一种时间分辨荧光-拉曼同步测试系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种时间分辨荧光

【技术实现步骤摘要】
一种时间分辨荧光
‑
拉曼同步测试系统


[0001]本技术属时间分辨光谱
，具体涉及飞秒激光的荧光
‑
拉曼同步测试系统。

技术介绍

[0002]光合作用和细胞呼吸等生物反应过程中的电子转移过程是生命科学领域重要科学问题之一。生物体系电子转移涉及的区域小，时间尺度短，适用的研究方法包括瞬态荧光、瞬态拉曼等谱学方法。瞬态荧光技术时间分辨率接近30飞秒，由于探测无背景的荧光，灵敏度高、时间尺度宽，通过探测研究对象的电子能态受到光子激发后的荧光信号，分析电子能态随时间的演化规律，给出电子转移的动力学过程。时间分辨拉曼光谱技术的时间分辨率可以小于2皮秒，探测研究对象的微小振动能级受激后拉曼信号随时间的变化过程，分析不同时刻下拉曼信号的强度、峰位等特性，结合理论模拟给出研究对象在电荷转移过程中的结构演化规律。目前两种技术已广泛应用于电子能态变化和振动能级规律的测试当中。
[0003]时间分辨荧光技术只能给出电子能态的演化规律，瞬态拉曼技术只能给出结构变化的过程，而动力学过程中电子能态和生色团的结构相互影响同时变化。瞬态荧光技术和瞬态拉曼技术的光谱探测相结合，可以在复杂生物反应过程中同步给出电子转移过程中电子能态和结构的演化规律，具有测量的非接触性、测量同步性、定量性、高时间分辨能力。
[0004]目前时间分辨拉曼光谱技术同瞬态荧光相结合的光谱测试装置未见报道的主要制约因素包括：第一、弱信号限制。拉曼光谱是一个弱信号过程，其信号强度大约只有荧光光谱的百万分之一。需要使其信号强度增强到与荧光光谱相当的水平，才可以在光学、光谱上进行同步分离测量；第二、弱信号增强。增强拉曼信号强度的方法包括共振拉曼光谱、相干反斯托克斯拉曼光谱和表面等离子体增强拉曼光谱。共振拉曼和荧光信号在频域上重叠，影响测量；泵浦相干反斯托克斯拉曼光谱技术光路十分复杂；瞬态表面等离子增强拉曼光谱在生物中的应用未见报道；第三、多信号竞争。同步测量体系中包括泵浦激发光、拉曼激发光、荧光散射信号、拉曼散射信号；需要利用偏振调控、频域分离等技术，避免诸多信号之间的竞争影响。

技术实现思路

[0005]本技术提供一种时间分辨荧光
‑
拉曼同步测试系统，用于对生命体系中电子转移过程中荧光信号和拉曼信号进行同步测试数据采集。
[0006]本技术采取的技术方案是：脉冲激光产生及调节部分、光镊光产生及荧光收集部分、拉曼光收集部分和探测部分置于同一光学平台上，光镊光产生及荧光收集部分和探测部分位于脉冲激光产生及调节部分的左方，探测部分位于光镊光产生及荧光收集部分的正后方，拉曼光收集部分位于光镊光产生及荧光收集部分和探测部分的左方，脉冲激光产生及调节部分与拉曼光收集部分通过全反镜三和全反镜七光路相连，脉冲激光产生及调
节部分与探测部分通过全反镜二汇合二向色镜一与全反镜八光路相连，光镊光产生及荧光收集部分与拉曼光收集部分通过陷光收集器信号输出端口与光谱仪信号输入端口电缆相连，光镊光产生及荧光收集部分与探测部分通过二向色镜二与二向色镜三光路相连，拉曼光收集部分与探测部分通过二向色镜三与全反镜五、二向色镜四与全反镜六光路相连。
[0007]本技术所述的脉冲激光产生及调节部分包括飞秒激光器、分束片一、飞秒光学参量放大器、斩波器一、二向色镜一、电控位移台一、分束片二、全反镜一、倍频带宽压缩器、皮秒光学参量放大器、全反镜二、全反镜三和电控位移台二，其中斩波器一设有输出端口，电控位移台一设有输出端口，电控位移台一设有输出端口；飞秒激光器、分束片一、分束片二和全反镜一自左至右顺序排列；分束片一、飞秒光学参量放大器、斩波器一和电控位移台一自前至后顺序排列，电控位移台一与二向色镜一光路相连；分束片二、倍频带宽压缩器和全反镜二自前至后顺序排列；全反镜一和电控位移台二自前至后顺序排列，电控位移台二与全反镜三光路相连；全反镜二和二向色镜一自右至左顺序排列。
[0008]本技术所述的光镊光产生及荧光收集部分包括光镊光产生装置、陷光收集器、声光调制器、斩波器二、全反镜四和二向色镜二，其中斩波器二、全反镜四和二向色镜二位于同一水平中心线上；光镊光产生装置、声光调制器和全反镜四位于同一水平中心线上，陷光收集器与二向色镜二位于同一水平中心线上。
[0009]本技术所述的拉曼光收集部分包括信号积分器、CCD相机、全反镜五、光谱仪、光电倍增管、带通滤光片、光阑、BBO晶体、全反镜六和全反镜七，其中带通滤光片、光阑、BBO晶体、全反镜六自前至后顺序排列、且位于同一水平中心线上，全反镜七与BBO晶体光路相连，信号积分器设有信号输出端口和信号输入端口，CCD相机设有数据输出端口和数据输入端口，光谱仪设有数据输出端口、数据输出端口和信号输入端口，光电倍增管设有信号输出端口，信号积分器信号输入端口和光电倍增管信号输出端口连接，CCD相机数据输入端口和光谱仪数据输出端口连接，光谱仪与光电倍增管机械连接。
[0010]本技术所述的探测部分包括二向色镜三、凸透镜一、样品台、凸透镜二、二向色镜四和全反镜八，其中二向色镜三、凸透镜一、样品台、凸透镜二、二向色镜四和全反镜八自前至后顺序排列，且位于同一水平中心线上。
[0011]本技术的优点是结构新颖，能实现生命体系中电子转移过程中荧光信号和拉曼信号的同步探测及数据采集，从电子能态和振动结构两方面同时入手研究电子转移过程中研究对象的演变规律。
附图说明
[0012]图1是本技术的结构示意图。
具体实施方式
[0013]如图1所示，脉冲激光产生及调节部分Ⅰ、光镊光产生及荧光收集部分Ⅱ、拉曼光收集部分Ⅲ和探测部分Ⅳ置于同一光学平台上，光镊光产生及荧光收集部分Ⅱ和探测部分Ⅳ位于脉冲激光产生及调节部分Ⅰ的左方，探测部分Ⅳ位于光镊光产生及荧光收集部分Ⅱ的正后方，拉曼光收集部分Ⅲ位于光镊光产生及荧光收集部分Ⅱ和探测部分Ⅳ的左方，脉冲激光产生及调节部分Ⅰ与拉曼光收集部分Ⅲ通过全反镜三12和全反镜七31 光路相连，脉冲
激光产生及调节部分Ⅰ与探测部分Ⅳ通过全反镜二11汇合二向色镜一 5与全反镜八14光路相连，光镊光产生及荧光收集部分Ⅱ与拉曼光收集部分Ⅲ通过陷光收集器21信号输出端口r与光谱仪18信号输入端口q电缆相连，光镊光产生及荧光收集部分Ⅱ与探测部分Ⅳ通过二向色镜二25与二向色镜三26光路相连，拉曼光收集部分Ⅲ与探测部分Ⅳ通过二向色镜三26与全反镜五17、二向色镜四35与全反镜六30光路相连。
[0014]所述的脉冲激光产生及调节部分Ⅰ包括飞秒激光器1、分束片一2、飞秒光学参量放大器3、斩波器一4、二向色镜一5、电控位移台一6、分束片二7、全反镜一8、倍频带宽压缩器9、皮秒光学参量放大器10、全反镜二11、全反镜三12和电控位移台二 13，其中斩波器一4设有输出端口a，电控位移台一6设有输出端口b，电控位移台一 13设有输出端口c；飞秒激光器1、分束片一2、分束片二7和全反镜一8自左至右顺序排列；分束片一2、飞秒光学参量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种时间分辨荧光
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拉曼同步测试系统，其特征在于：脉冲激光产生及调节部分、光镊光产生及荧光收集部分、拉曼光收集部分和探测部分置于同一光学平台上，光镊光产生及荧光收集部分和探测部分位于脉冲激光产生及调节部分的左方，探测部分位于光镊光产生及荧光收集部分的正后方，拉曼光收集部分位于光镊光产生及荧光收集部分和探测部分的左方，脉冲激光产生及调节部分与拉曼光收集部分通过全反镜三和全反镜七光路相连，脉冲激光产生及调节部分与探测部分通过全反镜二汇合二向色镜一与全反镜八光路相连，光镊光产生及荧光收集部分与拉曼光收集部分通过陷光收集器信号输出端口与光谱仪信号输入端口电缆相连，光镊光产生及荧光收集部分与探测部分通过二向色镜二与二向色镜三光路相连，拉曼光收集部分与探测部分通过二向色镜三与全反镜五、二向色镜四与全反镜六光路相连。2.根据权利要求1所述的一种时间分辨荧光
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拉曼同步测试系统，其特征在于：所述的脉冲激光产生及调节部分包括飞秒激光器、分束片一、飞秒光学参量放大器、斩波器一、二向色镜一、电控位移台一、分束片二、全反镜一、倍频带宽压缩器、皮秒光学参量放大器、全反镜二、全反镜三和电控位移台二，其中斩波器一设有输出端口，电控位移台一设有输出端口，电控位移台一设有输出端口；飞秒激光器、分束片一、分束片二和全反镜一自左至右顺序排列；分束片一、飞秒光学参量放大器、斩波器一和电控位移台一自前至后顺序排列，电控位移台一与二向色镜一光路相连；分束片二、倍频带宽压缩器和全反镜二自前至后顺序排列；全反镜一和电控位移台二自前至后顺序排...

【专利技术属性】
技术研发人员：王英惠，娄雪，迟晓春，赵冰，张汉壮，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：