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随着人类活动对环境影响的加剧，颗粒物群体逐渐庞大，威胁着生态环境和人们的健康。不管是常见的灰蒙蒙的天空，还是不时出现的雾霾天气，其本质正是由无处不在的颗粒污染物造成的。无论是室内还是室外，空气质量的评估、治理和改善工作需要可靠的仪器加持。由Palas® 研发的U-SMPS扫描电迁移率粒径谱仪，集纳米测量、操作灵活便捷、监测结果精 准 等诸多优点于一身，适用于多种研究场景，可以有效测量和评估空气污染程度。为监测污染物排放和空气质量，研究人员选择了U-SMPS在港口和机场进行超细颗粒物监测。

Palas®超细粉尘和纳米颗粒监测

研究人员使用Palas® U-SMPS扫描电迁移率粒径谱仪在港口进行了轮船颗粒物的排放监测。得益于U-SMPS直观的界面和集成数据记录器的独立设备，可通过TeamViewer®，Windows等进行远程控制。大大的方便了研究人员的监测进程，从轮船开出的时间开始监测，辅以数据展示了U-SMPS扫描电迁移率粒径谱仪在颗粒物总浓度纳米颗粒物监测方面的突出优势。

研究人员还在机场进行了超细颗粒物监测，监测的位置在机场航站楼距离飞机起降跑道400m的位置，在一般监控的范围（可见空中交通）监测了平均颗粒物粒径和颗粒物总浓度。U-SMPS扫描电迁移率粒径谱仪监测到的颗粒物活动范围可追溯。

精 准数据，具备可比性

在两组应用案例中，Palas® U-SMPS体现了高尺寸分辨率（120通道/十倍粒径）的优势，通过使用系统软件PDAnalyze，一键自动保存数据无需外部数据记录系统和无需额外同步设备时间，使颗粒物水平的变化清晰可见。同时可以自动合并粒径分布图，得到直观的数据结果。

颗粒物监测专家Palas®的纳米设备拥有业内先进的测量技术，市面上单纯的光学监测只能测量到大于120nm以上的颗粒，而U-SMPS组合尺寸分布为4nm至40,000nm。Palas® U-SMPS扫描电迁移率粒径谱仪可靠的监测结果可与校准中心（TROPOS，莱比锡）媲美。仪器结合了准确可靠的粒径分析和计数功能，可提供灵活监测设备。Palas®智能解决方案和紧密的客户关系为传统粒径分析市场打开大门。

Palas® U-SMPS

扫描电迁移率粒径谱仪

产品优势

粒径分布从4nm到1,200nm

连续和快速扫描测量原理

高分辨率，最多256通道（128通道/十倍粒径）

适用于高达108 颗粒/cm3的浓度

可连接其他制造商的DMA和纳米粒子计数器

图形显示测量值

直观操作，使用7英寸触摸屏和GUI

集成数据记录仪

支持多种接口和远程访问

低维护

功能可靠

减少您的运营费用

应用领域

过滤测试

气溶胶研究

环境与气候研究

吸入实验

室内和工作场所测量

小编：丁工丁工！有客户想知道他家从唐代传承下来的玉到底纯不纯，该怎么办？

丁工：先测测荧光寿命。

唐代古玉

小编：丁工丁工！这个客户还想知道他这瓶82年的陈年污水还能不能喝，该怎么办？

丁工：先测测荧光寿命。

小编：丁工丁工！到底什么是荧光寿命？它就这么神奇的么？

丁工：来来来，让丁工给你说到说到。

来，上荧光寿命

荧光寿命是指分子在发射光子之前停留在其激发态的平均时间。一般来说激发态的荧光强度是以指数方式衰减的，其公式如下：

其中，I0为激发态初始的荧光强度，τ为指荧光寿命。因此荧光寿命可以由分子初始荧光强度I0衰减至I0/e所需要的时间表征。

从荧光/磷光材料获得的荧光光谱是控制和评估材料功能和特性（例如峰值波长和荧光强度）的重要参数。但是，荧光光谱通常显示时间积分信息，因此，当材料包含多种物质和反应性元素时，它们的荧光光谱只能作为积分信息获取。在这种情况下，一种有效的方法是通过使用时间轴参数来观察发光动态，在皮秒到秒的范围内测量被脉冲光激发的物质返回其基态所需的时间，这就是荧光寿命测量的意义。

现如今有两种应用比较普遍的荧光寿命测量方法，一种是经典的TCSPC法，另一种是条纹相机法，今天小编就带大家来捋一下这两种方法的优劣短长。

TCSPC荧光寿命测量法

TCSPC法也就是时间相关单光子计数法（Time-correlated single photon counting），其原理如下图所示：

脉冲光源激发样品的同时发出一个“start”信号，探测器接收样品发射光的同时发出一个“stop”信号，TDC模块将不同时间进入的start信号以及stop信号相减，并且转换为电压信号，电压信号由MCA模块转化为关于时间的计数，经由大量数据累计以后，成为计数-时间的曲线，从而得到荧光寿命。

金无足赤人无完人，在这个理论的指引下，虽然TCSPC法具有灵敏度高、测量结果准确、系统误差小等优点，但是这种方法仍然具有一定的局限性。因为TCSPC法的探测器是基于光电倍增管的，所以TCSPC系统的性能基本上由光电倍增管决定，因此TCSPC法只能测量某一个波长下的荧光寿命；TCSPC法无法检测荧光寿命更短的材料；TCSPC法无法测量高强度荧光，只能在弱光下测量荧光寿命。

条纹相机荧光寿命测量法

条纹相机系统作为超快时间分辨测量的专用设备，可以在一次测量中分别得到波长、时间以及强度的三维信息。其原理如下图所示：

图一

被测光通过狭缝，在条纹管的光阴极面上形成狭缝图像。此时，入射的四个光脉冲分别在时间、空间以及强度上略有变化。四个光脉冲入射至光阴极面上，依次转换成与光强度成正比的电子束，再通过加速电极，轰击条纹管末端的荧光屏。

图二

当电子束通过加速电极后，在与入射光同步时序的情况下向扫描电极施加高压（图二）。这将启动扫描电极的高速扫描（电子从上到下扫描）。在高速扫描过程中，到达时间略有不同的电子束在垂直方向上偏转的角度略有不同，并进入MCP（微通道板）。当电子通过MCP时，它们会倍增数千次，然后撞击到荧光屏上，然后再次转换为光。

在荧光屏上，zui早的光脉冲相对应的荧光图像在最上方，其他图像从上到下依次排列，将时间的分辨通过垂直坐标的位置不同来区分。同时，荧光屏的亮度会与入射光强度成正比，荧光屏水平方向上的位置对应于入射光的水平位置。至此，四个光脉冲的时间、强度以及空间信息均得到测量和显示。

条纹相机优势总结

1.最快实现100fs的时间分辨率，可以应对更多特殊的极短荧光寿命材料；

2.耦合光谱仪，可以在一次荧光寿命测试中得到一段波长的强度和时间分辨信息，波段范围由光谱仪决定；

3.具有两种测量模式，分别为适用于强光测量的模拟信号测量模式以及弱光测量的光子计数模式；

4.可以简单快捷地提取时间分辨光谱信息。

两种测量方法优劣对比

各位小伙伴看到这里想必对TCSPC法和条纹相机法测量荧光寿命的优劣对比已经有了一定的了解，为了更加方便各位对两种方法进行区分，小编总结了如下表格：

咳咳咳，小编向来是做一站式服务，既然帮大家分析了条纹相机测量荧光寿命的种种优势，那下面小编就来介绍一下有哪几款相机可以满足您的需求（硬广一波~~）

条纹相机推荐

通用型条纹相机C10910

推荐理由

1. 5种光阴极面材料，覆盖从115nm至1600nm，绝大部分荧光材料的发射波段范围；

2. 同步扫描、快速扫描、慢速扫描（可选），支持1ps-1ms的荧光寿命测试范围；

3. 时序控制模块均为0抖动，可以最真实还原激光器信号以及荧光信号；

4. 软件自动采集，操作简单，配有专业的荧光寿命拟合功能，可进行多种组分分析。

典型的C10910型条纹相机荧光寿命测量系统

激光器激发样品的同时会分束一部分光束用于触发条纹相机工作，延迟单元用于调节触发信号以及样品信号的时序同步，当二者时序达到同步以后，条纹相机可以采集到样品信号，再输入至软件进行分析。

皮秒荧光寿命测试系统C11200

图中分别是C11200系统的软件采集结果、分析部分、系统主体部分以及前端光路部分

推荐理由

1.最短可以做到5ps的时间分辨率；

2. 拥有超过100000：1的动态范围，扫描时间从1ns-10ms，可以覆盖绝大部分荧光材料的荧光寿命参数及时间分辨光谱；

3. 可覆盖紫外-可见-近红外波段测量范围；

4. 适配标准光路让测量简单快捷稳定。

C11200系统的光源可以搭配钛宝石激光器、搭配放大级的钛宝石激光器以及皮秒激光器，小编下面展示一下不同光源的具体配置：

为了使大家更加直观的了解到条纹相机进行荧光寿命测量时展示出的波长、时间以及强度特性，下面小编就为大家放上两个案例进行说明。

钙钛矿材料三重态研究

Qin, C., Matsushima, T., Potscavage, W.J. et al. Triplet management for efficient perovskite light-emitting diodes. Nat. Photonics 14, 70–75 (2020).

光催化材料的研究

Won, D.-I.; Lee, J.-S.; Ba, Q.; Cho, Y.-J. et al. Development of a Lower Energy Photosensitizer for Photocatalytic CO2 Reduction: Modification of Porphyrin Dye in Hybrid Catalyst System. ACS Catal 8, 1018−1030(2018).