激光诱导荧光技术
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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)
激光诱导荧光技术简介资料重点
较高的空间分辨力：可达到微米量级。
快速的时间响应：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。
对被测区域无干扰：通过激光激发，而不涉及接触式的探针等器件， 对等离子体，燃烧等几乎不产生干扰。
激光诱导荧光技术（LIF）
12
特点
主要问题： 对激光器的要求较高，维护昂贵； 测量系统较复杂。
采集软件：采集数据，并对数据进 行处理；
激光诱导荧光技术（LIF）
7
激光诱导荧光技术（LIF）
8
技术要求
该技术的关键是选择合适的物质与特定波长的激光光 源相匹配，以产生足够强度的荧光信号为探测器所接收。 目前作为示踪粒子的有氢氧根（OH）、碳氢根（HC）、 一氧化碳（CO）、氧分子（O2）、氧原子（O）、丁二 酮分子等。
LIF应用
生物
毛细血管 电泳检测
医学
环境
病变诊断
检测大气、 水体污染
激光诱导荧光技术（LIF）
其他
检测火焰、 流场等
11
特点
优点：
高灵敏度：探测下限可达106个粒子/cm3，浓度检测最低可达1013mol/L。
测温范围宽，测量精度高：已有在1600℃的实验条件和1100℃的燃气 轮机条件下进行荧光测温的报道，测温精度可达±1℃。
用于液体的流场显示时需要加入荧光染料。 不同物质需和不同波长的激光器相配合。
激光诱导荧光技术（LIF）
9
分类
浓度测量 温度测量
LIF分类
示踪LIF 产物分析LIF
测量手段
液体LIF 气体LIF 燃烧LIF
测量物质
激光诱导荧光技术（LIF）
10
应用
目前LIF技术已应用于气体、液体、固体的测量中及燃烧、等离 子体、喷射和流动现象中。
快速的时间响应：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。
对被测区域无干扰：通过激光激发，而不涉及接触式的探针等器件， 对等离子体，燃烧等几乎不产生干扰。
激光诱导荧光技术（LIF）
12
特点
主要问题： 对激光器的要求较高，维护昂贵； 测量系统较复杂。
采集软件：采集数据，并对数据进 行处理；
激光诱导荧光技术（LIF）
7
激光诱导荧光技术（LIF）
8
技术要求
该技术的关键是选择合适的物质与特定波长的激光光 源相匹配，以产生足够强度的荧光信号为探测器所接收。 目前作为示踪粒子的有氢氧根（OH）、碳氢根（HC）、 一氧化碳（CO）、氧分子（O2）、氧原子（O）、丁二 酮分子等。
LIF应用
生物
毛细血管 电泳检测
医学
环境
病变诊断
检测大气、 水体污染
激光诱导荧光技术（LIF）
其他
检测火焰、 流场等
11
特点
优点：
高灵敏度：探测下限可达106个粒子/cm3，浓度检测最低可达1013mol/L。
测温范围宽，测量精度高：已有在1600℃的实验条件和1100℃的燃气 轮机条件下进行荧光测温的报道，测温精度可达±1℃。
用于液体的流场显示时需要加入荧光染料。 不同物质需和不同波长的激光器相配合。
激光诱导荧光技术（LIF）
9
分类
浓度测量 温度测量
LIF分类
示踪LIF 产物分析LIF
测量手段
液体LIF 气体LIF 燃烧LIF
测量物质
激光诱导荧光技术（LIF）
10
应用
目前LIF技术已应用于气体、液体、固体的测量中及燃烧、等离 子体、喷射和流动现象中。
激光诱导荧光光谱技术
No. 12
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。
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。
激光诱导荧光技术简介
激光诱导荧光技术（LIF）
12
特点
主要问题： 对激光器的要求较高，维护昂贵；
测量系统较复杂。
激光诱导荧光技术（LIF）
13
发展趋势
未来LIF技术的应用将更为广泛地结合PIV、激光诱 导炽光（LII）等技术，在获得更多信息的基础上，进一 步提高测试精度。
激光诱导荧光技术（LIF）
14
谢谢！
激光诱导荧光技术（LIF）
4
原理
实际应用中，从荧光的分布，可以探测粒子的种类； 从荧光的强弱，可得知粒子的浓度以及温度；利用其空间 分辨性还可以测量粒子的浓度场、温度场。
激光束聚焦到被测流体，产生 的荧光通过色散器件（单色、 多色光谱仪），然后荧光被检 测器接收转换为电信号。
激光诱导荧光技术（LIF）
5
系统组成
LIF的硬件系统有： （1）激励源：由激光器和光 屏（通常为一组球面或柱 面透镜）组成； （2）检测系统：包括像差修 正成像透镜和数码成像微 光摄影机； （3）高速分析系统：即图像 分析处理机，可事后、实 时处理图像。
激光诱导荧光技术（LIF）
6
系统组成
光源：提供窄线宽稳定的脉冲激光， 激光器（1,2）； 光学组件：光路调整，光路转换， 过滤杂散光等作用（3,4,5,6）；
激光诱导荧光技术（LIF）
2
激光的四大特点
单色性好 频率、波长单一 方向性好
发散小，可远距离传输
亮度高 能量密度高
相干性好
相位固定，相干长度长
激光诱导荧光技术（LIF）
3
原理
让一束激光通过检测区域，调节激光波长，当激光光 子的能量（与激光的波长相关）等于检测区域某种组分分 子的某两个特定能级之间的能量之差时，该分子会吸收光 子能量跃迁至高能态。 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。用CCD相机 等图像采集工具记录下随流体一起流动的荧光物质的荧光， 从而可实现对复杂流场的可视化。
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PLIF原理
❖ 激光诱导荧光光谱
❖ 利用一束脉冲激光将特定分子（或离子）由电子基态激 发至激发态，稍后测量分子由电子激发态驰豫放出的光 子，扫描激发激光的波长使它通过分子的吸收谱带，就 可以把荧光强度描绘成激发激光波长的函数，得到激发 光谱（Excited spectroscopy）。
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PLIF原理
毛细管电泳-激光诱导荧光偏 振分析装置与DNA缠绕检测
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在紫外光的激发下，污染 水体中的溶解有机物 (DOM)会产生特定的荧光 光谱，因此利用激光诱导 荧光(LIF)可对水体中的溶 解有机物的含量进行定量 分析，从而可估计出水体 富营养化的程度。
水体污染的激光诱导荧光 非接触监测技术与系统
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提供信息 - 燃料激光诱导荧光(LIF)成 像, 空气-燃料混合 - 火焰前锋可视化成像 - 火焰自由基分布(OH, NO,
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研究LIF主要课题组
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LIFD主要生产厂家
Picometrics Beckman
ABI
Unimicro
用于高效液相 色谱、毛细管 用于毛细管 电泳、微流动 电泳；
分析系统等领
域；
光源为气体
激光器
光源为固态二 极管激光器
用于毛细管 电泳、微流 控系统；
光源为气体 激光器
光源为固体 激光器；
具有极佳的 灵敏度和超 强的稳定性 能
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LIF应用及展望
LIF应用
生物
医学
环境
其他
毛细血管 电泳检测
诊断病变 （肺癌、 皮肤癌等）
检测大气、 水体污染
检测火焰、 流场等
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人常暴露于可造成DNA损 伤的环境中，如紫外光、多 环芳烃、重金属元素。如果 损伤未能得到适当的修复， 可引起基因突变，有可能进 一步引发癌症或造成细胞死 亡。DNA有自我修复功能， 保护我们的细胞防止突变。 利用荧光偏振特性，揭示 DNA修复机器可识别多种不 同化学结构DNA损伤的机制 。
❖ 目前常用的激光器是气体激光器，该类激光器结构简单、 价格低廉，对应于这些激光器的发射波长，有很多商品化 的荧光探针。
❖ 激光诱导荧光检测器为正交型，即入射光、流动池和荧光 检测三者相互垂直。
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Optical configuration of Zetalif 2000 LIFD (Picometrics, France)
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LIF分类
浓度测量 温Te度xt测量 测Te量xt目的
Text
LIF分类
液体LIF 气体LIF 燃烧LIF 测量物质
示踪LIF 产物T分ex析t LIF
Text
测量手段
Text
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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。
Planar Laser Induced Fluorescence
平面激光诱导荧光技术
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目录
1
PLIF的介绍
2
PLIF的原理
3
PLIF的检测系统
4
PLIF的应用及展望
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PLIF介绍
❖ 激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，缩写为laser）是指窄 幅频率的光辐射线，通过受激辐射放大和必要的反馈 共振，产生准直、单色、相干的光束的过程及仪器。
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可见光波长的红绿蓝激光 (635nm,532nm,445nm)
长颈瓶中不同尺寸的硒化镉(CdSe) 量子点在紫外线的照射下发出荧光
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PLIF介绍
❖ PLIF（Planar Laser Induced Fluorescence） 即所谓的“平面激光诱导荧光”。所有应用片状光源 照明，对被测对象所发出的由这种片状光源所激发 （诱导）的荧光信号进行探测的实验技术都可以称作 PLIF。
CH ...) - 火焰结构和稳定性 - 火焰和碳烟的温度 - 碳烟浓度和初级粒径
❖ 激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体后， 人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准 的尺”、“最亮的光”。它的亮度约为太阳光的100 亿倍。
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PLIF介绍
❖ 荧光：当某种常温物质经某种波长的入射光（通常是 紫外线或X射线）照射，吸收光能后进入激发态，并 且立即退激发并发出出射光（通常波长比入射光的的 波长长，在可见光波段）；而且一旦停止入射光，发 光现象也随之立即消失。具有这种性质的出射光就被 称之为荧光。
❖ 荧光光谱的作用
❖ 从荧光的分布，可以探测样品粒子的种类；从荧光的强 弱，可得知粒子的浓度以及温度；利用其空间分辨性还 可以测量粒子的空间浓度/温度分布。
❖ 与普通的荧光光谱技术相比，具有更高的灵敏度、信噪 比和光谱分辨率等优点，而且测量样品时无需进行复杂 的预处理，便于在线分析。
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PLIF检测原理图.ZETALIF of Picometrics
以固态二极管激光器为激发光源，其光路系统采用共线型设计， 所生产LIFD的激发波长范围300～900nm，可用于高效液相色谱、 毛细管电泳、微流动分析系统等分离领域。
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❖ 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。
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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。
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LIF检测系统
❖ LIF 检测系统主要包括激光器、检测光路、光电探测器、 信号处理模块。
液体混合中的高分辨激 光诱导荧光成像测量
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❖ 激光光源来照明流场，流场中的荧光示踪剂会吸 收激光能量并辐射出更长波长的光。在图像采集 系统（如PIV相机）的镜头前放置截止滤光片， 就可以得到荧光的强度信息。而荧光的强度是与 激光能量及示踪剂浓度/温度相关的函数，因此 我们可以由该函数计算得到定量浓度/温度信息。
PLIF原理
❖ 激光诱导荧光光谱
❖ 利用一束脉冲激光将特定分子（或离子）由电子基态激 发至激发态，稍后测量分子由电子激发态驰豫放出的光 子，扫描激发激光的波长使它通过分子的吸收谱带，就 可以把荧光强度描绘成激发激光波长的函数，得到激发 光谱（Excited spectroscopy）。
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PLIF原理
毛细管电泳-激光诱导荧光偏 振分析装置与DNA缠绕检测
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在紫外光的激发下，污染 水体中的溶解有机物 (DOM)会产生特定的荧光 光谱，因此利用激光诱导 荧光(LIF)可对水体中的溶 解有机物的含量进行定量 分析，从而可估计出水体 富营养化的程度。
水体污染的激光诱导荧光 非接触监测技术与系统
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提供信息 - 燃料激光诱导荧光(LIF)成 像, 空气-燃料混合 - 火焰前锋可视化成像 - 火焰自由基分布(OH, NO,
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研究LIF主要课题组
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LIFD主要生产厂家
Picometrics Beckman
ABI
Unimicro
用于高效液相 色谱、毛细管 用于毛细管 电泳、微流动 电泳；
分析系统等领
域；
光源为气体
激光器
光源为固态二 极管激光器
用于毛细管 电泳、微流 控系统；
光源为气体 激光器
光源为固体 激光器；
具有极佳的 灵敏度和超 强的稳定性 能
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LIF应用及展望
LIF应用
生物
医学
环境
其他
毛细血管 电泳检测
诊断病变 （肺癌、 皮肤癌等）
检测大气、 水体污染
检测火焰、 流场等
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人常暴露于可造成DNA损 伤的环境中，如紫外光、多 环芳烃、重金属元素。如果 损伤未能得到适当的修复， 可引起基因突变，有可能进 一步引发癌症或造成细胞死 亡。DNA有自我修复功能， 保护我们的细胞防止突变。 利用荧光偏振特性，揭示 DNA修复机器可识别多种不 同化学结构DNA损伤的机制 。
❖ 目前常用的激光器是气体激光器，该类激光器结构简单、 价格低廉，对应于这些激光器的发射波长，有很多商品化 的荧光探针。
❖ 激光诱导荧光检测器为正交型，即入射光、流动池和荧光 检测三者相互垂直。
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Optical configuration of Zetalif 2000 LIFD (Picometrics, France)
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LIF分类
浓度测量 温Te度xt测量 测Te量xt目的
Text
LIF分类
液体LIF 气体LIF 燃烧LIF 测量物质
示踪LIF 产物T分ex析t LIF
Text
测量手段
Text
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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。
Planar Laser Induced Fluorescence
平面激光诱导荧光技术
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目录
1
PLIF的介绍
2
PLIF的原理
3
PLIF的检测系统
4
PLIF的应用及展望
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PLIF介绍
❖ 激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，缩写为laser）是指窄 幅频率的光辐射线，通过受激辐射放大和必要的反馈 共振，产生准直、单色、相干的光束的过程及仪器。
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可见光波长的红绿蓝激光 (635nm,532nm,445nm)
长颈瓶中不同尺寸的硒化镉(CdSe) 量子点在紫外线的照射下发出荧光
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PLIF介绍
❖ PLIF（Planar Laser Induced Fluorescence） 即所谓的“平面激光诱导荧光”。所有应用片状光源 照明，对被测对象所发出的由这种片状光源所激发 （诱导）的荧光信号进行探测的实验技术都可以称作 PLIF。
CH ...) - 火焰结构和稳定性 - 火焰和碳烟的温度 - 碳烟浓度和初级粒径
❖ 激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体后， 人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准 的尺”、“最亮的光”。它的亮度约为太阳光的100 亿倍。
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PLIF介绍
❖ 荧光：当某种常温物质经某种波长的入射光（通常是 紫外线或X射线）照射，吸收光能后进入激发态，并 且立即退激发并发出出射光（通常波长比入射光的的 波长长，在可见光波段）；而且一旦停止入射光，发 光现象也随之立即消失。具有这种性质的出射光就被 称之为荧光。
❖ 荧光光谱的作用
❖ 从荧光的分布，可以探测样品粒子的种类；从荧光的强 弱，可得知粒子的浓度以及温度；利用其空间分辨性还 可以测量粒子的空间浓度/温度分布。
❖ 与普通的荧光光谱技术相比，具有更高的灵敏度、信噪 比和光谱分辨率等优点，而且测量样品时无需进行复杂 的预处理，便于在线分析。
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PLIF检测原理图.ZETALIF of Picometrics
以固态二极管激光器为激发光源，其光路系统采用共线型设计， 所生产LIFD的激发波长范围300～900nm，可用于高效液相色谱、 毛细管电泳、微流动分析系统等分离领域。
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❖ 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。
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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。
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LIF检测系统
❖ LIF 检测系统主要包括激光器、检测光路、光电探测器、 信号处理模块。
液体混合中的高分辨激 光诱导荧光成像测量
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❖ 激光光源来照明流场，流场中的荧光示踪剂会吸 收激光能量并辐射出更长波长的光。在图像采集 系统（如PIV相机）的镜头前放置截止滤光片， 就可以得到荧光的强度信息。而荧光的强度是与 激光能量及示踪剂浓度/温度相关的函数，因此 我们可以由该函数计算得到定量浓度/温度信息。