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基于上转换材料的激光诱导荧光检测系统

吴悦  
【摘要】:近几十年来,上转换荧光材料一直是科学研究的热点。因其具有灵敏度高、稳定性好、不易漂白等诸多优点,在生物医学成像、药物筛查和生物分子定量分析等领域具有较广泛的应用前景。而上转换荧光材料的应用离不开对它生成的荧光强度的检测。目前在检测上转换荧光时大多使用传统的荧光检测仪器,而专用于上转换荧光检测的仪器较少。本文针对上转换荧光材料发光效率较低的特点,结合光电检测技术,以NaYF4:Yb,Er上转换发光纳米材料为检测对象,设计搭建了一套荧光检测系统。本文在设计检测系统中做了如下工作:1.本论文分析了上转换材料的发光机制和特点。之后基于上转换发光效率较低的特点,利用角锥棱镜的光学性质,设计了一套检测光路,能够在传统检测光路的基础上,增加从上转换荧光材料的另一端接收荧光的光路,并利用同轴多芯光纤从角锥棱镜两端同时接收荧光,提高了检测系统对荧光的收集率,从而提高对微弱荧光的检测效率。2.根据光电检测的基本理论,设计荧光检测的电路系统。在分析了各种光电传感器的基础上,选择硅光电倍增管来将荧光光子信号转换成电压值,并在分析了输出的电压信号和其中的噪音干扰的性质之后,设计了相应的低通滤波器和放大器来对电压信号进行滤波和放大,得到一个稳定可读的电压值。3.根据设计的光路和电路,对检测系统的每个元件进行使用需求分析,并根据分析结果,选择合适的元件,将包含光路、电路的检测系统搭建完毕。并通过具体的实验验证了双路荧光收集光路的可行性,同时设计了检测实验验证系统的线性度,证明了系统的可行性。准确检测上转换荧光是上转换材料具体应用的重要步骤,本论文的研究工作对于今后上转换在检测和成像等领域进一步的广泛应用有一定的实际意义和应用价值。


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