多通道荧光寿命检测系统研究

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1、学号：S14010100硕士学位论文多通道荧光寿命检测系统研究研究生姓名：鞠明泽学科、专业：物理电子学二○一八年六月分类号：TN219密级：可公开UDC：编号：多通道荧光寿命检测系统研究RESEARCHONMULTI-CHANNELFLUORESCENCELIFETIMEDETECTIONSYSTEM学位授予单位及代码：长春理工大学（10186）学科专业名称及代码：物理电子学（080901）研究方向：光子学与光电子技术申请学位级别：硕士指导教师：王新李昌立研究生：鞠明泽论文起止时间：2016.11—2018.4摘要随着科学技术的飞速发展和人们生活水平的不断提高，荧光现象检测和荧光

2、寿命的测定在理化研究、生物医疗、地质勘探、农业、医药和生态环保等领域的应用需求越来越多样化、复杂化。对荧光寿命检测系统的研究与实现可极大的推动物理学、化学、生物学、医药学等学科领域的快速发展，因此开展温控条件下多通道荧光寿命检测系统的研究意义重大。针对变温环境下典型材料的荧光寿命检测问题，论文在理论分析的基础上，设计研制了荧光寿命检测系统，实现了典型激光材料荧光寿命的检测。论文分析和研究了荧光激发原理和荧光寿命相关理论，结合了荧光寿命检测的现有手段，以高功率LED作为光源，以FPGA作为数据采集核心，以单片机为控制核心，协同外围电路和机械机构等，完成了基于时间分辨法的荧光寿命检测

3、系统的设计和建立。通过光学系统设计，电路设计，软件程序设计等实现过程，研制出了可灵活更换的3源照明、温度范围为室温±30℃、时间分辨率不低于20ns的荧光寿命检测系统。基于该系统，对红宝石激光晶体的荧光寿命进行了测试，得到了红宝石样品不同温度下的荧光寿命，验证了该系统的可行性。该系统的研制成功，可以实现不同波长光源激发、荧光寿命大于200ns、不同温度环境下各类固体材料荧光寿命特性的测试，可为各类材料荧光寿命的研究提供测试手段。关键词：荧光荧光寿命多通道变温环境IABSTRACTWiththerapiddevelopmentofscienceandtechnologyandthe

4、continuousimprovementofpeople’slivingstandards,thedetectionoffluorescencephenomenaandfluorescencelifetimehasbecomemoreandmoreimportantinthefieldsofphysicalandchemicalresearch,biomedicine,geologicalexploration,agriculture,medicine,andecologicalandenvironmentalprotection.Theresearchoffluorescen

5、celifetimedetectionsystemcangreatlypromotetherapiddevelopmentofphysics,chemistry,biology,medicineandotherdisciplines.Therefore,itisofgreatsignificancetocarryoutmulti-channelfluorescencelifetimedetectionsystemundertemperaturecontrolconditions.Forthefluorescencelifetimedetectionoftypicalmateria

6、lsundervariabletemperatureenvironment,afluorescencelifetimedetectionsystemisdesignedtoachievethedetectionofthefluorescencelifetimeoftypicallasermaterials.Thispaperanalyzesandstudiesthetheoryoffluorescenceexcitationandfluorescencelifetime.Inthepaper,atime-resolvedfluorescencelifetimedetections

7、ystemisdesigned,basedontheexistingfluorescencelifetimedetectionmethod.Thesystemmainlyincludeshigh-powerLEDs,anFPGA,asingle-chipmicrocomputer,cooperativeperipheralcircuits,andmechanicalmechanisms.Thehigh-powerLEDsareusedaslightsources.FPGAsare