基于上转换材料的激光诱导荧光检测系统

发布时间：2017-09-14 06:37

  本文关键词：基于上转换材料的激光诱导荧光检测系统

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【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。
【关键词】：上转换 荧光检测 角锥棱镜 硅光电倍增管
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH74;TB302
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 绪论16-22
• 1.0 上转换荧光材料简介16
• 1.1 上转换荧光材料在生物医学领域的应用16-18
• 1.1.1 生物成像16-18
• 1.1.2 生物检测18
• 1.2 上转换荧光检测的方法18-20
• 1.3 本课题研究意义和目的20
• 1.4 本文的研究内容和论文结构20-22
• 第二章 理论背景分析22-27
• 2.1 上转换荧光材料介绍22-24
• 2.1.1 上转换荧光材料的组成22
• 2.1.2 上转换荧光材料的发光机制22-24
• 2.2 上转换荧光分析法24-25
• 2.2.1 直接测定法24
• 2.2.2 间接测定法24-25
• 2.2.3 适用于上转换荧光材料的分析方法25
• 2.3 上转换材料NaYF_4：Er,Yb及其性质25-26
• 2.3.1 NaYF_4：Er,Yb的组成25
• 2.3.2 NaYF_4：Er,Yb的发光光谱25-26
• 2.3.3 影响NaYF_4：Er,Yb发光强度的因素26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 检测光路的设计27-44
• 3.1 光路设计的原则27
• 3.2 常见的荧光检测光路27-30
• 3.2.1 引入光纤的光路30
• 3.3 检测光路设计30-32
• 3.3.1 激发光路31
• 3.3.2 接收光路31
• 3.3.3 传输光路31-32
• 3.4 激发光源的选择32-34
• 3.4.1 激发光源选择的依据32-33
• 3.4.2 MDL-Ⅲ-980-1W激光器33-34
• 3.5 给样方式的选择34-38
• 3.5.1 常见的给样方式34-37
• 3.5.2 系统选择的给样方式37-38
• 3.6 光学元件的选择38-42
• 3.6.1 光纤38-39
• 3.6.2 光纤准直镜39
• 3.6.3 向色滤光片39-40
• 3.6.4 凸透镜40
• 3.6.5 可见光滤光片40-41
• 3.6.6 角锥棱镜41-42
• 3.6.7 光学平板和光学元件支架42
• 3.7 系统搭建42
• 3.8 本章小结42-44
• 第四章 光电检测系统44-55
• 4.1 光电传感器的选择44-49
• 4.1.1 常见的光电传感器44-46
• 4.1.2 系统选用的光电传感器46-49
• 4.2 滤波器的选择49-53
• 4.2.1 噪声分析及滤波要求49-50
• 4.2.2 常见滤波器的种类50-51
• 4.2.3 滤波器的选择51-52
• 4.2.4 有源滤波器UAF4252-53
• 4.2.5 滤波器的滤波效果53
• 4.3 放大电路的选择53-54
• 4.4 电源模块54
• 4.5 连接电路54
• 4.6 本章小结54-55
• 第五章 实验与分析55-62
• 5.1 实验材料与设备55
• 5.2 检测样品的配置55
• 5.3 实验操作流程55-57
• 5.3.1 校准光路55-56
• 5.3.2 取样方法56
• 5.3.3 样品检测流程56-57
• 5.4 系统检验实验及结果57-61
• 5.4.1 双路荧光接收检验57-58
• 5.4.2 系统线性度检验58-61
• 5.5 本章小结61-62
• 第六章 总结与展望62-65
• 6.1 论文总结62
• 6.2 展望62-65
• 参考文献65-68
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况68

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