单离子束时间相关单光子计数荧光检测技术

摘要

本发明公开了一种单离子束时间相关光子计数荧光检测方法，建立时间相关单光子计数（TCSPC）荧光检测技术，获得具有时间分辨特性的离子辐照荧光信号，把单离子束作为激发源，激发样品荧光，同时将离子信号作为时间相关单光子计数系统工作的触发信号，用单离子束替代了目前所普遍使用的脉冲激光源，所检测的荧光本身包含了离子辐照效应，正符合离子束生物学研究的需要，离子具有质量和动能，可以激发更强的荧光；本发明的方法中没有激光，减小了背景杂散光的影响，信噪比大，为国际首创。

说明书

技术领域

本发明涉及离子束领域中时间分辨荧光信号检测方法。本发明采用单离子束激发样品荧光、建立时间相关单光子计数（TCSPC）荧光信号检测技术方法，获得离子辐照时间分辨荧光信号。即把单离子束作为激发源，激发样品荧光，同时，将单离子信号作为单光子计数系统工作的触发信号，用单离子束替代时间相关单光子计数法检测系统中所普遍使用的脉冲激光源。

背景技术

时间相关单光子计数法（TCSPC）是目前广泛使用的时间分辨荧光检测技术，其基本方法是：将一高频脉冲激光分为两束，此两束的物理特性完全相同。其一束激光用于激发样品，样品产生荧光，并将荧光信号引入TCSPC系统；另一束激光用于触发TCSPC系统，TCSPC受到触发而开始工作。第一束激光连续地发出单个脉冲，依次激发样品，样品依次产生荧光；第二束激光的连续脉冲依次触发TCSPC系统，且此二束激光脉冲的激发和触发是同步进行的，在此条件下，系统便可获得时间分辨荧光信号。目前，离子辐照荧光的检测技术，都是基于荧光强度，不具备时间分辨功能。采用时间分辨检测技术，可以研究离子-蛋白质相互作用、蛋白质分子之间相互作用、分子结构和动力学，以及荧光共振能量转移等微观机理方面的重要前沿问题。 

 

发明内容

本发明的目的是提供一种采用单离子束装置作为激发手段的单离子束时间相关单光子计数(TCSPC)荧光检测方法，这种方法要求具有两路信号输入到TCSPC系统，一路是生物样品受到激发而产生的荧光信号，另一路是加于TCSPC系统的触发信号，且需要同步进行。

本发明采用的技术方案如下：

单离子束时间相关单光子计数荧光检测方法，包括有单离子束装置、TCSPC系统，还包括有显微镜、薄膜闪烁体，其具体方法步骤如下：

1）将薄膜闪烁体置于单离子束装置的发射端口的上方；

2）将样品架置于薄膜闪烁体的上方，样品架上放置生物细胞样品；

3）显微镜的物镜置于生物样品的上方；

4）在显微镜的光路出口处倾斜置有一个半透半反滤光片；

5）半透半反滤光片的反射光路和透射光路上各置一个光电倍增管；

6）反射光路光电倍增管的电信号输出端直接接至TCSPC系统，透射光路光电倍增管的电信号输出端通过一个延时器接至TCSPC系统；

7）先开启显微镜、光电倍增管、光电倍增管、TCSPC系统，再开启单离子束装置；

8）单离子束装置自下向上连续发射单个离子，离子依次通过薄膜闪烁体和生物样品，薄膜闪烁体产生光子、生物样品产生荧光，闪烁体光子和荧光光子均通过显微镜而被显微镜物镜聚集并入射到半透半反滤光镜上，由半透半反滤光镜将此两种光子分离，反射光路上的闪烁体光子经光电倍增管转化为电信号作为TCPSC系统的触发信号接至TCSPC系统；透射光路上的荧光光子经光电倍增管转化为电信号，再经延时器，输入到TCSPC系统。

所述的生物样品为生物细胞。

本发明的有益效果在于：

本发明采用单离子束源来实现时间分辨检测技术，取代目前普遍使用的激光源，这一技术方法在国内外尚为首创。采用单离子束源具有自身的优点,其每个离子的物理参数具有极高的一致性，离子具有质量和动能，可以激发更强的荧光；没有激光，减小了背景杂散光的影响，信噪比更大；所检测的荧光本身包含了离子辐照效应，正符合离子束生物学研究的目的。本发明延时器，是为了调节荧光信号和触发信号能准确同步工作，提高实验结果的精确度；本发明结合了单离子技术、单光子技术等前沿新技术，实现时间分辨辐照荧光的检测，本发明为国际首创，具有广泛的应用。

附图说明

    图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，单离子束时间相关单光子计数荧光检测方法，包括有单离子束装置1、 TCSPC系统9，还包括有显微镜、薄膜闪烁体2，其具体方法步骤如下：

1）将薄膜闪烁体2置于单离子束装置1的发射端口的上方；

2）将样品架3置于薄膜闪烁体2的上方，样品架3上置有生物细胞样品；

3）显微镜物镜4置于生物样品的上方；

4）在显微镜的光路出口处倾斜置有一个半透半反滤光片5；

5）半透半反滤光片5的反射光路和透射光路上分别置有光电倍增管7和光电倍增管11；

6）光电倍增管7的电信号输出端直接接至TCSPC系统9，光电倍增管11的电信号输出端通过一个延时器10接至TCSPC系统9；

7）先开启显微镜、光电倍增管7、光电倍增管11、TCSPC系统9，再开启单离子束装置1；

8）单离子束装置1自下向上连续发射单个离子，离子依次通过薄膜闪烁体2和生物样品，薄膜闪烁体2产生光子、生物样品产生荧光，闪烁体光子6和荧光光子12均通过显微镜而被显微镜物镜4聚集并入射到半透半反滤光镜5上，由半透半反滤光镜5将此两种光子分离，反射光路上的闪烁体光子6经光电倍增管7转化为电信号作为TCSPC系统9的触发信号接至TCSPC系统9；透射光路上的荧光光子12经光电倍增管11转化为电信号，再经延时器10，输入到TCSPC系统9。