Đánh giá ảnh hưởng công suất, tần số lặp lại của laser kích thích trong phép đo thời gian sống huỳnh quang trong dung dịch và môi trường tế bào hạt Nano

Tên đề tài: số lặp lại của laser kích thích trong phép đo thời gian sống huỳnh quang trong dung dịch và môi trường tế bào hạt Nano.. Cơ sở lí thuyết- Thời gian sống huỳnh quang: là tổn

Tên đề tài:

số lặp lại của laser kích thích trong

phép đo thời gian sống huỳnh quang

trong dung dịch và môi trường tế bào hạt Nano

Học viên: Hoàng Thị Hải Yến

Nội dung

- Tổng quan

Cơ sở lí thuyết

- Thời gian sống huỳnh quang: là tổng số thời gian trung bình trên trạng thái kích thích sau khi mẫu được kích thích.

- Thời gian sống của các phân tử trên trạng thái kích thích được định nghĩa là khoảng thời gian

mà cường độ huỳnh quang giảm đi e lần so với cường độ ban đầu.

I(t): cường độ huỳnh quang tại thời điểm t,

I(0): cường độ huỳnh quang tại thời điểm t=0,

τ: thời gian sống huỳnh quang

Ý nghĩa: Thời gian sống của các phân tử trên trạng thái kích thích là một thông số động học

quan trọng, đặc trưng cho phân tử trong một môi trường và cung cấp những thông tin như về: khả năng hấp thụ, phát xạ và laser; sự biến đổi cấu trúc phân tử và đặc biệt trong sự truyền năng lượng giữa hai phân tử khác nhau

Cơ sở lí thuyết

- Trong thực nghiệm, chúng ta không thể quan sát được độ tích lũy trên trạng thái kích thích nhưng chúng ta có thể quan sát thông qua cường độ phát xạ tương ứng

- Nguyên tắc đo: ghi lại profile đường cong suy giảm theo thời gian của cường độ tín hiệu Sự phân bố thời gian của photon phát xạ chính là đường suy giảm cường độ phát quang

Các phương pháp đo thời gian sống huỳnh quang

A Đo theo miền tần số

B Đo theo miền thời gian

- Đo bằng kỹ thuật lấy mẫu tương tự

- Đo bằng streak camera

- Đo bằng kỹ thuật đếm đơn photon tương quan thời

gian(TCSPC)

A Đo theo miền tần số

• Ưu điểm: nguyên lý đo đơn giản

• Nhược điểm: không thể hiện trực tiếp đường suy giảm huỳnh quang của mẫu

- Thời gian sống huỳnh quang liên quan đến độ lệch pha của tín hiệu kích thích và tín hiệu huỳnh quang

B Đo theo miền thời gian

- Đo bằng kỹ thuật lấy mẫu tương tự

• Ưu điểm: nguyên lý đo đơn giản, rẻ tiền

• Nhược điểm: Do đáp ứng của đầu thu và ADC nên chỉ đo được các mẫu

có thời gian sống huỳnh quang cỡ ns.

- Đo bằng streak camera

• Ưu điểm: rất phù hợp trong các thí nghiệm quang phổ phân giải thời gian.

• Nhược điểm: nguyên lí, hệ thống phức tạp.

Phương pháp đếm đơn photon tương quan thời gian

- là một kỹ thuật phổ biến nhất trong phương pháp đo miền thời gian

Sơ đồ tổng quát của hệ TCSPC

Mẫu đo:

RhB:C= 10^-5M Đỉnh phổ huỳnh

quang 580nm

- RhB: thời gian sống huỳnh quang ngắn

- Rhodamine B được sử dụng trong sinh

học như một loại thuốc nhuộm nhuộm huỳnh quang, đôi khi kết hợp với auramine O, như các vết auramine-rhodamine để chứng minh sinh vật acid-nhanh chóng, đặc biệt là Mycobacterium

- Rhodamine B có khi được sử dụng như một loại thuốc nhuộm laser

• Laser: laser diode 405nm

- tiết kiệm năng lượng, tuổi thọ cao, kích thước nhỏ, phát

ra bước sóng ngắn, năng lượng cao.

- nhỏ và thuận tiện

Thực hiện:

1 Thực hiện đo trên 2 mẫu CdTe: C=10^-3M, đỉnh 610nm và RhB: C= 10^-5M, đỉnh 580nm

2 Thay đổi công suất laser bằng thay đổi điện thế nguồn nuôi

3 Đo thời gian sống huỳnh quang ở 2 tần số 12Mhz và 4Mhz

Sự phụ thuộc của cống suất laser kích thích theo điện áp nguồn

Sự phụ thuộc của cống suất laser kích thích theo điện áp

nguồn

Hình 1 xung laser khi điện thế nguồn 9V

Hình 2 xung laser khi điện thế nguồn 14V

Sự phụ thuộc của thời gian sống huỳnh quang CdTe vào

công suất laser kích thích

Thời gian sống(ns) 22.05088 22.08475 22.09377 22.10038 22.12112 22.16012 22.18997 22.21279 22.22413

Sự phụ thuộc của thời gian sống huỳnh quang RhB vào

công suất laser kích thích

Công suất(µW) 7 20 33 44 53 61 67 73 78 Thời gian sống(ns) 1.79169 1.80231 1.81169 1.81901 1.82657 1.83603 1.84129 1.84287 1.84382

Sự phụ thuộc của thời gian sống huỳnh quang RhB và CdTe vào tần số laser kích thích

Hình 3 phổ huỳnh quang CdTe khi bị kích thích bởi laser tần số 4MhZ( bên trái) và 12 MHz(bên phải).

Hình 4 phổ huỳnh quang RhB khi bị kích thích bởi laser tần số 4MhZ( bên trái) và 12

MHz(bên phải).

Sự phụ thuộc của thời gian sống huỳnh quang RhB và CdTe vào tần số laser kích thích

• Thời gian sống theo tần số:

- với tần số12 Mhz thì thời gian thu dữ liệu nhanh gấp 3 lần khi dùng 4Mhz.

- Với RhB có thời gian sống ngắn nên thích hợp với cả 4Mhz và 12 Mhz

- Với CdTe do có thời gian sống dài nên dùng 4 Mhz là hợp lí nhất Nếu dùng 12 Mhz thì do CdTe có thời gian sống dài ( cỡ 22 ns) nên khi CdTe chưa kịp hồi phục

về trạng thái cân bằng thì lại bị xung laser khác kích thích gây ra nền của đường dữ liệu bị dâng lên, thời gian sống có thể bị đo sai.