光谱之美：你所不知道的色彩魔法（上）

光谱之美：你所不知道的色彩魔法（上）

01引言

（图片来源网络）

在光与物质的奇妙互动中，荧光扮演着重要的角色。荧光不仅美化了我们的世界，更为科学研究提供了无尽的灵感。那么，荧光究竟是什么，又为何如此重要？

本期，就让TuoTuo科普带大家一起探索这个迷人的领域，领略荧光背后的奥秘。

02什么是荧光现象？

荧光现象是指某些物质在特定波长的光照下，吸收光能后发射出比照射光波长更长的光的现象。在这个过程中，该物质只发出荧光而不吸收光。大多数情况下，发出的光波长比吸收的光波长要长，而且能量更低。该现象是由物质内部电子特定能级之间的跃迁引起的。物质在吸收光能后，电子从低能级跃迁到高能级，随后在高能级不稳定时释放出光子又回到低能级。

荧光现象在生活中频繁出现，如荧光水母，荧光棒等，此外，在化学、生物学、医学等领域都有广泛的应用。

图（a）SLPO: Eu荧光粉体的光谱曲线；图（b）SLPO: Eu荧光粉体中Eu2+的能级跃迁图

以荧光粉体中铕离子（Eu2+）发光举例：当380 nm紫外光照射在物质表面上时，Eu2+会吸收光的能量，电子从基态跃迁到激发态，一部分电子会通过5d 和 4f 能级的交叉点回到基态，一部分电子会直接从激发态能级回到基态能级，期间释放能量，产生462 nm荧光发射。

03荧光光谱mapping成像

荧光光谱mapping成像是一种结合荧光光谱技术和成像技术的分析方法，利用不同物质在特定波长光激发下会发出不同荧光光谱的特性，通过测量这些荧光光谱并进行解析，获得每个像素点的荧光光谱数据，最终形成一幅反映目标表面荧光分布情况的图像。

图（a）WS2的显微图，图（b）为WS2的光谱mapping成像

荧光光谱mapping成像在化学分析、生物医学、环境监测等领域具有广泛的应用前景。在化学分析领域，可以对化学反应过程进行实时监测和分析；在生物医学领域，可以对生物组织中的化学成分进行检测分析，从而实现对疾病的早期诊断和治疗。

04荧光寿命mapping成像

(图片来源于网络)

当某种物质被一束激光激发后，该物质的分子吸收能量后从基态跃迁到某一激发态上，再以辐射跃迁的形式发出荧光回到基态。当去掉激发光后，分子的荧光强度降到激发时的荧光强度I0的1/e所需要的时间，称为荧光寿命，常用τ表示。

荧光寿命mapping成像是一种基于荧光寿命测量的成像技术，它通过对目标样品进行荧光激发和测量，利用时间相关单光子计数器（TCSPC）获取每个像素点的荧光寿命曲线，拟合计算出荧光寿命值，从而得到荧光寿命图像。

图（a）单点荧光寿命曲线，图（b）荧光寿命成像

该技术具有高分辨率、高灵敏度和非侵入性等优点，因此在生物医学、化学分析、环境监测等领域具有广泛的应用前景。在生物医学领域，能够利用荧光寿命mapping成像技术对生物组织中的荧光标记物进行检测和分析，从而实现对肿瘤、炎症、感染等疾病的早期诊断和治疗。

05托托科技多模态光电显微镜的发展路线

托托科技是一家快速成长的技术驱动型企业，专注于光学显微加工及光学显微检测的光学仪器设备制造。

托托科技自主研发生产的多模态光电显微镜，通过电动化方案，将紫外-可见-近红外-中红外光源（261 nm - 10 μm）集成到系统中，实现低温磁场环境下对亚微米级样品的超宽光谱激发。在多模态光电显微镜多维度测试软件的加持下，能够将光电领域主流电学仪表、光谱仪、TCSPC进行控制，协同作用，从而对光电材料器件的光电流Mapping成像、伏安特性曲线、转移曲线、输出曲线、交变电流、磁电阻、霍尔信号、荧光光谱Mapping成像、荧光寿命Mapping成像、拉曼光谱等进行快速精确测试。具有高稳定性、高分辨率、高兼容性等众多优点，为微纳器件的光电性能表征提供更多的可能性。

06托托科技多模态光电显微镜

托托科技多模态光电显微镜，将光、电、热、力、磁等物理量集于一身，实现对样品的多维度光电流光谱测试。

在探索了荧光的奥秘、荧光光谱的特色以及荧光寿命的重要性之后，我们不禁对大自然的奇妙深感敬畏。荧光现象不仅美化了我们的世界，还为科学研究和技术应用提供了丰富的素材。我们深信这些知识对大家一定有所启发和帮助。