Спектрометр Edinburgh серии LifeSpec II

Edinburgh LifeSpec II – компактный, высокоэффективный спектрометр для измерения времени жизни флуоресценции, предназначенный для использования вместе с импульсными и пикосекундными лазерами с высокой частотой повторения импульсов. Система представляет собой полностью автоматизированное решение, сочетающее в себе аппаратные и программные средства для выполнения фундаментальных исследований и применения в ходе стандартного лабораторного анализа.

Описание

В Edinburgh LifeSpec II используется технология счета одиночных фотонов с временной корреляцией (TCSPC) для точности измерений времени жизни флуоресценции. Его оптика с нулевой временной дисперсией задает стандарты технических параметров при измерении сверхбыстрых распадов.

Для Edinburgh LifeSpec II предусмотрен субтрактивный двойной монохроматор, который обеспечивает нулевую временную дисперсию спектрометра и позволяет прибору выполнять измерения времен жизни флуоресценции до 5 – 10 пс.
Расширенная версия программного обеспечения управляет всеми программами, а также анализирует предварительные данные. С помощью реконволюции программы выполняют достоверные измерения времени жизни флуоресценции до одной десятой функции срабатывания прибора.
Режимы сбора данных варьируют от данных по распадам времени жизни флуоресценции и спектров с временным разрешением до данных автоматических измерений анизотропии с временным разрешением и автоматических температурных карт.
Edinburgh LifeSpec II в стандартной конфигурации оснащен одним детектором. Можно добавить дополнительные детекторы. Для работы Edinburgh LifeSpec II требуется, по меньше мере, один пикосекундный импульсный диодный, импульсный LED, суперконтинуумный или титан-сапфировый лазер (с подходящим генератором импульсов).

Основная схема

Полный комплект спектрометра Edinburgh LifeSpec II включает оптический спектрометр, модуль питания и компьютер с картой сбора данных, TCC900. В стандартной конфигурации в Edinburgh LifeSpec II предусмотрен один выбранный источник света и один детектор. Систему можно рас-ширить с помощью дополнительных источников, детекторов, поляризаторов, охладителей проб и волоконной оптики. Некоторые из упомянутых вспомогательных средств могут быть устанавле-ны только на заводе-изготовителе. Основной блок Edinburgh LifeSpec II регулируется по высоте, чтобы оптическая плоскость располагалась на расстоянии 130–180 мм от поверхности стола.

Возможности измерения и анализа

Режимы сбора данных
• Сбор данных по флуоресцентному распаду
• Спектры флуоресценции с временным разрешением
• Квазистационарные спектры (с коррекцией спектра)
• Автоматические измерения анизотропии с временным разрешением (с дополнительными поляризаторами)
• Автоматические карты температуры (с дополнительным криостатом или держатель проб Пельтье с охлаждением)

Режимы анализа данных
• 4-экспоненциальное приближение с фоном, смещением, реконволюцией (на базе метода Левенберга-Марквардта)
• Мультиэкспоненциальное приближение анизотропии флуоресценции (только приближения хвостовой части)

Усовершенствованный анализ данных (дополнительно)
• 4-экспоненциальное приближение с фоном, смещением, реконволюцией; начальные оценки не требуются (основано методе собственной разработки)
• Анализ распределения времен жизни с сеткой 200 времен жизни и без предположительных форм распределения
• Анализ партии
• Глобальный анализ
• Кинетика Ферстера
• Приближение мицеллярного демпфирования
• Расширенный анализ экспотенциальных компонентов
• Усовершенствованная кинетика анизотропии флуоресценции с реконволюцией

Модули

Камера для проб

В Edinburgh LifeSpec II предусмотрена большая камера для проб, позволяющая с легкостью размещать множество различных держателей. К ним относятся держатели для одной кюветы, держатели для нескольких проб, фронтальные держатели для пленочных/сыпучих/порошкообразных проб, волоконные насадки, держатели для проб с температурной компенсацией и криостаты.

Субтрактивный двойной монохроматор

Нулевая временная дисперсия на оптическом пути необходима для выполнения точных измерений в нижней пикосекундной временной шкале. Традиционные монохроматоры предусматривают временные сдвиги и уширение импульса, обусловленные задержками распространения сигнала из-за размера решетки. В новой конструкции Edinburgh LifeSpec II используются два взаимодействующих монохроматора с противоположными характеристиками уширения импульса. Это устраняет временные сдвиги и временную дисперсию, а также увеличивает отклонение рассеянного света. При таком методе источники ошибок в показаниях прибора сокращаются, и измерения и анализ времен жизни можно осуществлять с большей точностью.

Поляризаторы с компьютерным управлением

Автоматические держатели поляризаторов с компьютерным управлением используются на пути возбуждения и пути эмиссии, чтобы обеспечивать работу дополнительных поляризаторов Глана-Томпсона. Поляризатор возбуждения может не потребоваться, если эмиссия лазера поляризируется естественным путем, как в случае с титан-сапфировым или пикосекундным импульсным диодным лазером. Линейно поляризированные возбуждение и эмиссия необходимы для измерений анизотропии флуоресценции. Тем не менее, даже в случае с точными распадами флуоресценции (релаксация энергии) поляризаторы могут потребоваться для устранения ротационных артефактов, которые налагаются на распад флуоресценции (измерения «магического угла»).

Подписи на рисунке: Second entry port for supercontinuum/Ti:Sapphire laser - Второе входное отверстие для суперконтинуумного лазера/титан-сапфирового лазера, Attenuator - Аттенюатор, Shutter - Клапан, Optional detector - Дополнительный детектор, Detector - Детектор, Optional excitation polarizer - Дополнительный поляризатор возбуждения, Sample position - Позиция образца, Emission polarizer - Поляризатор эмиссии, Monochromator - Монохроматор.

Источники света и детекторы

Спектрометр Edinburgh LifeSpec II можно использовать со всеми современными импульсными источниками с высокой частотой повторения, такими как пикосекундные импульсные диодные и LED-лазеры, суперконтинуумные «белые» пикосекундные импульсные и фемтосекундные титан-сапфировые лазеры.
Стандартный Edinburgh LifeSpec II снабжен регулируемым приемным фланцем для пикосекундных импульсных диодных лазеров (серия EPL) и УФ-LED (серия EPLED).
Суперконтинуумный лазер может быть дополнен специальным комплектом для выбора длины волн, который с помощью компьютерного управления позволяет выбирать длину волн и ширину спектральной полосы. В комплекте также предусмотрен интегрированный и оптимизированный детектор запуска синхронизации лазера.
Также для возбуждения проб может использоваться излучение титан-сапфировых лазеров с удвоением/утроением частоты и уловитель импульсов. Детектор запуска предусмотрен как дополнительное устройство.
Минимальное измеряемое время жизни зависит от скорости детектора и ширины импульсов пикосекундного импульсного источника света. С помощью числовой реконволюции из данных можно выделить времена жизни равные одной десятой от аппаратной функции системы. В таблице ниже показаны значения временного разрешения, которые можно получить с помощью Edinburgh LifeSpec II с другим источником света – сочетанием детекторов. Минимальное измеряемое время жизни рассчитывается путем деления цифры на десять.

Детекторы

	Диапазон волн	Ширина показаний детектора	Темновая скорость счета
Высокоскор. синий ФЭУ	230 - 650 нм	250 пс	< 100 Па*с
Высокоскор. красный ФЭУ	230 - 850 нм	250 пс	< 100 Па*с
МКП-ФЭУ	230 - 850 нм	< 25 пс	< 10 Па*с
БИК-ФЭУ-1700 (LN2)	300 - 1700 нм	800 пс	< 100 000 Па*с
БИК-ФЭУ-1700 (TE)*	950 - 1700 нм	400 пс	< 100 000 Па*с

*Версия БИК-ФЭУ с охлаждением не может выполнять прямые измерения функции срабатывания прибо-
ра ниже 950 нм.

Функция срабатывания прибора (IRF)

	Титан-сапфир. лазер	Пикосек. импульс. диод. лазер (EPL)	Пикосек. импульс. СИД (EPLED)	Суперконтинуум. белый лазер
Высокоскор. синий ФЭУ	< 250 пс	< 300 пс	< 1 нс	< 300 пс
Высокоскор. красный ФЭУ	< 250 пс	< 300 пс	< 1 нс	< 300 пс
МКП-ФЭУ	< 50 пс	< 130 пс	< 1 нс	< 300 пс
БИК-ФЭУ-1700 (LN2)	< 800 пс	< 800 пс	< 1,5 нс	< 800 пс
БИК-ФЭУ-1700 (TE)*	< 400 пс	450 пс	< 1 нс	< 450 пс

*Версия БИК-ФЭУ с охлаждением не может выполнять прямые измерения функции срабатывания прибо-
ра ниже 950 нм.

Минимальное восстанавливаемое время жизни (разрешение времени жизни) составляет примерно одну десятую функции срабатывания прибора после числовой реконволюции.