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: Đánh giá ảnh hưởng công suất, tần số lặp lại laser kích thích phép đo thời gian sống huỳnh quang dung dịch 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: tổng số thời gian trung bình trạng thái kích thích sau mẫu kích thích - Thời gian sống phân tử trạng thái kích thích định nghĩa khoảng thời gian mà cường độ huỳnh quang giảm e lần so với cường độ ban đầu I(t): cường độ huỳnh quang thời điểm t, I(0): cường độ huỳnh quang thời điểm t=0, τ: thời gian sống huỳnh quang Ý nghĩa: Thời gian sống phân tử trạng thái kích thích thơng số động học quan trọng, đặc trưng cho phân tử môi trường cung cấp thông tin về: khả hấp thụ, phát xạ laser; biến đổi cấu trúc phân tử đặc biệt truyền lượng hai phân tử khác Cơ sở lí thuyết - Trong thực nghiệm, khơng thể quan sát độ tích lũy trạng thái kích thích quan sát thông qua cường độ phát xạ tương ứng - Nguyên tắc đo: ghi lại profile đường cong suy giảm theo thời gian cường độ tín hiệu Sự phân bố thời gian photon phát xạ 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 kỹ thuật lấy mẫu tương tự - Đo streak camera - Đo 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: trực tiếp đường suy giảm huỳnh quang mẫu - Thời gian sống huỳnh quang liên quan đến độ lệch pha tín hiệu kích thích tín hiệu huỳnh quang B Đo theo miền thời gian - Đo kỹ thuật lấy mẫu tương tự • Ưu điểm: nguyên lý đo đơn giản, rẻ tiền • Nhược điểm: Do đáp ứng đầu thu ADC nên đo mẫu có thời gian sống huỳnh quang cỡ ns - Đo streak camera • Ưu điểm: phù hợp thí nghiệm quang phổ phân giải thời gian • Nhược điểm: ngun lí, hệ thống phức tạp Phương pháp đếm đơn photon tương quan thời gian   kỹ thuật phổ biến phương pháp đo miền thời gian Có sẵn viện vật lý Ưu điểm: Ghi lại suy giảm nhanh cường độ huỳnh quang- khó khăn hệ điện tử thu tín hiệu Ghi lại tín hiệu huỳnh quang yếu Sơ đồ tổng quát hệ TCSPC • - Mẫu đo: CdTe: C=10^-3M, đỉnh phổ huỳnh quang 610nm - thời gian sống huỳnh quang dài Có sẵn có ứng dụng to lớn nhiều lĩnh vực quang điện tử, y sinh, thông tin lượng tử, … Mẫu đo: RhB:C= 10^-5M Đỉnh phổ huỳnh quang 580nm - RhB: thời gian sống huỳnh quang ngắn Rhodamine B sử dụng sinh học loại thuốc nhuộm nhuộm huỳnh quang, kết hợp với auramine O, vết auraminerhodamine để chứng minh sinh vật acid-nhanh chóng, đặc biệt Mycobacterium - Rhodamine B có sử dụng loại thuốc nhuộm laser • Laser: laser diode 405nm - tiết kiệm lượng, tuổi thọ cao, kích thước nhỏ, phát bước sóng ngắn, lượng cao - nhỏ thuận tiện Thực hiện: Thực đo mẫu CdTe: C=10^-3M, đỉnh 610nm RhB: C= 10^-5M, đỉnh 580nm Thay đổi công suất laser thay đổi điện nguồn nuôi Đo thời gian sống huỳnh quang tần số 12Mhz 4Mhz Sự phụ thuộc cống suất laser kích thích theo điện áp nguồn Điện thế(V) 10 11 12 13 14 15 16 Cơng suất(µW) 20 33 44 53 61 67 73 78 Sự phụ thuộc cống suất laser kích thích theo điện áp nguồn Hình xung laser điện nguồn 9V Hình xung laser điện nguồn 14V Sự phụ thuộc thời gian sống huỳnh quang CdTe vào cơng suất laser kích thích Cơng suất(µW) Thời gian sống(ns) 20 33 44 53 61 67 73 78 22.05088 22.08475 22.09377 22.10038 22.12112 22.16012 22.18997 22.21279 22.22413 Sự phụ thuộc thời gian sống huỳnh quang RhB vào công suất laser kích thích Cơng suất(µW) Thời gian sống(ns) 20 1.79169 1.80231 33 1.81169 44 1.81901 53 1.82657 61 1.83603 67 1.84129 73 1.84287 78 1.84382 Sự phụ thuộc thời gian sống huỳnh quang RhB CdTe vào tần số laser kích thích Hình phổ huỳnh quang CdTe bị kích thích laser tần số 4MhZ( bên trái) 12 MHz(bên phải) Hình phổ huỳnh quang RhB bị kích thích laser tần số 4MhZ( bên trái) 12 MHz(bên phải) Sự phụ thuộc thời gian sống huỳnh quang RhB CdTe vào tần số laser kích thích Thảo luận: • Về dạng xung laser theo công suất: xung bị rộng công suất ( nuôi laser) tăng tốc độ bơm tăng • Thời gian sống theo cơng suất: hiệu ứng nhiệt, dạng xung laser thay đổi nên gây sai khác thời gian sống • Thời gian sống theo tần số: - với tần số12 Mhz thời gian thu liệu nhanh gấp lần dùng 4Mhz - Với RhB có thời gian sống ngắn nên thích hợp với 4Mhz 12 Mhz - Với CdTe có thời gian sống dài nên dùng Mhz hợp lí Nếu dùng 12 Mhz CdTe có thời gian sống dài ( cỡ 22 ns) nên CdTe chưa kịp hồi phục trạng thái cân lại bị xung laser khác kích thích gây đường liệu bị dâng lên, thời gian sống bị đo sai Kết luận: Đã nắm vững kĩ thuật đo TCSPC, nguyên lí sơ đồ mạch laser Đã đo mẫu CdTe RhB với công suất tần số khác