一種利用時(shí)間分辨熒光光譜表征物質(zhì)磁效應(yīng)的方法和裝置制造方法
【專利摘要】一種利用時(shí)間分辨熒光光譜表征物質(zhì)磁效應(yīng)的方法及裝置，該方法的步驟如下：（1）確定熒光光譜的激發(fā)波長(zhǎng)；（2）確定熒光檢測(cè)波長(zhǎng)；（3）放入樣品；（4）根據(jù)步驟（1）的測(cè)試結(jié)果，產(chǎn)生波長(zhǎng)為λex的脈沖激光；（5）利用脈沖激光激發(fā)磁敏物質(zhì)產(chǎn)生熒光；（6）熒光經(jīng)分光后被光電倍增管轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；（7）監(jiān)測(cè)脈沖激光信號(hào)和光電倍增管信號(hào)，得到樣品的時(shí)間分辨動(dòng)態(tài)熒光光譜；（8）調(diào)節(jié)磁場(chǎng)強(qiáng)度，重復(fù)上述步驟，得到一系列時(shí)間分辨動(dòng)態(tài)熒光光譜；（9）取出樣品，測(cè)量樣品位置處中心區(qū)域磁場(chǎng)強(qiáng)度；（10）對(duì)熒光曲線進(jìn)行多階擬合，并依據(jù)熒光壽命變化對(duì)磁效應(yīng)作出評(píng)價(jià)。該裝置用來實(shí)施上述方法。本發(fā)明具有原理簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、效果好等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種利用時(shí)間分辨熒光光譜表征物質(zhì)磁效應(yīng)的方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及到表征物質(zhì)磁效應(yīng)的【技術(shù)領(lǐng)域】，特指一種利用時(shí)間分辨熒光光譜表征物質(zhì)磁效應(yīng)的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]一切物質(zhì)都具有磁性，只不過不同物質(zhì)的磁性有很大的差異，有的物質(zhì)磁性強(qiáng)，有的物質(zhì)磁性弱。物質(zhì)的磁性將在其周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng)，因此又可以進(jìn)一步論斷，任何空間都存在著磁場(chǎng),只不過有的地方磁場(chǎng)強(qiáng)，有的地方磁場(chǎng)弱。這表明磁性和磁現(xiàn)象具有普遍性和極其豐富的內(nèi)涵。正因?yàn)槿绱?，磁性和磁現(xiàn)象得到極其廣泛的應(yīng)用。例如，生物磁效應(yīng)就是目前高新技術(shù)中活躍的領(lǐng)域之一。生物磁效應(yīng)是指不同的生物(如微生物、植物、動(dòng)物和人)及不同生物層次(如生物分子、細(xì)胞、組織和活體)在磁場(chǎng)的作用下所發(fā)生的不同程度的變化。根據(jù)磁場(chǎng)強(qiáng)度，將生物磁效應(yīng)分為強(qiáng)磁場(chǎng)效應(yīng)、地磁場(chǎng)效應(yīng)和極弱磁場(chǎng)效應(yīng)。高于0.lmT的屬于強(qiáng)磁場(chǎng)，低于ΙΟΟηΤ的屬于極弱磁場(chǎng)或近零磁場(chǎng)，介于其中的稱為地磁場(chǎng)。
[0003]表征物質(zhì)磁效應(yīng)的手段很多，但基本原則都是依據(jù)各種物理磁現(xiàn)象，比如利用霍爾效應(yīng)，測(cè)量導(dǎo)體中的垂直于磁場(chǎng)和電流方向的兩個(gè)端面之間電勢(shì)差隨外加磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化；利用磁阻效應(yīng)或巨磁阻效應(yīng)，測(cè)量金屬或半導(dǎo)體的電阻值隨外加磁場(chǎng)的變化；利用法拉第電磁感應(yīng)定律，首先用磁敏材料做成磁芯，在其表面纏繞線圈，然后往線圈中通上重復(fù)的脈沖電流，使磁芯磁化，測(cè)量斷開電流瞬間，線圈兩端的感應(yīng)電壓；利用巨磁阻效應(yīng)，通過阻抗分析儀測(cè)量不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下物質(zhì)的阻抗值；利用磁電效應(yīng)，測(cè)量外加不同電場(chǎng)強(qiáng)度下物質(zhì)的磁化強(qiáng)度Μ或不同外加磁場(chǎng)強(qiáng)度下物質(zhì)的電極化強(qiáng)度；利用磁致伸縮效應(yīng)，通過懸臂梁法表征不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下物質(zhì)的尺寸變化；利用壓磁效應(yīng)，測(cè)量不同壓力下物質(zhì)的磁導(dǎo)率μ ;利用磁光效應(yīng)，使一束偏振光通過磁敏介質(zhì)，然后在光束傳播方向施加外磁場(chǎng)，檢測(cè)光通過偏振面的旋轉(zhuǎn)角度；利用磁流變效應(yīng)，借助磁耦合動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀測(cè)試物質(zhì)在不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下的剪切模量和損耗因子。
[0004]但這些手段對(duì)生化樣品都不適用。近年來，雖有報(bào)道通過測(cè)量酶活性隨外加磁場(chǎng)度變化來表征酶的磁效應(yīng)，但耗時(shí)較長(zhǎng)、靈敏度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種原理簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、能夠利用時(shí)間分辨熒光光譜技術(shù)對(duì)蛋白及其他磁敏物質(zhì)的磁效應(yīng)進(jìn)行表征的方法及裝置，解決了不能檢測(cè)生化磁敏物質(zhì)對(duì)磁場(chǎng)的響應(yīng)問題。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]—種利用時(shí)間分辨熒光光譜表征物質(zhì)磁效應(yīng)的方法，其步驟如下:
[0008](1)確定熒光光譜的激發(fā)波長(zhǎng)；利用紫外/可見分光光度計(jì)測(cè)定樣品在200?800nm的吸收曲線，找到樣品最強(qiáng)特征吸收峰對(duì)應(yīng)峰位，即為被測(cè)樣品的最佳激發(fā)波長(zhǎng)，結(jié)合激光器工作條件確定實(shí)際激發(fā)波長(zhǎng)[0009](2)確定熒光檢測(cè)波長(zhǎng)；利用穩(wěn)態(tài)熒光光譜儀測(cè)定樣品在激發(fā)波長(zhǎng)λ ex作用下的穩(wěn)態(tài)熒光發(fā)射光譜曲線，找到最強(qiáng)發(fā)射峰對(duì)應(yīng)峰位，并參考樣品的特征熒光峰峰位，確定被測(cè)樣品的檢測(cè)波長(zhǎng)λΜ;
[0010](3)放入樣品；
[0011](4)根據(jù)步驟(1)的測(cè)試結(jié)果，通過脈沖激光器產(chǎn)生波長(zhǎng)為λ ex的脈沖激光；
[0012](5)利用步驟(4)產(chǎn)生的脈沖激光激發(fā)磁敏物質(zhì)產(chǎn)生熒光；
[0013](6)將單色儀波長(zhǎng)固定為λ ?，樣品被激發(fā)后發(fā)射的熒光經(jīng)單色儀分光后被光電倍增管轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；
[0014](7)監(jiān)測(cè)脈沖激光信號(hào)和光電倍增管信號(hào)，得到樣品的時(shí)間分辨動(dòng)態(tài)熒光光譜；
[0015](8)調(diào)節(jié)樣品位置中心區(qū)域磁場(chǎng)強(qiáng)度，重復(fù)上述步驟(4)~(7)操作，得到一系列時(shí)間分辨動(dòng)態(tài)熒光光譜；
[0016](9)取出樣品，利用磁力儀測(cè)量樣品位置處中心區(qū)域磁場(chǎng)強(qiáng)度；
[0017](10)按照下式對(duì)熒光曲線進(jìn)行多階擬合:
【權(quán)利要求】
1.一種利用時(shí)間分辨熒光光譜表征物質(zhì)磁效應(yīng)的方法，其步驟如下:(1)確定熒光光譜的激發(fā)波長(zhǎng)；利用紫外/可見分光光度計(jì)測(cè)定樣品在200~800nm的吸收曲線，找到樣品最強(qiáng)特征吸收峰對(duì)應(yīng)峰位，即為被測(cè)樣品的最佳激發(fā)波長(zhǎng)，結(jié)合激光器工作條件確定實(shí)際激發(fā)波長(zhǎng)λ ex ；(2)確定熒光檢測(cè)波長(zhǎng)；利用穩(wěn)態(tài)熒光光譜儀測(cè)定樣品在激發(fā)波長(zhǎng)λex作用下的穩(wěn)態(tài)熒光發(fā)射光譜曲線，找到最強(qiáng)發(fā)射峰對(duì)應(yīng)峰位，并參考樣品的特征熒光峰峰位，確定被測(cè)樣品的檢測(cè)波長(zhǎng)λcm;(3)放入樣品；(4)根據(jù)步驟(1)的測(cè)試結(jié)果，通過脈沖激光器產(chǎn)生波長(zhǎng)為λex的脈沖激光；(5)利用步驟(4)產(chǎn)生的脈沖激光激發(fā)磁敏物質(zhì)產(chǎn)生熒光；(6)將單色儀波長(zhǎng)固定為λcm，樣品被激發(fā)后發(fā)射的熒光經(jīng)單色儀分光后被光電倍增管轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；(7)監(jiān)測(cè)脈沖激光信號(hào)和光電倍增管信號(hào)，得到樣品的時(shí)間分辨動(dòng)態(tài)熒光光譜；(8)調(diào)節(jié)樣品位置中心區(qū)域磁場(chǎng)強(qiáng)度，重復(fù)上述步驟(4)~(7)操作，得到一系列時(shí)間分辨動(dòng)態(tài)熒光光譜；(9)取出樣品，利用磁力儀測(cè)量樣品位置處中心區(qū)域磁場(chǎng)強(qiáng)度；(10)按照下式對(duì)熒光曲線進(jìn)行多階擬合:
2.一種利用時(shí)間分辨熒光光譜表征物質(zhì)磁效應(yīng)的裝置，其特征在于，包括磁源系統(tǒng)、光路系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和控制處理系統(tǒng)，所述磁源系統(tǒng)包括亥姆霍茲線圈(1)、線圈電源(2)和磁力儀(3)，所述線圈電源(2)與亥姆霍茲線圈(1)連接；所述光路系統(tǒng)包括激光器電源(4)、脈沖激光器(5)、樣品池(6)以及各種濾光片，所述激光器電源(4)與脈沖激光器(5 )相連；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括單色儀(12 )、光電倍增管(8 )和數(shù)字存儲(chǔ)式示波器(9 )，所述數(shù)字存儲(chǔ)式示波器(9)與光電倍增管(8)連接；所述控制處理系統(tǒng)包括總控制器(7)和計(jì)算機(jī)(10)，所述總控制器(7)分別與激光器電源(4)、單色儀(12)、光電倍增管(8)、數(shù)字存儲(chǔ)式示波器(9)相連，所述計(jì)算機(jī)(10)與總控制器(7)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用時(shí)間分辨熒光光譜表征物質(zhì)磁效應(yīng)的裝置，其特征在于，所述亥姆霍茲線圈(1)放置在樣品室(11)內(nèi)，所述樣品池(6)放置在亥姆霍茲線圈(1)的中心區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用時(shí)間分辨熒光光譜表征物質(zhì)磁效應(yīng)的裝置，其特征在于，所述單色儀(12)放置在樣品池(6)—側(cè)、并與所述脈沖激光器(5)的激發(fā)光源成90°夾角的位置。
【文檔編號(hào)】G01R33/12GK103645450SQ201310697358
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】王璟, 吳文健, 杜現(xiàn)禮, 潘煒?biāo)? 李東曉, 王孝杰, 王曉峰 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)