激光诱导荧光光谱技术共16页文档
激光诱导荧光技术
激光诱导荧光(LIF)检测作为目前灵敏度最高的 检测技术，在生物、化学、医学等领域应用广泛。 激光光束的高汇聚性使其非常适合于微区检测， LIF 成为微型化仪器和电泳芯片中应用最普遍的 检测手段。另外，许多能发自然荧光环境样品和 生物样品，通过衍生技术进行荧光检测，因而 LIF 成为检测的首选技术。
液体LIF
气体LIF 燃烧LIF 测量物质
平面激光诱导荧光技术
举例：示踪平面LIF技术
采用YAG激光器的倍频 532nm激光作为激发源。由 于自然界中只有某些特殊的高 分子有机染料分子可以被
532nm激光激发而发出荧光，
人们就用这种有机染料分子作 为示踪物质加入到所要研究的 流场中，观察并测量荧光信号 的性质。
平面激光诱导荧光技术
研究LIF主要课题组
研究课题组 主要研究领域及成就
Dovichi N. J.
Soper S. A. Issaq H. J.
发明了壳流检测池，随后的LIFD单分子检测都是在此基 础上完成的，对LIFD的应用作出了卓越贡献。
主要研究领域包括：荧光探针、分子生物学、微分析仪器 等，较多采用近红外激光诱导荧光监测器。 毛细管电泳协会的创始人之一。在激光诱导荧光检测方面 主要从事紫外激光诱导荧光检测。
平面激光诱导荧光技术
PLIF检测原理图
平面激光诱导荧光技术
PLIF优点
高空间分辨：可达到微米量级。 快速时间响应：时间分辨最高可达纳秒量级，可对自由基 等瞬态物质寿命进行检测。 高灵敏度：探测下限最高可达106个粒子/cm3。 干扰小：通过激光激发，而不涉及接触式的探针等器件， 对等离子体，燃烧等干扰相对较小。
平面激光诱导荧光技术
可见光波长的红绿蓝激光 (635nm,532nm,445nm)
激光诱导荧光光谱技术
应用
(3)燃烧系统中的应用
测量温度、粒子浓度等。LIF方法在火焰中粒子 浓度的测量包括： ① 瞬态自由基粒子的测量。瞬态自由基是燃烧中的 反应中间体，如OH等。 ② 污染粒子测量，用于对污染物的控制与排放，常 见的污染粒子有NO、CO、NO2、SO2等分子， LIF方法的空间与时间的分辨测量有助于深入理解 燃烧过程中这些粒子形成的机理。 ③ 金属粒子的测量，如Na、K、NaS等。
No. 11
应用
(2)水质监测
LIF 遥测系统以355 nm 激发波长的Nd-YAG晶体激 光器为激发光源, 脉冲宽度4 ns , 重复频率10Hz 。脉冲 激光通过卡塞格伦望远镜射入待测水体, 后向散射的荧光 进入望远镜, 使用光纤分为两路, 一路通过干涉滤光片, 光电倍增管测量作为水拉曼光强度, 另一路通过安装有中 心波长为355 、450 和685 nm 三块干涉滤光片的转轮, 以光电倍增管测量瑞利散射光、DOM 荧光和叶绿素a 荧光强度。测得的瑞利散射光、DOM 荧光和叶绿素a 荧光强度以水拉曼光强度进行归一化, 记为瑞利散射因子、 DOM 荧光因子和叶绿素a 荧光因子, 分别与水体浊度、 DOM 浓度和叶绿素a 浓度成线性正相关。
光学组件：光路调整，光路转换，过滤杂散光等作用。
样品池：气体密闭池、液体池。窗口与光路上不产生激发光的散射，
窗口与池壁不产生荧光、样品池的窗口通常作成布儒斯特角。
光电探测器：光电倍增管、光电二极管、电荷耦合器件CCD等。
信号处理模块：信号采集、分析、显示和处理, 根据信号控制激光
器、检测光路和光电探测器等模块, 实现在线分析、处理和信号优化。
处于高能态的分子不稳定，在一定时间内它会从高能态返 回到基态。在此过程中，分子会通过自发辐射释放能量发光而 产生荧光，这就是激光诱导荧光。
激光诱导荧光技术(LIF)的研究
基于激光诱导荧光技术（LIF）的喷雾当量比特性研究 四、激光诱导荧光测试系统
基于激光诱导荧光技术（LIF）的喷雾当量比特性研究 四、激光诱导荧光测试系统
基于激光诱导荧光技术（LIF）的喷雾当量比特性研究
五、激光诱导荧光方法的应用
在燃烧系统中 L I F 法的应用，包括测量温度、 粒子浓度、燃料分布等方面。目前，LIF 法已成为 燃烧气流的化学与结构研究的重要手段。现对用激 光诱导荧光法测量发动机缸内混合气浓度进行说明。
在内燃机技术领域，激光诱导荧光试验研究燃烧，实现 了对燃烧过程的非侵入式观察。在 这 种 方 法 中利 用 单 色 性 好 、波 长 较 短 、能量较大的短脉冲激 光 使 某 种 分 子 或 原 子 激 发 ，测 量 由 激 发 态 返 回 基 态 时 发 出的荧光，便 可 以 计 算 该 成 分 的浓度 和温度分布。
基于激光诱导荧光技术（LIF）的喷雾当量比特性研究
参考文献：
多级旋流空气雾化喷嘴雾化特性及光学测试方法研究_刘存喜 复合激光诱导荧光定量标定技术及其_省略_应用_燃油喷雾当量比定量标 定方法_孙田 复合激光诱导荧光定量标定技术及其对柴油喷雾特性研究的应用_孙田 复合激光诱导荧光法在喷雾特性的研究进展_白原原 基于PLIEF技术两次喷射柴油喷雾结构和特性的定量研究_王卓卓 利用复合激光诱导荧光法对气相柴油喷雾温度场和浓度场的定量标定_ 郭红松 使用PLIEF技术对重型柴油机相_省略_柴油喷雾结构及其浓度场的定量研 究_郭红松 应用激光诱导荧光法研究直喷汽油机缸内混合气形成过程_马骁 用激光诱导荧光法测量GDI发动机缸内混合气分布_马骁 用激光诱导荧光法研究燃烧的最新进展_薛敏霞
基于激光诱导荧光技术（LIF）的喷雾当量比特性研究
五、激光诱导荧光方法的应用
激光诱导荧光光谱仪的特点及应用介绍
激光诱导荧光光谱仪的特点及应用介绍激光诱导荧光光谱仪（LIF）是基于激光荧光光谱技术的一种仪器。
使用激光束激发样品中的荧光分子，再通过荧光分子发出的光进行分析和检测。
本文将介绍LIF的特点及其应用。
一、LIF的特点1. 高分辨率LIF检测方法的检测灵敏度非常高，可以达到ppb（10-9）的级别。
同时，它的分辨率也极高，可以轻松实现nm（10-9）级别的分辨能力。
2. 非破坏性检测LIF的激发方法是使用激光来刺激样品中的荧光分子，因此不需要使用试剂或化学处理样品。
这种非破坏性检测方法可以有效避免样品被污染或被毁坏的风险。
3. 灵敏度高LIF仪器可以检测非常小的样品量，通常只需要微升级别的样品，即可得到足够的信号。
此外，LIF还有极高的分析速度和高精度。
4. 检测范围广LIF可以对多种物质进行检测，包括生物分子、有机物、无机盐、气体等等。
这种广泛的检测范围使得LIF成为一种多功能性的检测技术，可以用于许多不同领域。
二、LIF的应用1. 生物医学领域LIF在生物医学领域的应用非常广泛，常被用于病原体检测、药物筛选、生物分子的研究等方面。
因为LIF具有非常高的灵敏度和分辨率，所以能够检测到非常微小的基因和蛋白质，有助于生物医学领域的诊断和治疗。
2. 环境监测LIF也可以被应用于环境监测领域，比如空气和水质的检测。
以卤代烃类物质为例，使用激光激发样品中的卤代烃分子，通过监测荧光信号，可以得知样品中的卤代烃物质浓度。
此外，LIF还能在行星地质学、气象等方面应用。
3. 药物研发药物研发中，LIF被广泛用于药物筛选和分析。
使用LIF检测药物作用的生物分子，可以准确地测定药物的作用和分布。
4. 食品安全检测LIF也可以用于食品安全监测。
比如使用LIF检测食品中的有害物质，就能够快速准确地检测出未加工，在加工过程中添加的可以残留在食品中的有害物质。
结论总之，激光诱导荧光光谱仪（LIF）以其高分辨率、非破坏性检测、高灵敏度、广泛的检测范围等特点，在生物医学、环境监测、药物研发和食品安全方面都具有重要的应用价值。
激光诱导荧光技术介绍
02
在荧光产生的过程中，激光与物质相互作用的方式决定了荧光
光谱的特征和强度。
通过控制激光的波长、功率密度和照射时间等参数，可以实现
03
对荧光光谱的调控。
03 激光诱导荧光技术的应用
生物医学研究
生物标记物检测
药物筛选
利用激光诱导荧光技术检测生物体内 的标记物，如蛋白质、核酸等，有助 于疾病的早期诊断和治疗监测。
物质吸收特定波长的激光 能量后，电子从基态跃迁 至激发态。
电子跃迁回到基态
激发态的电子通过释放能 量回到基态，以荧光的形 式释放能量。
荧光光谱分析
通过对荧光光谱进行分析， 可以了解物质的性质和组 成。
激光与物质的相互作用
01
激光与物质相互作用时，物质吸收激光能量后会产生热能、光 化学反应或电离等效应。
使用激光器产生的激光束照射样品，激发荧 光。
数据处理与分析
对收集到的荧光数据进行处理和分析，提取 相关信息。
数据处理与分析
01
数据预处理
对原始数据进行平滑、滤波等处理， 以消除噪声和异常值。
定量分析
根据荧光光谱数据，对样品中的目 标物进行定量分析。
03
02
荧光光谱分析
对荧光光谱进行分析，提取特征峰 和相关信息。
土壤污染监测
通过测量土壤中特定成分的荧光光谱，可以监测 土壤污染状况，为土壤修复和治理提供依据。
化学分析应用实例
有机化合物分析
激光诱导荧光技术可以对有机化合物进行高灵敏度和高选择性的 分析，有助于化合物的定性和定量分析。
无机离子分析
通过测量无机离子与荧光探针结合后的荧光光谱，可以实现无机 离子的高灵敏度分析。
利用激光诱导荧光技术对药物进行筛 选，可以快速、准确地评估药物的疗 效和安全性。
激光诱导荧光原理
激光诱导荧光原理激光诱导荧光（Laser-Induced Fluorescence，简称LIF）是一种常用的光谱分析技术，广泛应用于生物医学、化学、环境科学等领域。
本文将介绍激光诱导荧光的原理及其在科研和实际应用中的重要性。
激光诱导荧光技术是利用激光束对样品进行激发，使其产生荧光现象。
其基本原理是，当激光束与样品相互作用时，激光光子能量被吸收，使得样品的分子处于激发态。
随后，在分子间发生非辐射跃迁，从激发态返回基态，释放出荧光。
这些荧光信号可通过光学系统收集、分离和检测，进而获得样品的信息。
激光诱导荧光技术的应用非常广泛。
在生物医学领域，它被用于细胞、组织和生物分子的研究。
通过选择适当的激发波长和荧光探针，可以实现对生物分子的定量和定位分析。
例如，在肿瘤诊断中，激光诱导荧光技术可以帮助鉴别癌细胞和正常细胞，提高早期癌症的检测率。
此外，在药物研发中，激光诱导荧光技术还可以用于药物靶点鉴定和药物代谢动力学研究。
化学领域也广泛应用激光诱导荧光技术。
例如，在环境污染监测中，激光诱导荧光技术可以用来检测有机污染物和重金属离子。
通过对样品进行激发，不同化合物的荧光特性可以被测量和分析，从而实现对环境污染程度的评估。
此外，激光诱导荧光技术还可以用于研究化学反应动力学和分子结构等问题，为化学反应机理的解析提供重要依据。
激光诱导荧光技术的优势在于其高灵敏度和高选择性。
由于激光束的高能量和单色性，可以精确激发样品中特定的分子或原子，避免干扰信号的产生。
同时，荧光信号的检测灵敏度高，可以实现对微量样品的分析。
这使得激光诱导荧光技术成为一种非常有价值的分析工具。
然而，激光诱导荧光技术也存在一些局限性。
首先，激光束的能量较高，可能对样品造成损伤，尤其是对生物样品而言。
其次，由于荧光信号受到周围环境的干扰，可能产生误差。
因此，在实际应用中，需要对样品进行适当的处理和修正，以提高测试的准确性和可靠性。
总的来说，激光诱导荧光技术是一种非常重要的光谱分析技术，具有广泛的应用前景。
激光诱导荧光光谱法检测高纯激光晶体中的痕量稀土杂质
只 选 了 ８０ ｍ ～ １０ ｍ 波 段 。 显 然 ， ７ｎ ４ｎ １ｎ ８ ５ ｍ、
８ ８ ｍ 、８ ０ ｍ、 ９ ｎ ９ ８ ｍ 、 ４ ｎ 是 Ｎｄ 的 ７ｎ ９ ｎ ８ ９ ｍ、 ３ ｎ ９ ５ ｍ 抖
Ｆ ／ Ｉ２ 迁 ， 与 Ｎｄ Ｙ 。 一 跃 ／ 这 ： ＡＧ 荧 光 光 谱 相 同嘲 。
以 晶体 中钕 和 镱 的含 量 绝 不 会 超 过 ２ ０ ， 样 ×１ ～ 这 低 的含 量普通 仪器 是检测 不到 的 。在 吸收光谱 中除 Ｅ 计离 子特 征吸 收峰外也 没有 显示 出其它 杂质 的存 ｒ
在 。但是 ， 在荧 光光 谱 中除 了 Ｅ 。 ｒ 的特 征峰 外还 出 现 了 Ｎｄ 和 Ｙｂ 。 。 的特征 峰 （ 图 １ ， 见 ） 为清 楚起见 ，
激光诱 导荧 光光谱 法检 测 出单 晶中痕 量稀土 杂质 。
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２ 实 验 部分
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采用 Ｃ ｏ ｈ ａ下分别 生 长 出激 光 晶 体 Ｅ ： ｒ ＹＡＧ 和 Ｐ ： ＶＯ ｒ Ｇｄ 单 晶 。基 质原料 为 天 津新 纯 化 学 试剂 研 究 所 生 产 ， 经 日本 日立 公 司 Ｉ ＭＡ一２ 全 元 素 分 析仪 离 子 探 针 Ａ 检测 ， 纯度 达 到 ９ ． ９ 。氧 化 饵 和 氧化 镨 均 为 光 ９ ９
ｌ０ ｎ １ ０ ｎ １ ３ ｎ 是 Ｙｂ 的 Ｉ 一 ７ 跃 Ｏ １ ｍ、０ ６ ｍ、 ０ ０ ｍ 抖 Ｆ ／ Ｆ／ ２ ｚ
荧 光 光 谱 测 试 使 用 的 激 发 光 源 为 氩 离 子 激 光 器 ， 率 为 ４ ｍＷ ， 长 为 ４ ８ ｍ。荧 光 检测 仪 为 功 ０ 波 ８ｎ
关键词 荧光光谱 Ｅ ： ＡＧ Ｐ ： ＶＯ ｒ Ｙ ｒ Ｇｄ
激光诱导解离光谱
激光诱导解离光谱（Laser-induced breakdown spectroscopy，LIBS）是一种分析物质结构的技术。
它通过利用激光束对样品进行激发，产生光谱信号来确定样品的化学成分和结构。
LIBS主要应用在各种领域，包括：
1. 生物医学：用于检测生物组织中的元素分布和浓度。
2. 食品和环境分析：检测食品中的污染物、添加剂，以及环境中的污染物质。
3. 材料科学：用于研究材料的成分和结构。
4. 化学工业：用于监控化学反应过程，以及产品的质量控制。
此外，激光诱导光谱成像（LIBS）是一种将光谱与成像技术相结合的方法，通过获取样品的光谱信息，可以对样品进行更深入的分析。
以上信息仅供参考，如有需要，建议查阅专业文献。