[实用新型]一种时间分辨荧光-拉曼同步测试系统

说明书

本实用新型涉及一种时间分辨荧光‑拉曼同步测试系统，属于时间分辨光谱技术领域。脉冲激光产生及调节部分、光镊光产生及荧光收集部分、拉曼光收集部分和探测部分置于同一光学平台上，光镊光产生及荧光收集部分和探测部分位于脉冲激光产生及调节部分的左方，探测部分位于光镊光产生及荧光收集部分的正后方，拉曼光收集部分位于光镊光产生及荧光收集部分和探测部分的左方，相互间通过光路或电缆连接。优点是结构新颖，能实现生命体系中电子转移过程中荧光信号和拉曼信号的同步探测及数据采集，从电子能态和振动结构两方面同时入手研究电子转移过程中研究对象的演变规律。

技术领域

本实用新型属时间分辨光谱技术领域，具体涉及飞秒激光的荧光-拉曼同步测试系统。

背景技术

光合作用和细胞呼吸等生物反应过程中的电子转移过程是生命科学领域重要科学问题之一。生物体系电子转移涉及的区域小，时间尺度短，适用的研究方法包括瞬态荧光、瞬态拉曼等谱学方法。瞬态荧光技术时间分辨率接近30飞秒，由于探测无背景的荧光，灵敏度高、时间尺度宽，通过探测研究对象的电子能态受到光子激发后的荧光信号，分析电子能态随时间的演化规律，给出电子转移的动力学过程。时间分辨拉曼光谱技术的时间分辨率可以小于2皮秒，探测研究对象的微小振动能级受激后拉曼信号随时间的变化过程，分析不同时刻下拉曼信号的强度、峰位等特性，结合理论模拟给出研究对象在电荷转移过程中的结构演化规律。目前两种技术已广泛应用于电子能态变化和振动能级规律的测试当中。

时间分辨荧光技术只能给出电子能态的演化规律，瞬态拉曼技术只能给出结构变化的过程，而动力学过程中电子能态和生色团的结构相互影响同时变化。瞬态荧光技术和瞬态拉曼技术的光谱探测相结合，可以在复杂生物反应过程中同步给出电子转移过程中电子能态和结构的演化规律，具有测量的非接触性、测量同步性、定量性、高时间分辨能力。

目前时间分辨拉曼光谱技术同瞬态荧光相结合的光谱测试装置未见报道的主要制约因素包括：第一、弱信号限制。拉曼光谱是一个弱信号过程，其信号强度大约只有荧光光谱的百万分之一。需要使其信号强度增强到与荧光光谱相当的水平，才可以在光学、光谱上进行同步分离测量；第二、弱信号增强。增强拉曼信号强度的方法包括共振拉曼光谱、相干反斯托克斯拉曼光谱和表面等离子体增强拉曼光谱。共振拉曼和荧光信号在频域上重叠，影响测量；泵浦相干反斯托克斯拉曼光谱技术光路十分复杂；瞬态表面等离子增强拉曼光谱在生物中的应用未见报道；第三、多信号竞争。同步测量体系中包括泵浦激发光、拉曼激发光、荧光散射信号、拉曼散射信号；需要利用偏振调控、频域分离等技术，避免诸多信号之间的竞争影响。

发明内容

本实用新型提供一种时间分辨荧光-拉曼同步测试系统，用于对生命体系中电子转移过程中荧光信号和拉曼信号进行同步测试数据采集。

本实用新型采取的技术方案是：脉冲激光产生及调节部分、光镊光产生及荧光收集部分、拉曼光收集部分和探测部分置于同一光学平台上，光镊光产生及荧光收集部分和探测部分位于脉冲激光产生及调节部分的左方，探测部分位于光镊光产生及荧光收集部分的正后方，拉曼光收集部分位于光镊光产生及荧光收集部分和探测部分的左方，脉冲激光产生及调节部分与拉曼光收集部分通过全反镜三和全反镜七光路相连，脉冲激光产生及调节部分与探测部分通过全反镜二汇合二向色镜一与全反镜八光路相连，光镊光产生及荧光收集部分与拉曼光收集部分通过陷光收集器信号输出端口与光谱仪信号输入端口电缆相连，光镊光产生及荧光收集部分与探测部分通过二向色镜二与二向色镜三光路相连，拉曼光收集部分与探测部分通过二向色镜三与全反镜五、二向色镜四与全反镜六光路相连。