时间分辨荧光光谱探测

有别于稳态荧光，瞬态荧光主要通过脉冲光源、快速探测器获取样品由激发态回迁到稳态的弛豫时间，通俗的说就是样品的寿命。在光路上与稳态荧光基本一致。根据样品本身的不同特性其寿命分布可以从飞秒，皮秒，纳秒，甚至到微秒量级。同时，针对不同的样品寿命，测试方法也会随之改变，相对应的测试方法有荧光上转换(Up-conversion)，时间相关单光子计数(Time-Correlated Single Photon Counting)。

技术原理

激光器发出的脉冲经过光路激发样品，同时也经过延迟线延迟的本征脉冲光进入到光电探测器，对脉冲进行统计，经过激发的荧光返回探测器后，计算光程，通过对ICMOS相机的门控开启，可以对样品完成PS量级的荧光光谱探测。

高速电路的在时间响应和分辨率上的要求转而由相对容易的相机门控延时开启来完成(1ns光程=0.3m，1ps光程=0.3mm)，而百微米的机械移动实现起来相对容易很多；通过对像增强器的延时开启从而轻松达到ps，甚至十几fs的时间分辨率。

ICMOS是在CMOS前面加了增强器，这个增强器不但可以倍增信号，更重要的是可以做门宽控制，可以只让一段很短的光信号入射到CCD面上，从而获得相对于触发时刻的某一段时间的光谱。同时，门宽信号在同步扫描过样品发光的过程中，得到了不同时刻的瞬态光谱，顺序排列后就是时间分辨的光谱。ICCD获取TRES的速度要远远快于TCSPC的采集速度。

单光子计数

单光子计数(TCSPC)实现了从百pS级的瞬态测试，相对于荧光上转换的测试方法，TCSPC对数据的获取完全依赖快速探测器和高速电路。其实验构想非常便于理解：用统计的方法计算样品受激后发出的第一个(也是唯一的一个)光子与激发光之间的时间差，也就是上图的Tstart(激发时刻)与Tstop(发光时刻)的时间差。由于对于Stop信号的要求，所以TCSPC一般需要高重复频率的光源作为激发源，其重复至少要在KHz以上，多数的光源都会达到MHz量级；同时，在一般情况下还要对Stop信号做数量上的控制；尽量满足在一个激发周期内，样品产生且只产生一个光子的有效荧光信号，避免光子对的出现。

TCSPC和MCS都是针对特定的发射波长得到的荧光动力学衰减曲线，后续的数据处理主要是寿命拟合，得到样品在某个发射波长下的寿命。

相对于大多数的样品，其在不同发射波长下的寿命是相同，只是荧光的发光强弱有区别；从另一个方面解释，可以认为这种样品稳态光谱的形貌与瞬态光谱的形貌是一致的。瞬态光谱，一般是指某个时刻的荧光光谱，N多条不同时段的瞬态光谱顺序排列就组合成了时间分辨的光谱。

•系统实测数据

1、纯水拉曼信噪比实测数据，SNR ≥ 10000:1。样品：纯水

2.Anthracene实测数据。样品：Anthracene溶剂Ludox 散射体