【摘要】 表征荧光物种的一种常用方法是记录激发-发射图。为

由于超分辨荧光显微镜在生物医学研究中的发展获得了诺贝尔奖，荧光技术最近受到了极大的关注[1]。事实上，它们是跨学科中使用最广泛的分析方法之一。应用实例包括从化学和生物化学中的分子相互作用的研究，到工程中流动现象的可视化，再到医学和生物学中的分子标记。然而，在进行实验之前，必须选择合适的荧光物种并对其进行表征。在某些情况下，该物种可能在感兴趣的系统中自然存在，而在其他情况下，必须添加荧光示踪剂或荧光团标签。

 

表征荧光物种的一种常用方法是记录激发-发射图。为此，系统地改变激发波长，并记录每次设置的发射光谱。大多数商用荧光光谱仪通过用单色器扫描激发光谱和发射光谱来完成这一任务。氙灯通常用作辐射源，单色仪一次选择一个特定的激发波长。在这个固定的激发波长，发射光谱被另一个装有光电探测器的单色仪扫描。这种方法准确，灵敏度高，但不能快速筛选。举个例子，如果以激发光谱范围为50nm，发射光谱范围为100nm，两侧分辨率为1nm的地图为目标，则需要连续测量5000个单独的数据点。测量时每个数据点的时间不会明显短于一秒。

 

因此，根据所需的光谱范围和激发和发射端测量间隔，荧光物种的综合表征可能需要几分钟到几小时。此外，对分子的光催化反应等快速瞬态现象的全面研究也是不可能的。这需要在几秒钟甚至更快的时间内完成激发-发射映射。为了加快数据采集速度，可以用光谱仪记录全发射光谱，其中所有发射波长同时在相机芯片上检测。这种方法明显更快，但仍然需要对激发波长进行逐步扫描。

 

图1. 实验iXM设置示意图[1]

 

作为概念验证，在荧光染料的水溶液中进行了实验。图1以示意图的方式说明了该设置。超连续光源的光束通过一个600 mm−1沟槽的透射光栅，一阶衍射光被一个50mm焦距的消色差透镜收集。经过该透镜后，分散的辐射在垂直方向上准直，同时在水平方向上聚焦，使其在装有样品的试管内形成薄的光片。图2显示了用放置在样品位置的名片记录的图像。纵轴表示沿照射线的空间分布，而横轴表示摄谱仪中的光谱色散。因此，观察到一条倾斜的线。其强度分布图反映了光源的光谱功率分布。总之，所提出的一种利用超连续介质的辐射快速表征荧光物质激发-发射矩阵的先进方法，传统的荧光光谱仪扫描激发和发射波长，导致采集时间很长，与之相比，iXM技术可以在不到一秒的时间内瞬间记录整个地图。

 

图2. 实验原始数据[1]

 

[1] Johannes Kiefer 2017 Meas. Sci. Technol. 28 067001.

 

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