论文摘要
针对纳秒量级荧光寿命的测量,提出一种改进的相调制法,提取周期性激发信号和相应的发射波形信号傅立叶级数中的一级项,按照相位法测量荧光寿命的原理求得荧光寿命τ值。据此设计测量系统,用以在硬件层面上验证改进的相位的法的有效性,为测量系统的实用化打好基础。系统主要由激发光源、光谱仪、数字示波器三部分组成。激发光源受高频周期性电信号调制,激励样品发光,用光谱仪完成波长的选择,由光电倍增管(PMT)将光信号转换为电信号,得到激发光和发射光的光强随时间周期性变化的发光波形,利用数字示波器完成模拟信号和数字信号的转换(A/D转换),最后利用VB程序进行数据处理求得τ值。本文为此设计了一种快速有效、低成本的新型激发光源,采用晶体振荡器为信号源,三极管为受控高频开关,调制发光二极管产生激发光。光源波长可以从940nm改变到380nm(离散),可以被10MHz到50MHz的高频周期信号调制(离散)。本文还对频率的选择、信号的传输、光电倍增管输出信号的电流/电压转换、示波器的数据采集等问题进行了分析,发现10MHz到50MHz是最佳频率范围。在此情况下,器件的选择、信号线连接方式以及系统各部分的最佳整合都对有效测量十分重要。实例测量甲苯酚紫乙醇溶液(0.0033mol/L)的τ值为4.03±0.87ns,与德国PicoQuant公司TCPSC仪器测量结果4.24ns相当。