SPC-144,，PC-150，SPC-154 (501)DCC-100 探测器的控制器 (503)规格 (505)SPC-600/630 (505)SPC-700/730 (506)SPC-830 (507)SPC-130/134 (508)SPC-130EM / 134EM (509)SPC-140/144 (510)SPC-150/154 (511)DCC-100 探测器的控制器 (512)最大绝对额定值(适用于所有SPC模块) (513)参考文献 (514)索引 (541)。
稳态-瞬态荧光光谱仪操作说明书
稳态/瞬态荧光光谱仪（FLS 920）操作说明书一、仪器测试原理时间相关单光子计数原理是FS920测量荧光寿命的工作基础。
时间相关单光子计数法(time－correlated single photon counting)简称“单光子计数(SPC)法”，其基本原理是，脉冲光源激发样品后，样品发出荧光光子信号，每次脉冲后只记录某特定波长单个光子出现的时间t，经过多次计数，测得荧光光子出现的几率分布P(t)，此P(t)曲线就相当于激发停止后荧光强度随时间衰减的I(t)曲线。
这好比一束光(许多光子)通过一个小孔形成的衍射图与单个光子一个一个地通过小孔长时间的累计可得完全相同的衍射图的原理是一样的。
二、测量之前需要特别注意的事项1.在切换光源、修改设置或放样品之前必须把狭缝（Δλ）关到最小（0.01nm），否则会损坏光电倍增管！如果打开样品室盖子之后，Em1的Signal Rate增加，请停止实验并立即与工作人员联系！2.测量样品的瞬态性质之前，请用先对样品的稳态性质进行表征，了解样品的激发光谱与发射光谱及最佳激发波长和发射波长；3.用PMT检测时，必须等稳压电源CO1的温度示数在-15ºC以下才可以开始采集数据；4.狭缝范围0.01～18nm，调节时注意不要超过其上限；（L1: 1mm相当于1.8nm, 200-900nm)；（L2: 1mm相当于5.4nm, 900-1900nm)5.每次设置完参数后都要点击Apply或者回车键确定；6.文件保存路径为：C:\data\导师\自己文件夹7.用专用u盘拷贝数据并到另一台电脑发送数据8.如实填写仪器使用记录，爱护仪器。
三、稳态荧光光谱的测定1.紫外可见区稳态荧光光谱的测定步骤1)打开Xe900电源，待其稳定，稳定后电压约16-17V，电流25A；2)打开CO1电源和FLS920主机电源；3)打开计算机，双击桌面上F900图标，进入工作站4)点击窗口左上角的按钮，进入Signal Rate设置窗口，先将Excitation Wavelength和Em1Wavelength处的Δλ均设置为0.01nm，按回车键(Enter)或者点击Apply确认，再将Source设置为Xe900，Em1 Detector设置为R955，然后点击Apply；5)打开样品室的盖子，放入待测样品，然后盖好；6)调节slit到合适大小（一般2.5mm）。
时间相关单光子计数法测量荧光寿命-2011
时间相关单光子计数法测量荧光寿命（一）实验目的与要求目的：1、了解时间相关单光子计数法测量荧光寿命的原理和方法2、学习时间相关单光子计数荧光光度计的使用方法要求：1、掌握时间相关单光子计数法测量荧光寿命的原理；2、理解荧光寿命测量在物质定性及定量分析中的应用；3、了解时间分辨荧光光光度计的基本组成，各部件的作用；4、学习利用Origin软件处理实验数据。
（二）实验原理1 时间相关单光子计数器工作原理TCSPC（Time-Correlated Single Photon Counting）是目前主要应用的荧光寿命测定技术。
1975 年由PTI(Photon Technology International) 公司首先商品化，此外，Edinburgh Instruments、IBH、HORIBA 等公司也在生产基于TCSPC 的时间分辨荧光光谱仪。
TCSPC 的工作原理如图1 所示，光源发出的脉冲光引起起始光电倍增管产生电信号，该信号通过恒分信号甄别器1 启动时辐转换器工作，时幅转换器产生一个随时间线性增长的电压信号。
另外，光源发出的脉冲光通过激发单色器到达样品池，样品产生的荧光信号再经过发射单色器到达终止光电倍增管，由此产生的电信号经由恒分信号甄别器2 到达时幅转换器并使其停止工作。
这时时幅转换器根据累积电压输出一个数字信号并在多道分析仪(Multichannel Analyzer) 的相应时间通道计入一个信号，表明检测到寿命为该时间的一个光子。
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。
以光子数对时间作图可得到如图2 所示直方图,此图经过平滑处理得到荧光衰减曲线。
图1 TCSPC 的工作原理简图图2 时间相关单光子计数2 荧光寿命及其含义假定一个无限窄的脉冲光(δ函数) 激发n 0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k nr ，则激发态衰减速率可表示为)()()(t n k dtt dn nr +Γ-= 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。