文档介绍：针对毛细管中单分子的激光诱导荧光检测本研究的目的在于发展一个新型的激光诱导光谱检测方法来有效地检测流质(毛细管)中的单分子。。关于流动中单分子的探测已经有多种实验方案了,包括有效的激光激发和荧光检测。1-3当分子经过聚焦的激光束时,它会在基本的电子状态和激发的电子状态之间循环,并且在每个循环懂释放光子,继而形成光子爆发。本研究阐释了单分子检测中的一个重要概念,即如何提高样本中所有分子的检测效率,而不仅仅是经过探针的分子。在以往关于单分子检测的实验中,大部分的分子没有经过激发激光束,结果整体的检测效率较低。本文方法的独特之处在于将分子集中于一个毛细管中,用激发激光束来照射毛细管的整个内直径,并且用金属气过滤器吸收激光镜面散射。溶液状态中敏感荧光检测受到了光学和溶剂中噪声源的限制。通过将探针的体积降低到最可能小的水平,从本底发光和喇曼散射中隔离分子荧光的主要问题得到了解决。探针体积的减小可以通过光学上限制发光\观察到的体积,或者物理上减小样本监禁的大小,或者同时采用光学和物理学上的方法。许多实验方法已经用到了单分子检测中的样本监禁,比如鞘流动单元和电动悬浮微滴法。通过让分子在样本流中流动,Keller等人1利用激光诱导荧光(LIF)观察单分子中的光子爆发。运用电动悬浮将单分子限制到微滴里面,Ramsey等人2通过信噪比3检测到单分子。Soper等人3证明了近红外分子(IR132)通过集中的高斯激光束的检测效率为97%。通过一个非常简单的毛细管实验系统,我们运用二极管激光器产生了流动液体中的近红外荧光团,并且一次探针中检测了103-104分子。随着更多通用激光源的发展,这种基于毛细光的方案可以简便地运用到毛细管区电泳和毛细管液相色谱的实践分析,或者是任何包括非常小样本的分析技术中。但是,由于需要将空间探测的效率降低到单元值以下,进而最小化激光散射和本地噪音,单分子检测并未取得100%的方法效度。本研究的重点是毛细管中单分子的有效测量。这种方法的一大优势在于毛细管有利于分析极其细微的问题。另外,毛细管中极其细微的物理尺寸也要求柱上检测,这排除了护套流细胞和其他类型的外部流细胞的使用。除此之外,由于吸收情况在每种介质中时微不足道的,比如流动细胞物质、溶剂和大部分杂质,使用近红外激光作为激光诱导荧光的激发源足以引人注目。这是有好处的,因为从这些物质中产生的背景荧光不会限制了较低的检测底限。但是,将石英极微毛细管当做样本监禁进行单分子水平的研究还未开始,大部分原因源于识别由毛细管产生的高水平的激光镜面散射。运用LIF进行超痕量分析的一个非常重要的问题是控制激光镜面散射。激光镜面散射最理想的滤光器是在激光波长上展示全部的吸收,同时保持发光带的透明度。金属汽过滤器(MVF)基于原子汽共振吸收有望成为排除窄带激光镜面散射的理想滤光器。MVP是一个平行窗口里面带有惰性气体的加热石英细胞和激光波长上带有共振原子吸收线的挥发性金属。MVF根据其组成部分,加热到合适的温度以便产生足够密度的金属原子来有效地吸收所有检测性的激光镜面散射。因此,MVF中的金属原子为激光镜面散射提供了近乎完美的滤光器,使得激光能够调谐到金属蒸汽的峰巅,激光线的宽度小于MVF的吸收带宽。跟传统的激光线控制过滤器相比,作为一种的单色仪和陷波滤波器,MVF具备以下优点:低成本、高吸收、大信号采集固体角、窄吸收带宽、高信号吞吐量。最近,一些MVF被证明能够有效地消除喇曼光谱的激光镜面散射。本研究目的在于开发一种新型的LIF光谱技术来有效地检测通过微小探针体积在毛细管中流动的近红外单分子(IR140)。,并集中于一个毛细管的表面。加热的铷金属蒸汽过滤器吸收了激光镜面散射的同时忽略了分子荧光。激发源是线宽小于铷原子吸收带宽的钛蓝宝石环形激光。探测器是带有高光子探测效率和低暗计数率的单光子雪崩光带二极管。由于金属蒸汽过滤器的重要性,RbMVF的传递特性得到了理论和实验的验证。当个别分子经过激光束时,加权二次加法过滤器被用来排除光子爆发。毛细管中单分子的检测被证明具有高度的方法有效性。单分子检测的概念实验部分仪器设备单分子检测设备的原理图如图1所示。来自于氩离子激光器的所有线(SpectraPhysics2060,MountainView,CA)被用于在环形结构中形成一个单结构、可调谐的连续波钛宝石激光器(SchwartzElectro-optics,Inc.,Orlando,FL)。激光线宽小于10MHz。20来自于钛蓝宝石水晶的微弱、宽带的背景荧光被一个窄带的通过干涉滤光片(,OmegaOptical,