稳态瞬态荧光光谱仪(FLS 920)操作说明书

北京大学化学学院中级仪器实验室FLS920操作说明书稳态/瞬态荧光光谱仪（FLS920）操作说明书中级仪器实验室一、仪器介绍1.FLS920稳态/瞬态荧光光谱仪具有两种功能稳态测量：激发光谱(荧/磷光强度~激发波长)、发射光谱(荧/磷光强度~发射波长)、同步扫描谱(固定波长差、固定能量差、可变角)。瞬态测量：荧光(磷光)寿命(100ps—10s)。适合各类液体和固体样品的测试。2.主要应用高分子和天然高分子自然荧光的研究溶液中大分子分子运动的研究固体高分子取向的研究高聚物光降解和光稳定的研究光敏化过程的研究3.主要性能指标光谱仪探测范围：(光电倍增管，190－870nm；Ge探测器，800－1700nm)荧光寿命测量范围：100ps－10s信噪比：6000：1(水峰Raman)可以配用制冷系统，为样品提供变温环境液氮系统(77K－320K)使用Glan棱镜，控制激发光路、发射光路的偏振状态使用450W氙灯和纳秒、微秒脉冲闪光灯做激发光源F900系统软件：控制硬件，包括变温系统，数据采集、分析1北京大学化学学院中级仪器实验室FLS920操作说明书4.仪器主要部分结构图2北京大学化学学院中级仪器实验室FLS920操作说明书5.仪器光路图二、仪器测试原理(SPC)时间相关单光子计数原理是FLS920测量荧光寿命的工作基础。时间相关单光子计数法(time－correlatedsinglephotoncounting)简称“单光子计数(SPC)法”，其基本原理是，脉冲光源激发样品后，样品发出荧光光子信号，每次脉冲后只记录某特定波长单个光子出现的时间t，经过多次计数，测得荧光光子出现的几率分布P(t)，此P(t)曲线就相当于激发停止后荧光强度随时间衰减的I(t)曲线。这好比一束光(许多光子)通过一个小孔形成的衍射图与单个光子一个一个地通过小孔长时间的累计可得完全相同的衍射图的原理是一样的。3北京大学化学学院中级仪器实验室FLS920操作说明书三、测量之前需要特别注意的事项1.在切换光源、修改设置或放样品之前必须把狭缝（Δλ）关到最小（0.01nm），否则会损坏光电倍增管！如果打开样品室盖子之后，Em1的SignalRate增加，请停止实验并立即与工作人员联系！2.测量样品的瞬态性质之前，请用F4500荧光光谱仪对样品的稳态性质进行表征，了解样品的激发光谱和发射光谱及最佳激发波长和发射波长；3.用PMT检测时，必须等稳压电源CO1的温度示数在－17℃以下才可以开始采集数据；4.严禁用稳态瞬态荧光光谱仪测量未知样品紫外可见区的稳态光谱！5.狭缝范围0.01～18nm，调节时注意不要超过其上限；6.每次设置完参数后都要点击Apply或者回车键确定；7.文件保存路径为：C:\users\导师\自己文件夹；8.用未开封的新软盘拷贝数据；9.如实填写仪器使用记录，爱护仪器。四、稳态荧光光谱的测定(一)紫外可见区稳态荧光光谱的测定步骤1.打开Xe900电源，待其稳定，稳定后电压约16－17V，电流25A；2.打开CO1电源和FLS920主机电源；3.打开计算机，双击桌面上F900图标，进入工作站4.点击窗口左上角的按钮，进入SignalRate设置窗口，先将ExcitationWavelength和Em1Wavelength处的Δλ均设置为0.01nm，按回车键(Enter)或者点击Apply确认，再将Source设置为Xe900，Em1Detector设置为R928-PA，然后点击Apply；5.打开样品室的盖子，放入待测样品，然后盖好；6.在SignalRate设置窗口内输入相应的ExcitationWavelength和Em1Wavelength值，逐渐加大Δλ，使Em1获得一个合适的SignalRate（注意：在设置后需要按下回车或者Apply按钮设置才真正生效，Ref的SignalRate不要超过107，Em1的SignalRate千万不要超过106）；7.单击按钮，选择ExcitationScan，进入设置窗口，在Emission1栏内，将MonochromatorWavelength设置为待检测波长，Detector根据待检测波长设置为R928-PA，然后在ExcitationScanParameters内设置波长扫描范围、扫描间隔（step）、停留时间（DwellTime）和扫描次数（NumberofScans），设置完毕后点击Start即开始测量，得到激发光谱；4北京大学化学学院中级仪器实验室FLS920操作说明书8.点击按钮，选择EmissionScan，进入设置窗口，在Excitation标签内，将MonochromatorWavelength设置为合适的激发波长，在Emission1标签内根据待检测波长将Detector设置为R928-PA，然后在EmissionScanParameters内设置波长扫描范围、扫描间隔（step）、停留时间（DwellTime）和扫描次数（NumberofScans），设置完毕后点击Start即开始测量，得到发射光谱(荧光光谱)；(二)近红外区稳态荧光光谱的测定步骤如果测量范围在近红外区(800－1700nm)，需要用到Ge探头，具体操作步骤和设置如下：1.打开Xe900电源，待其稳定，稳定后电压约16－17V，电流25A；2.打开FLS920主机电源；3.打开MF-1电源和Bentham225电源，先确认PS-1的电压处于0，打开PS-1电源，再缓慢将电压选择旋钮调到200V位置。开始测量之前要用漏斗往Ge探头内注满液氮并冷却约1小时，可用探测棒探测液氮高度，使得在整个测量过程中探头内一直充有液氮；4.选择Options菜单下的“HardwareConfiguration”进入硬件配置窗口，然后点击“monochromators”，将Emission1mono设置为NIR光栅，确定时软件会提示重启，点击OK重启软件。5.进入工作站后，点击窗口左上角的按钮，进入SignalRate设置菜单，将ExcitationWavelength和Em1Wavelength处的Δλ均设置为0.01之后，Source设置为Xe，Em1Detector设置为Ge，然后点击Apply（注意：将Source设置为Xe之前一定要将Δλ设置到足够小，此情况下Em1的SignalRate应低于400cps，否则请检查液氮高度并进一步冷却，如果冷却足够长时间后读数仍然很大，请通知工作人员）；6.其它测量步骤与紫外可见区的稳态荧光测量步骤5～8相同。(三)数据处理1.测量完成后，直接点击保存图标保存原始文件；2.数据处理的功能都在Data菜单下：Scale:将当前的谱图坐标乘以输入的数值显示出来Normalise：归一化，用此功能可以比较峰位是否相同SubtractBaseline：扣基线CropRange：设置横坐标显示范围Differentiate：显示微分曲线5北京大学化学学院中级仪器实验室FLS920操作说明书Integrate：积分Reverse：将横坐标刻度倒过来显示Correction：谱图校正3.谱图处理完了以后点击File，选择ExportASCII即可以转换成文本文件。五、荧光寿命的测量注：目前仪器的配置只能测量紫外可见区的荧光寿命，FLS920配有两个脉冲灯(纳秒和微秒灯)，一般情况下荧光强度在25微秒内衰减到零用纳秒灯，荧光寿命大于25微秒衰减到零用微秒灯，具体设置和步骤如下：(一)紫外可见荧光寿命(荧光强度在25微秒内衰减到零)测量步骤1.打开CO1，主机和nF900电源；2.打开计算机，双击桌面上F900图标进入工作站；3.点击View菜单，选择nFLampSetup进入窗口，点击SwitchLampOn，观察纳秒灯的频率，注意在此窗口不要更改设置，观察正常后关闭窗口。如果发现频率不能稳定在40kHz，请通知工作人员清洗氢灯；4.点击软件窗口左上角的按钮，进入SignalRate设置窗口，先将ExcitationWavelength和Em1Wavelength处的Δλ均设置为0.01，按回车键(Enter)或者点击Apply，再将Source设置为nFLamp，Em1Detector设置为R928-PA，然后点击Apply；5.打开样品室，放入样品，盖好盖子，输入样品的ExcitationWavelength和Em1Wavelength值，逐渐加大Δλ，使Em1获得一个合适的SignalRate(一般不超过2000)；6.点击按钮，选择ManualLifetime，进入设置菜单，在Excitation栏内设置好激发波长和LightSource，在Emission1栏内设置好发射波长和Detector，将Live选择框勾上，然后开始设置下部的LifetimeSample1菜单，在Rates标签内一边观察StopRate一边调节IrisSetting使StopRate务必在2000以下，再在TimeRange标签内选择一个合适的TimeRange和Channels，在StopCondition标签内根据样品情况选择一个合适的条件，设置好之后，点击New开始测试；(二)紫外可见荧光寿命(荧光强度大于25微秒才能衰减到零)测量步骤对于荧光强度大于25微秒才能衰减到零的样品，需要用到微秒灯，其设置和步骤如下：1.打开CO1，主机和nF900电源；2.打开计算机，双击桌面上F900图标进入工作站；6北京大学化学学院中级仪器实验室FLS920操作说明书3.点击Options菜单，选择HardwareConfiguration在Lamps栏中将SteadyStateLamp勾掉，再将MicrosecondFlashlamp勾上，然后确定并重启程序，并去把Xe灯处的光路切换开关拨向上方（注意：实验完成后一定要将此开关拨回）；4.点击软件窗口左上角的按钮，进入SignalRate设置窗口，先将ExcitationWavelength和Em1Wavelength处的Δλ均设置为0.01，按回车键(Enter)或者点击Apply，再将Source设置为µFLamp，Em1Detector设置为R928-PA，然后点击Apply；5.打开样品室，放入样品，盖好盖子，输入样品的ExcitationWavelength和Em1Wavelength值，逐渐加大Δλ，使Em1获得一个合适的SignalRate；6.点击按钮，选择ManualLifetime，进入设置菜单，在Excitation栏内设置好激发波长和LightSource，在Emission1栏内设置好发射波长和Detector，将Live选择框勾上，再在TimeRange标签内选择一个合适的TimeRange和Channels，在StopCondition标签内根据样品情况选择一个合适的条件，设置好之后，点击New开始测试；(三)数据处理1.测量完成后，点击保存将原始文件保存到“C:\users\导师\自己的文件夹”；2.点击“ZoomIn”按钮，然后在图上选取一个需要进行拟合的范围，在Data菜单下选择“ExponentialFit中的TailFit，在弹出的窗口内输入数值进行拟合，得到衰减寿命；3.对于寿命很短的样品，在样品测量完成后，要做仪器的衰减(即IRF)，液体样品用30％硅胶水溶液作散射体，固体样品用固体本身作散射体，在SignalRate设置窗口中将ExcitationWavelength和Em1Wavelength值都设置为ExcitationWavelength值，然后调整Δλ获得合适的Em1值，完成后关闭窗口。4.点击按钮，选择ManualLifetime，进入设置菜单，将Live、IRF和Add选择框勾上，别的设置与样品一致，设置好之后，点击New开始测试；5.测量完成后，选择拟合范围，点击Data菜单，选择ExponentialFit中的RconvolutionFit进行拟合；6.拟合完成后，保存拟合的文件，共三种类型的文件，