微流道中消逝场激励的荧光光源研究

发布时间：2019-10-03 10:28

【摘要】：将石英裸光纤植入聚二甲基硅氧烷(PDMS)基片的微流道中,采用沿光纤轴向光激励、消逝场激励染料分子的方式,在基片微流道中获得均匀的荧光辐射。实验发现,在激励光强确定的条件下,荧光辐射的强度与染料溶液的浓度呈线性正相关关系,而与包层溶液的折射率呈非线性正相关的关系。用消逝波激励荧光的辐射理论,很好地解释了实验结果。
【图文】：

实验装置图,光纤轴

度在θｃ１至θｃ２－θｃ１范围内的光线进入染料包层溶液后不能继续在光纤界面以全反射方式传播而折射到包层溶液中。设光纤半径为ｒ，则Ｌ０＝２ｒｔａｎθｃ２，以ｎ２＝１．４３２计算，得Ｌ０≈１．０ｍｍ。因此，为了减弱折射光对实验的影响，在激励光进入微流道前，在光路中加入毛细管Ｃ（直径Ｄ＝３００μｍ），并在Ｃ内注入和微流道中相同浓度和折射率的包层染料溶液，滤去在微流道中不满足全反射条件的激励光。为方便实验，取毛细管的长度为２ｃｍ。图２实验装置图Ｆｉｇ．２Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｅｔｕｐ３．２实验３．２．１荧光沿光纤轴向的分布图３是在激励功率为２０ｍＷ，染料浓度Ｎ＝０．０１ｍｍｏｌ／Ｌ和溶液折射率ｎ２＝１．３６１时Ｒｈｏｄａｍｉｎｅ６Ｇ的荧光强度分布。图３（ａ）是荧光沿光纤轴向辐射的实物图，图３（ｂ）、（ｃ）分别是荧光沿光纤轴向不同位置处的荧光光谱和荧光辐射强度的分布。由图３可知，采用沿光纤轴向激励光的消逝场激励染料分子的方式，可以获得沿光纤轴向较长范围的荧光辐射；由于激励光的消逝场在光纤周围是均匀分布的，所以荧光辐射在光纤周围也是均匀分布的；通过选择适当的包层溶液折射率以及染料浓度可以获得沿光纤轴向接近均匀的荧光辐射。下面主要讨论在Ｚ＝０ｍｍ处ＰＤＭＳ芯片微流通道内包层染料浓度及溶液折射率对荧光辐射强度的影响。图３（ａ）荧光沿光纤轴向辐射实物图；（ｂ）荧光沿光纤轴向的光谱；（ｃ）荧光沿光纤轴向的强度分布Ｆｉｇ．３（ａ）Ｐｉｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｆｌｕｏｒ

光纤轴,荧光,强度分布,实物

Ｌ０＝２ｒｔａｎθｃ２，以ｎ２＝１．４３２计算，得Ｌ０≈１．０ｍｍ。因此，为了减弱折射光对实验的影响，在激励光进入微流道前，在光路中加入毛细管Ｃ（直径Ｄ＝３００μｍ），并在Ｃ内注入和微流道中相同浓度和折射率的包层染料溶液，滤去在微流道中不满足全反射条件的激励光。为方便实验，取毛细管的长度为２ｃｍ。图２实验装置图Ｆｉｇ．２Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｅｔｕｐ３．２实验３．２．１荧光沿光纤轴向的分布图３是在激励功率为２０ｍＷ，染料浓度Ｎ＝０．０１ｍｍｏｌ／Ｌ和溶液折射率ｎ２＝１．３６１时Ｒｈｏｄａｍｉｎｅ６Ｇ的荧光强度分布。图３（ａ）是荧光沿光纤轴向辐射的实物图，图３（ｂ）、（ｃ）分别是荧光沿光纤轴向不同位置处的荧光光谱和荧光辐射强度的分布。由图３可知，，采用沿光纤轴向激励光的消逝场激励染料分子的方式，可以获得沿光纤轴向较长范围的荧光辐射；由于激励光的消逝场在光纤周围是均匀分布的，所以荧光辐射在光纤周围也是均匀分布的；通过选择适当的包层溶液折射率以及染料浓度可以获得沿光纤轴向接近均匀的荧光辐射。下面主要讨论在Ｚ＝０ｍｍ处ＰＤＭＳ芯片微流通道内包层染料浓度及溶液折射率对荧光辐射强度的影响。图３（ａ）荧光沿光纤轴向辐射实物图；（ｂ）荧光沿光纤轴向的光谱；（ｃ）荧光沿光纤轴向的强度分布Ｆｉｇ．３（ａ）Ｐｉｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｅｍｉｓｓｉｏｎａｌｏｎｇｔｈｅｆｉｂｅｒａｘｉｓ；（ｂ）ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｓｐｅｃｔｒａａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｏｓｉｔｉｏ
【作者单位】：云南大学物理系;
【基金】：国家自然科学基金(11404282,61465014,61465015) 中科院西部之光人才培养项目云南大学中青年骨干教师培养项目
【分类号】：TN492

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