一种荧光分析的标准光源制造技术

本发明专利技术提供了一种荧光分析的标准光源，该光源为具有至少一个色心的材料。由于色心具有各种环境下的光稳定性、化学惰性、生物兼容性以及不易擦除；发光强度为弱光，且可以通过色心数或色心浓度的调节达到从单个色心的单光子源到较强发光强度的较大范围的调节，便于对各种弱发光物体进行荧光强度的定量标定。因此，本申请以具有色心的材料作为荧光分析的标准光源，避免了在传统荧光分析中用于标定的标准光源发光不稳定，随时间衰减，对环境要求高等问题。本发明专利技术利用含有NV色心的纳米金刚石和人工制备的含有NV色心的金刚石块体两种材料为例，给出本发明专利技术提供的荧光分析的标准光源的上述优点。

【技术实现步骤摘要】
一种荧光分析的标准光源
本专利技术涉及荧光分析
，尤其涉及一种荧光分析的标准光源。
技术介绍
色心(colourcenter)是指透明晶体中由点缺陷、点缺陷对或点缺陷群捕获电子或空穴而构成的一种缺陷。它的存在引起附加的光吸收带，使晶体着色。这种吸收光波的基本单位，通称为色心。20世纪20年代R.坡耳对碱卤化合物晶体的色心性质进行实验研究，逐步发展并完善了测定色心结构的光谱及磁共振等技术，为色心物理学奠定了基础，开拓了这一领域。在1957年，COULSON,CA和KEARSLEY,MJ二人就对金刚石中的色心发光做过研究；到了1968年，NORRIS,CA研究了金刚石中色心发冷光的极化。从此金刚石中色心发光的研究也越来越多。如今，研究中使用最多的是金刚石色心即为NV色心(nitrogen-vacancycenter)。荧光分析是指利用某些物质在激发光照射下产生荧光的特性及其强度进行物质定性和定量的分析方法。1852年G.G.斯托克斯(G.G.Strokes)发现荧光，真正的荧光光谱测量则始于本世纪60年代。荧光定量分析常采用直接比较法，将试样与已知物质同时放在外光源下，根据它们所发荧光的性质、颜色和强度，鉴定它们是否含有同一荧光物质。某些物质在加入某种试剂后，其产物会产生荧光，也可采用同样方法鉴定。最常用的方法是用荧光分光光度计绘制试样的荧光激发光谱和荧光发射光谱，并与已知物质的这两种光谱进行比较，从而鉴定所含成分。荧光定量分析是先将已知的荧光物质配成不同浓度的标准溶液，用荧光分光光度计测量其在某一波长处的荧光强度并绘制标准曲线，而后在完全相同的条件下测量试样的荧光强度，由标准曲线查出待测物质的含量。70年代以来，荧光分析在仪器、方法和试剂等方面发展非常迅速，在环境监测中有着广泛的应用：借助于有机试剂进行荧光分析的无机元素已达60余种，分析灵敏度可达微克/升级，与原子吸收谱法相近，但光谱干扰少；荧光检测器与液相色谱仪联用，可对有机污染物进行定量分析，如水和废水统一监测方法中多环芳烃的测定及纸层荧光分析法测BaP等。而如今，传统的荧光分析在面对纳米量级的半导体材料、生物细胞组织、有机纳米材料时，以前常用的作为标准的光源经常会出现发光时间短、发光稳定性差、光源尺寸过大以及发光强度过高等问题。因此，用于荧光分析标定用的稳定的标准光源就十分必要，由此人们开始寻找新的用于荧光强度分析的光源物质。虽然有研究者已经寻找了一些用于荧光强度分析的新发光源，比如硫化物、锌化合物以及一些量子点，但是这些光源普遍还存在如下几个问题：1)发光不够稳定，发光持续时间短，一般在30分钟左右就不再发光；2)大多数发光源由化学方法合成，得到的荧光强度光源纯度不够高，发光波段不单一，且有一定的化学毒性，在一部分领域(如生物细胞等方向)使用困难；3)光源尺寸大，远大于需要定量标定的被测物质，导致被测物质不易被探测到；而在生物领域中，尺寸太大也不易进入细胞等组织内部，带来不便；4)光源位置不易固定，很容易受到外界干扰而被移动，或者擦除；5)光源发光强度过高，弱光的标定十分困难。因此，一种可以避免上述问题的用于荧光分析的标准光源方法亟待发现。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供荧光分析的标准光源，本申请提供的标准光源可用于荧光分析，且标准光源的稳定性好。有鉴于此，本申请提供了一种荧光分析的标准光源，包括：具有至少一个色心的材料。优选的，所述标准光源为单光子源。优选的，所述标准光源包括两个色心，每个色心存在于不同的材料中。优选的，所述材料为纳米尺寸的材料或块状材料。优选的，所述材料为纳米金刚石。优选的，所述色心为天然存在于材料中的色心或经过处理后存在于材料中的色心。优选的，所述处理的方法为离子注入法。优选的，所述离子注入法之前还包括包括一级处理；所述一级处理包括光刻工艺、等离子体刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺。优选的，所述离子注入法之后还包括二级处理，所述二级处理包括超声清洗和旋涂的整体处理、高温退火工艺、高温氧化工艺、等离子体刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺。本申请提供了荧光分析的标准光源，该标准光源包括具有至少一种色心的材料，由于色心具有在各种环境下的光稳定性，且发光强度为弱光，因此，本申请提供的标准光源避免了在传统荧光分析中，用于标定的标准光源发光不稳定，随时间衰减，对环境要求高等问题。附图说明图1为稀释的纳米金刚石颗粒悬浊液照片；图2为经硫酸处理并清洗的石英片表面照片；图3为经硫酸处理并清洗后的石英片局部放大照片；图4为在石英片上旋涂纳米金刚石悬浊液后的薄膜边界的照片；图5为单个纳米金刚石颗粒的荧光成像图(1M)；图6为单个纳米金刚石颗粒的荧光成像图(500k)；图7为在4×4μm范围内存在的单个纳米金刚石的荧光成像图；图8为实施例2制备的具有掩模图案的金刚石块体材料照片；图9为实施例2制备的具有掩模图案的金刚石块体材料局部放大照片；图10为实施例2制备的的金刚石块体材料表面照片；图11为10×10μm范围的金刚石块体材料的NV色心阵列荧光成像图；图12为5×5μm范围的金刚石块体材料的NV色心阵列荧光成像图；图13为实施例2制备的金刚石块体材料中单色心的荧光成像图；图14为实施例2制备的金刚石块体材料中双色心的荧光成像图；图15为实施例2制备的金刚石块体材料中多色心的荧光成像图；图16为实施例3旋涂过硫化镉纳米颗粒的金刚石片照片；图17为实施例3发光半导体硫化镉的荧光成像图；图18为实施例3NV色心与硫化镉的荧光成像图；图19为用于鉴定半导体或NV色心的连续波测量图；图20为荧光强度不同的色心随距离金刚石表面深度变化的荧光强度变化曲线。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。本专利技术实施例公开了一种荧光分析的标准光源，包括：具有至少一个色心的材料。本申请提供了一种荧光分析的标准光源，其为具有至少一个色心的材料。本申请主要利用色心自身的性质，使其可作为荧光分析的标准光源。本专利技术所述色心是从其内可以发射光子的任何光学激活的原子或空穴中心，包括经由发射单光子或多光子从激发态衰减而布置的原子或空穴中心。在实际进行荧光信号收集的过程中，荧光强度的单位以光子计数，k代表103个光子计数，M代表106个光子计数。在本申请中，所述标准光源可以为单光子源，也可以为多光子源。本申请所述具有至少一个色心的材料可以是某种材料中具有一个色心，也可以是某种材料中具有一个以上的色心，还可以是多种材料中的每种材料中至少具有一个色心；对此本申请均没有特别的限制。本专利技术中具有至少一个色心的材料典型的例子为具有金刚石结构，典型的是金刚石材料诸如金刚石单晶材料或金刚石多晶材料，其尺寸典型的是纳米量级的材料或毫米量级的块状材料。所述每一个色心典型的包括在金刚石材料中的杂质或多个杂质，例如，每个杂质可以是临近空穴的氮原子，形成氮-空穴(N-V)色心。本申请所述的具有至少一个色心的材料可以是天然具有色心的材料，例如具有色心的金刚石晶体，其可具有以下性质：单个纳米金刚石，且包含单个或多个NV色心；金刚石块体材料，其化学纯度很高，C12含量能够超过自然丰度更佳，通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种荧光分析的标准光源，其特征在于，包括：具有至少一个色心的材料。

【技术特征摘要】
1.一种荧光分析的标准光源，其特征在于，包括：具有至少一个色心的材料。2.根据权利要求1所述的标准光源，其特征在于，所述标准光源为单光子源。3.根据权利要求1所述的标准光源，其特征在于，所述标准光源包括两个色心，每个色心存在于不同的材料中。4.根据权利要求1所述的标准光源，其特征在于，所述材料为纳米尺寸的材料或块状材料。5.根据权利要求1所述的标准光源，其特征在于，所述材料为纳米金刚石。6.根据权利要求1所述的标准光源，其特征在于，所述色心为天然...

【专利技术属性】
技术研发人员：王冠中，张文龙，祝巍，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34