荧光寿命衰减曲线结合支持向量机的油种识别

作为一种重要检测手段, 主动荧光探测利用荧光寿命参数作为荧光探测的特征参数, 可以解决荧光强度易受 外界环境因素影响的问题。基于门控探测法测量荧光寿命的原理, 利用荧光寿命衰减曲线结合非线性最小二乘回归 拟合荧光寿命衰减函数来提取荧光平均寿命参数, 利用荧光寿命图谱绘制荧光物质的二维空间分布, 进而提出并实验 验证了结合支持向量机利用荧光寿命参数作为特征向量进行油种识别的方法。实验结果表明, 利用荧光平均寿命作 为参数, 激发区域中像素点荧光寿命值落入各自置信区间内的概率为 68% 以上, 结合支持向量机进行油种识别, 识别 概率在 77% 以上。利用荧光寿命参数进行油种识别具有可行性且具有良好的识别率, 同时结合支持向量机的识别方 法所需训练样本少, 因此利用荧光寿命衰减曲线结合支持向量机的油种识别方法有望为环境污染领域油种识别研究 提供另一种参考。     

光纤荧光传感器衰减寿命的加权对数拟合法

荧光寿命的检测是荧光光学传感器的核心内容，国际上尝试了多种方法来拟合这种理论上为单指数衰减信号的荧光衰减曲线。这些方法包括非线性函数标准拟合方法。即Levenburg-Marquardt方法，以及Prony方法、FFT方法，对数拟合法等等。为了克服在实际应用中发生的信号退化，需要在测量信号衰减寿命的同时测量信号的初始强度。文章介绍了一种加权的对数拟合法，经计算机仿真及实际数据测试均可以得到和Levenburg-Marquardt方法非常接近的结果，且拟合时间大大缩短，测量稳定性大大提高。仿真测试及具体实验测试结果显示了这种方法的有效性。该方法不仅与Levenburg-Marquardt方法的偏差曲线非常相似，而且实验测得的荧光寿命与Levenburg-Marquardt方法偏差在0．2％以内。     

荧光寿命分析法鉴别机油品种特征信息提取

由于机油的品种鉴别在环境监测、事故认定等领域有着重要的作用,结合非线性最小二乘法的荧光寿命衰减曲线提取技术,能解决不同机油混合后的分类识别问题。研究通过激光诱导荧光雷达系统,利用时间分辨荧光实验,采用非线性最小二乘法将荧光寿命衰减曲线按照不同指数拟合,从相关指数及残差分布确定最佳拟合曲线。实验结果表明,三种不同机油产品的荧光寿命衰减曲线按照不同指数衰减其拟合效果不同,选取各自最佳拟合曲线,按照合成规律可以拟合出不同机油的荧光平均寿命参数,通过误差分析可信赖程度在95%以上。当以所有激发区域内像素点的平均荧光寿命为中心,利用2倍标准差作为置信限,统计其中两种不同机油激发区域中像素点荧光寿命值落入各自置信区间内的概率,二者的概率分别为87%和68%。通过三种不同油品的对比试验,验证了利用荧光寿命分析法实现不同机油产品油种识别的可能性,并可通过荧光寿命成像判断不同油种的空间分布信息。荧光寿命分析法为机油产品油种鉴别、成分分析及检测空间分布提供了一种新途径。     

基于超短脉冲激光光谱技术诊断癌症的研究

目的:研究用于癌症诊断与治疗的光敏剂血卟啉(HPD)的超快光动力学过程;方法:采用超短脉冲激光光谱技术和皮秒时间相关单光子计数系统,测量经血卟啉培养的活体癌细胞与正常细胞的荧光光谱、荧光寿命特性及荧光峰值强度随时间变化曲线,并测量单一细胞内部不同位置的荧光寿命特性;结果:癌细胞样品在645nm处具有特有的光谱谱峰;癌细胞样品荧光寿命的快成分约150ps慢成分约1200ps,而正常细胞样品快成分约300ps慢成分约2500ps;癌细胞样品的荧光峰值强度经12小时衰减约10%,而正常细胞样品衰减约55%;在细胞内部荧光寿命300ps的快成分十分显著,且中心部位血卟啉浓度最高;结论:癌细胞与正常细胞的荧光光谱、荧光寿命特性及荧光峰值强度随时间变化曲线相差十分明显,反映了癌细胞与正常细胞对血卟啉亲和性有显著的差异;测量结果确认了荧光光谱技术诊断与治疗癌症的可行性,并对发展超短脉冲激光光谱技术早期诊断与治疗癌症具有重要的指导意义和临床应用价值。     

用时间分辨荧光光谱研究乙酸-水溶液的聚合特性

对284nm激发光照射不同体积百分比乙酸一水溶液的峰值荧光强度时间衰变曲线进行了实验测量,并检测了不同紫外光激励下334nm荧光强度随时间的衰变过程,将获得的荧光衰减动力学曲线采用指数拟合方法进行了解卷积处理,测试了相应的荧光寿命。分析了乙酸-水溶液中线状二聚物（LD）缔合结构的变化规律,计算了混合物质中不同组分的浓度...     

乙酸乙酯溶液的时间分辨荧光光谱研究

为了研究模拟白酒环境中乙酸乙酯荧光衰减的影响, 采用测得不同体积分数的乙酸乙酯乙醇水溶液的稳态及时间分辨荧光光谱结合量子化学计算的方法, 进行了实验测量和理论分析。结果表明, 乙酸乙酯的荧光峰值分别在407nm和431nm, 荧光寿命均约为1.4ns; 不同体积分数乙酸乙酯乙醇水溶液衰减过程中有两种荧光寿命, 其中短寿命成分为乙酸乙酯, 长寿命成分为乙酸乙酯和乙醇、水分子形成的多聚体结构; 多聚体结构中分子间相互作用使得乙酸乙酯的平面性提高, 这有利于辐射跃迁; 水分子通过氢键和范德华力连接乙酸乙酯和乙醇的二聚体形成层状结构, 阻碍了荧光体的运动, 从而减少非辐射跃迁, 使得荧光寿命延长。这一结果有助于丰富白酒中有机物的检测方法, 也为研究溶剂环境对分子构象及光谱特性变化提供了一定的帮助。     

Nd:GSGG激光晶体的光谱性能研究

用提拉法成功生长出了Nd3 :Gd3Sc2Ga3O12(Nd:GSGG)晶体,并对其光谱性能进行了研究.测量了晶体在400～2700 nm波段内的吸收光谱.用808 nm波长激发,测量了晶体的荧光光谱和荧光寿命,计算了晶体的发射截面.与Nd:GGG和Nd:YAG的光谱参数进行了比较.     

时间分辨荧光光谱中信噪比与测量精度的提高

建立了随机噪音的经验模型,并通过计算机模拟超短寿命的荧光衰减过程,研究了利用取样法测量时间分辨荧光光谱实验中实验参数的选取对实验结果的影响。结果表明,增大“门宽”可以提高信噪比,从而实现微弱荧光信号的测量;减小“延时”可以提高时间分辨率,即提高测量精度;选取不同的“门宽”时,测量结果中各个衰减组分初始荧光强度的比例关系会发生改变,并推导出测量值与实际值的对应关系,可以从测量结果反推出实际的比例。另外,测量了GaP样品的时间分辨荧光光谱,实验结果验证了所提出的随机噪音经验模型以及提高信噪比与测量精度的方法。并且利用该结论测量了LN:Er样品微弱荧光的时间分辨荧光光谱。     

荧光寿命的锁相检测技术研究

针对光纤荧光温度传感器中影响系统精用参考信号、用正弦信号来调制激励光源的锁相技术(PLD-AMSR)对荧光光纤温度传感器的荧光寿命进行检测,推导出测量荧光寿命的数学模型.该方法对激励光泄露有抑制作用,使测量精度有了显著提高.实验表明,该方法是有效的,达到了系统要求.     

Nd：YAG多晶透明陶瓷的光谱性质

为了研究Nd:YAG多晶透明陶瓷作为激光增益介质的可能性,测量了掺杂原子数分数为1%的Nd:YAG多晶透明陶瓷的吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命等光学参量,并和Nd:YAG单晶进行了比较。测量结果表明,Nd:YAG多晶透明陶瓷作为激光增益介质具有极大的潜力。     

基于U形塑料光纤的氧气传感器

报道了一种基于荧光猝灭原理的光纤氧气传感器.采用塑料光纤作为传感和传光元件进行氧气传感,传感头制成U形.以邻菲咯啉钌作为荧光标记物,用溶胶-凝胶法制备敏感材料.采用相移法来实现对荧光寿命的测定.测量了不同弯曲半径传感头对氧气传感的灵敏度,发现当U形光纤的弯曲半径较小时系统的灵敏度较高.对荧光寿命和氧气浓度的关系进行了测量,发现二者呈哑线性关系,提出双荧光体模型解释这一实验现象.     

荧光寿命的锁相检测技术

荧光寿命作为荧光信号的本征参量,其精确测量对于荧光检测和分析技术具有非常重要的意义。根据荧光信号的特点和荧光寿命的定义,介绍了荧光寿命的锁相检测技术的原理,设计了基于锁相环电路的荧光寿命检测系统,并将该系统用于荧光法溶解氧测量,实验结果表明,荧光寿命的测量值与实际值相对误差小于1.5%,系统响应时间小于60s,可实现荧光寿命的高精度实时监测。     

基于时间分辨荧光各向异性成像的罗丹明B溶液粘度特性研究

基于时间分辨荧光各向异性成像技术,利用激光扫 描共聚焦显微镜耦合时间相关单光子计数系统,对不同浓度甘油及不同浓度蔗糖的罗丹明B 溶液粘度的荧光各向异性进行了测量。实验表明,随着溶液浓度增大,荧光偏振值和粘度都 相应增大,而荧光寿命与溶液微环境的粘度成反比。据此,基于荧光分子各向异性的产生原 理,给出了荧光团在转动过程中旋转弛豫时间与旋转相关时间的定量关系。它表明时间分 辨荧光各向异性检测可用于微环境粘度的检测和源自细胞内粘度变化导致的机体某些疾病或 机能失调的诊断。     

利用基于扫描相机的荧光寿命成像显微技术研究细胞周期

利用基于扫描相机的荧光寿命成像显微系统,以细胞周期为模型,研究转染绿色荧光蛋白的HeLa细胞的荧光寿命。结果表明,处于周期内不同进程的细胞的荧光寿命为2.50~3.00 ns。处于分裂期的细胞的荧光寿命在1 h内从2.86 ns下降到2.82 ns;在DNA合成前期的8 h内,荧光寿命从2.82 ns下降到2.78 ns。荧光寿命的差异反映了细胞周期中核浆内大分子浓度的变化,对了解细胞周期的分子机制有一定的意义。     

NO分子A2∑(v′＝1)→X2∏(v＂＝1～11)跃迁的激光诱导荧光光谱

用Nd:YAG激光器泵浦光学参量发生放大器做激发源,利用激光诱导荧光光谱技术得到NO分子在200～370 nm范围内的荧光光谱,谱线峰值归属于A2∑(v′＝1)→X2∏(v＂＝1,3～11)跃迁,用最小二乘法拟合获得NO分子X2∏态振动常数,计算出平衡位置的力常数k.通过测量NO分子在不同气压下A2∑→X2∏跃迁的时间分辨谱,得到A2∑(v′＝1)态的自然寿命为180 ns.结果可为用激光诱导荧光光谱技术探测大气污染物NO分子提供理论及实验参考.     

新型红外激光染料的激光和荧光特性

图1是HR-101吸收光谱和荧光光谱,可以看到吸收谱与荧光谱主要部分是镜像对称的,而且有交迭,说明染料有自吸收,可以通过浓度和光程长度改变使得调谐范围朝长波移动。其它几种染料的吸收谱和荧光谱列于表1。 荧光量子效率用声光谱技术可作绝对测量。对新激光染料的测量结果列于表2。用氮分子激光作激发源,用宽带示波器和PIN管测得的染料荧光寿命也列于表2。     

油类产品的激光荧光光谱测量

利用紫外脉冲激光和光电倍增管相结合测量油类产品激光诱导荧光的光谱特性和时间特性，分析了荧光光谱的产生，给出了时间分辨荧光光谱的测量，实际测量了几种油产品的时间分辨荧光的光谱分布和荧光寿命，测得的荧光光谱分布结果和其他方法测量结果相同。     

荧光寿命成像显微的频域零差法测量及数据处理

介绍了一种实现荧光寿命成像显微技术（FLIM）的频域零差法，并改进了测量数据的逐点分析法，设计了相应的数据处理软件．通过对模拟数据的处理表明，完全满足FLIM数据处理的要求。