TCSPC, FRET, TRES, SSTD и др.
Что такое коррелированный по времени счет одиночных фотонов или TCSPC?
TCSPC означает коррелированный по времени подсчет одиночных фотонов. Это метод использования синхронизации импульсного источника возбуждения, такого как лазер или светодиод, с синхронизацией прихода одиночных фотонов на детектор для реконструкции затухания времени жизни по многим событиям (повторение обнаруженных импульсов и фотонов). Этот метод основан на том факте, что вероятность обнаружения одиночного фотона в момент времени t после возбуждающего импульса пропорциональна интенсивности флуоресценции в момент времени t.
Повторение импульсов лазера или светодиода с относительно высокой частотой повторения (от 10 кГц до 100 МГц) синхронизировано со временем прибытия следующего фотона на детектор (т. е. ФЭУ). Электроника синхронизации в виде преобразователя времени в цифру или преобразователя времени в амплитуду (TAC) используется для последовательной записи этих событий до тех пор, пока не будет собрано достаточно статистических данных для восстановления распада. Затем затухание подгоняется к экспоненциальной функции для моделирования затухания за время жизни (t). TCSPC обычно используется для измерения времени жизни флуоресценции в диапазоне от пикосекунды до микросекунды.
Можно ли измерять кинетические процессы с помощью времени жизни флуоресценции?
Используя кинетический режим TCSPC, можно выполнять отдельные измерения всего за 1 мс, а до 10 000 измерений могут быть беспрепятственно собраны. Пока происходит изменение времени жизни флуоресценции, этот подход, а не интенсивность, можно использовать для отслеживания кинетического процесса.
Очевидно, что для анализа данных необходимо достаточное количество фотонов. Это можно улучшить, используя очень высокую частоту повторения, но необходимо учитывать время жизни и временной диапазон, чтобы не повторно возбуждать образец до того, как он полностью распадется. Затем данные о продолжительности жизни можно использовать для построения кинетических трасс процесса.
Что такое резонансная передача энергии Фёрстера или FRET?
Резонансная передача энергии Фёрстера
Если вы можете измерить флуоресценцию, вы можете измерить FRET (резонансную передачу энергии Фёрстера). FRET — это интерпретация результата измерения, а не методика измерения. FRET происходит, когда испускание молекулы донора перекрывается с поглощением молекулы акцептора. Когда они находятся достаточно близко, они подвергаются диполь-дипольному взаимодействию, и энергия передается. Расстояние, на котором передается 50% энергии, называется расстоянием Ферстера, и это значение обычно известно для обычных пар FRET. Измеряя изменение интенсивности флуоресценции или время жизни молекулы донора в присутствии акцептора, можно определить эффективность FRET и, следовательно, расстояние между ними. FRET можно измерить, используя либо спектры флуоресценции (интенсивности), либо время жизни флуоресценции.
Резонансная передача энергии Ферстера
Необходимо несколько измерений; ID, интенсивность (или t D , время жизни), измеренная на пике излучения только донора, I DA , интенсивность (или t DA , время жизни), измеренная на пике излучения донора в присутствии акцептора , I A , интенсивность (или t A , время жизни), измеренная в пике излучения донора в присутствии акцептора, но без донора, и I B , интенсивность (или t , время жизни)0023 B , время жизни), измеренное на пике эмиссии донора с использованием контрольного раствора (т. е. только буфера). Исходя из этого, эффективность E можно использовать вместе с расстоянием Ферстера (R 0 ) для расчета R, измеряемого расстояния между молекулами донора и акцептора. См. уравнения на рисунке выше.
Принцип FRET
Загрузите техническое примечание FRET
Как флуоресценция с временным разрешением может помочь в анализе экспериментов по тушению?
Статическое и динамическое тушение
Тушение относится к уменьшению эмиссии флуоресценции, т. е. увеличению скорости безызлучательного затухания (knr). Закалку можно разделить на «статическую» и «динамическую» формы. В обоих случаях интенсивность излучения уменьшается, но только при динамическом тушении происходит изменение времени жизни флуоресценции. Примечание. Если кинетика следует кинетике Штерна-Фольмера и используется среднее время жизни, то ее следует рассчитывать с использованием средней интенсивности.
Как фотообесцвечивание повлияет на мои измерения?
Фотообесцвечивание образца, очевидное при измерении интенсивности
Эффект фотообесцвечивания увеличивает время измерения, так как эффективно снижает количество испускаемых флуорофоров (т. е. действует как уменьшение концентрации) и снижает интенсивность испускания. Срок службы не изменится.
Каковы применения TRES (спектры излучения с временным разрешением)?
TRES 2-нафтола и 2-нафтолата А
Спектральные измерения эмиссии с временным разрешением — это метод, который измеряет затухание флуоресценции на возрастающих длинах волн по всему спектру эмиссии образца. Получается трехмерный график зависимости интенсивности от времени от длины волны. Глядя на этот набор трехмерных данных в направлении спектров в разное время, а не затухания на разных длинах волн, можно измерить спектр излучения с временным разрешением. Если образец содержит несколько излучателей с перекрывающимися спектрами, но с разным временем жизни, отдельные спектры этих компонентов можно разделить с помощью TRES.
Например, 2-нафтол ионизируется с образованием 2-нафтолата в возбужденном состоянии. (Коти, 2001). Спектр излучения в стационарном состоянии показывает два пика, что указывает на присутствие обоих видов. Измерение времени жизни на инкрементальных длинах волн по всему спектру излучения показывает очень разные скорости затухания на каждом пике излучения. Подбирая затухания, можно увидеть, как изменяются времена жизни и/или амплитуды компонентов на разных длинах волн излучения.
Для 2-нафтола пик эмиссии 2-нафтола при 354 нм имеет другое время жизни, чем у 2-нафтолата, пик эмиссии которого составляет около 414 нм. Модель с двумя состояниями ионизированного и неионизированного 2-нафтола четко показана в TRES. Две постоянные времени представляют разные времена затухания для 2-нафтола (3,4 нс доминирует при 357 нм) и 2-нафтолата (90,4 нс преобладает на 414 нм). Показанные ниже данные были измерены на FluoroMax-4 с электроникой FluoroHub TCSPC и источником возбуждения NanoLED-280, работающим на частоте 1 МГц.
Другим применением TRES является измерение констант времени переориентации растворителя. (Хорнг, 1995). Глядя на один флуорофор и на то, как спектр излучения смещается во времени, можно построить график пиковой энергии в зависимости от времени и подобрать постоянную времени. Сдвиг спектра в этом случае может быть связан с переориентацией молекул растворителя своих дипольных моментов в ответ на дипольный момент возбужденного состояния флуорофора. Подбирая пиковую энергию спектра излучения с течением времени, можно получить постоянную (ы) времени переориентации молекул растворителя. (Хорнг, 1995).
Можно ли измерить молекулярный размер/связь?
Да. Есть несколько способов сделать это, в зависимости от образца. Кинетическое измерение TCSPC может быть выполнено для мониторинга связывания, если время жизни изменяется в процессе связывания. Также можно использовать анизотропию с временным разрешением, поскольку связывание повлияет на время корреляции вращения. Поскольку это связано с изменением эффективного размера молекулы, время корреляции вращения пропорционально эффективному объему молекулы.
Каково применение измерений фосфоресценции?
Применение измерений фосфоресценции
В одном примере используется задержка после вспышки лампы для измерения спектра фосфоресценции. Без задержки можно наблюдать как кратковременную флуоресценцию пептида в этом образце, так и более долгоживущую фосфоресценцию тербия.
Применение измерений фосфоресценции
Изменяя задержку, можно выборочно обнаруживать виды с более долгоживущей фосфоресценцией отдельно от фоновой флуоресценции в одном и том же образце.
Состав лантаноидов в стеклянных материалах можно изучить с помощью разрешенных во времени затухания фосфоресценции. Вот данные исследования содержания эрбия в различных стеклах этим методом. Срок службы эрбия может варьироваться в зависимости от типа стекла и процессов, используемых для его изготовления.
Что такое товарный вагон?
Затухание ФЛ хлорида европия в воде
Метод Boxcar или усреднение Boxcar представляет собой метод измерения затухания фосфоресценции или долгоживущей флуоресценции путем интегрирования в фиксированных окнах интегрирования по времени затухания сигнала.
Импульсный источник, такой как ксеноновая лампа-вспышка, мигает, и после импульса устанавливается задержка (в идеале время, когда лампа завершает мигание). Детектор многократно измеряет окно интегрирования, чтобы получить статистическое среднее значение интенсивности в этом окне после вспышки. Затем окно интегрирования постепенно перемещается по затуханию в сторону более длинных времен затухания. Таким образом, получается распад, который можно согласовать с экспоненциальным спадом, чтобы получить время жизни, обратное скорости распада. Метод коробчатого вагона может быть очень медленным, особенно при длительном распаде и слабых излучателях. Однако, в зависимости от ширины ксенонового импульса, время жизни от 10 мкс до секунд может быть решено относительно недорогим способом с использованием перестраиваемого источника света.
Что такое технология SSTD?
Пример применения SSTD: фосфоресценция при комнатной температуре (RTP) триптофана Nase T1. Метод SSTD использует импульсный источник света, либо импульсный лазер, либо ксеноновую лампу-вспышку, чтобы получить полную кривую затухания фосфоресценции от каждой вспышки импульсного источника. После каждого импульса затухание захватывается и оцифровывается в реальном времени с помощью ФЭУ и преобразователя переходных процессов. Можно легко добиться быстрого усреднения сигнала, поскольку полное затухание измеряется после каждого импульса. Спектры с временным разрешением можно легко измерить путем численного интегрирования сигнала затухания в заданном пользователем временном диапазоне и сканирования монохроматора. Это позволяет различать спектры на основе времени жизни соответствующего возбужденного состояния.
Спектры флуоресценции и фосфоресценции фенантрена, измеренные при увеличении времени задержки с шагом 2 мкс для интегрирования сигнала.
Испускание флуоресценции происходит в масштабе времени от пикосекунды до наносекунды, в то время как фосфоресценция, измеренная с помощью SSTD, происходит в масштабе времени от микросекунды до секунды. Изменяя временное положение и ширину ворот обнаружения сигнала, вы можете выборочно обнаруживать спектры флуоресценции и фосфоресценции, о чем свидетельствуют спектры фенантрена на прилагаемом рисунке. Здесь эмиссия фенантрена в замороженном стекле измерялась с постепенно увеличивающейся временной задержкой ворот обнаружения, чтобы уменьшить вклад флуоресценции.
Различие между сильной флуоресценцией и слабой фосфоресценцией при комнатной температуре от триптофана РНКазы T1.
Пример применения SSTD можно увидеть в случае фосфоресценции при комнатной температуре (RTP) триптофана Nase T1. Здесь сигнал извлекался путем подавления чрезмерной флуоресценции триптофана, что было бы чрезвычайно сложно сделать с использованием источника непрерывного возбуждения. Затухание фосфоресценции очень слабого излучения также было измерено на том же приборе с использованием функции Single Shot Transient Digitizer (SSTD) (серия HORIBA PTI QuantaMaster, 2017).
Что такое техника стробоскопа?
Схематическая диаграмма стробоскопа
Метод стробоскопического оптического товарного вагона также называется методом стробоскопа. Это импульсный метод во временной области, при котором импульсный источник света вспыхивает, а затем активируется ФЭУ путем прохождения высоковольтного импульса очень короткой продолжительности по динодной цепи ФЭУ. Впоследствии эти вспышки повторяются, и с помощью генератора затвора с задержкой интенсивность измеряется в другое время после вспышки, чтобы построить кривую затухания. Затем этот метод использует несколько вспышек и усреднение для улучшения отношения сигнала к шуму затухания.
Стробоскопический метод — это аналоговый метод, который по своей природе менее чувствителен, чем TCSPC, и не использует истинную пуассоновскую статистику, как TCSPC. Тем не менее, он имеет то преимущество, что обеспечивает затухание от примерно 150 пс до секунд с источниками с низкой частотой повторения, такими как лазерные диоды, светодиоды, перестраиваемый оптический генератор с модуляцией добротности или лазеры на азоте / красителе. Техника стробоскопа позволяет напрямую измерять спектры с временным разрешением в несколько нс, фиксируя положение затвора задержки и сканируя эмиссионный монохроматор.
Одним из преимуществ Строба является то, что он может регистрировать затухание как в линейной, так и в нелинейной (то есть арифметической прогрессии и логарифмической) временной шкале. Последнее очень помогает в разрешении многоэкспоненциальных распадов, когда время жизни может различаться на порядки. Еще одним преимуществом метода Strobe является то, что он может работать с перестраиваемыми лазерами с низкой частотой повторения, такими как Q-switched/OPO или азот/краситель, которые нельзя использовать с TCSPC. Он также может работать со светодиодами и лазерными диодами, работающими на частоте до 25 кГц.
Комплексный распад твердого образца ZnO.
Примером срока службы, измеренного с помощью стробоскопа, является анализ затухания и распределения времени жизни слайдов ZnO, как показано на следующем рисунке.
Что такое ап-конверсия флуоресценции?
Повышающее преобразование флуоресценции — это двухфотонный процесс, при этом образец возбуждается двумя одновременными фотонами, прибывающими одновременно в ближней инфракрасной области длин волн, а флуоресценция излучается с более высокой энергией (более низкой длиной волны) в видимой области спектра.
Как можно измерить ап-конверсию флуоресценции?
Аксессуар для преобразования флуоресценции с повышением частоты для Fluorolog-3 (слева) и QuantaMaster (справа).
Хотя необходимая мощность возбуждения будет зависеть от рассматриваемого образца, для преобразования с повышением частоты обычно требуется источник возбуждения с более высоким потоком фотонов, например лазер. Из-за этого стандартные источники TCSPC могут не иметь потока, необходимого для выполнения измерений с повышающим преобразованием. Лазеры с длиной волны 980 нм можно установить непосредственно в отделение для образцов, чтобы непосредственно возбуждать образцы для измерения спектров преобразования с повышением частоты, времени жизни или даже квантовых выходов. ОПГ-лазеры с модуляцией добротности и эффективным выходом в ближней ИК-области также можно использовать для измерения ап-конверсии флуоресценции.
Стационарное ап-конверсионное излучение наночастиц, легированных Er3+.
Полезны молекулы, которые поглощают свет в ближнем ИК-диапазоне и могут быть обнаружены или даже отображены в видимом диапазоне. Это связано с тем, что высокоэнергетические источники УФ-возбуждения склонны к фотообесцвечиванию или фотоповреждению биологических образцов. Источники NIR интересны при более низкой энергии и обычно не имеют этой проблемы. Молекулы, которые демонстрируют преобразование флуоресценции с повышением частоты, включают лантаноиды, полупроводниковые наночастицы и квантовые точки. Тот самый 980-нм DPSS-лазер может работать в импульсном режиме с помощью TTL-импульсов и использоваться для измерения срока службы ФЛ с повышением частоты либо с помощью функции MCS платы TCSPC, либо методом SSTD.
Хотя флуоресценция (и фосфоресценция) имеет широкий спектр применений, есть две основные области исследований, в которых это явление лучше всего используется:
- Науки о жизни
- Материаловедение обнаружена флуоресценция, для получения информации может оказаться выгодным использовать прижизненные методы. Некоторые из этих приложений и методов флуоресценции, которые можно использовать при их изучении, проиллюстрированы ниже.
Науки о жизни
СТРУКТУРА/КОНФОРМАЦИЯ
РАЗМЕР/ПОДВИЖНОСТЬ 9055
8 ФУНКЦИЯМонитор
- Вязкость
- Вращательная диффузия
- Ограниченная подвижность
Использование таких методов, как
- Время жизни флуоресценции
- TRES
- FRET
- TR Анизотропия
- Время жизни фосфоресценции
Монитор
- Вязкость 9190 9190 Вращательное связывание 0140
- Ограниченная подвижность
Использование таких методов, как
- Срок службы флуоресценции
- FRET
- TR Анизотропия
Монитор
- Связывание белков, лигандов, лекарств и др.
- Связанные и несвязанные
- Изменение скорости вращения частиц при связывании
Использование таких методов, как
- Время жизни флуоресценции
- Флуоресценция
- TR Анизотропия 90
Материаловедение
ПОЛУПРОВОДНИКИ
СТЕКЛА И ПОЛИМЕРЫ
НАНОЧАСТИЦЫ, ВКЛЮЧАЯ КВАНТОВЫЕ ТОЧКИ
Монитор
- Эффекты электронных изменений Эффективность разделения заряда Влияние легирующих примесей
Использование таких методов, как
- Флуоресценция срок службы
- TRES
- FRET
- TR Анизотропия
Применение
- Солнечные батареи
- Фотогальваника
- Лаборатория на чипе
Монитор
- Вращательная диффузия
- 10Вязкость
- Связывание
- Ограничение подвижности
Использование таких методов, как
- Время жизни флуоресценции
- FRET
- Анизотропия TR
- Время жизни фосфоресценции
Приложения
- Телекоммуникации
- Оптоэлектроника
- Биосенсоры
- Панели дисплея
3
3
3 Монитор
- Связывание биомолекул
- Биосенсор
- Связанные и несвязанные
- Изменить скорости вращения видов при связывании
Использование таких методов, как
- Время жизни флуоресценции
- Анизотропия TR
- Тушение флуоресценции
- FRET
Применение
8 1 Биосенсоры Стальные лазеры- Клиническое применение
- Маркировка клеток
- Общая визуализация клеток
Загрузите техническое примечание по измерениям времени жизни флуоресценции с временным разрешением
Запрос информации
У вас есть вопросы или пожелания? Используйте эту форму для связи с нашими специалистами.
‘Лагерь Рентген’ (клавиша R) | Miami.com
Независимо от того, являетесь ли вы охранником или заключенным в тюрьме Гуантанамо-Бей на Кубе, место, изображенное в Camp X-Ray , представляет собой сущий ад, но не в самом очевидном смысле. Это не рядовая темница с лязгающими камерами пыток. Этот безжалостно суровый первый полнометражный фильм, снятый и написанный Питером Сэттлером, на самом деле был снят в заброшенной тюрьме для несовершеннолетних в Уиттиере, штат Калифорния, недалеко от Лос-Анджелеса. Наблюдая за круглосуточным наблюдением, за которым охранники, по двое в смену, ходят по кругу, каждые три минуты заглядывая в каждую комнату, чтобы убедиться, что задержанный не пытался покончить жизнь самоубийством, возникает тошнотворное чувство люди заперты в жалком, бесчеловечном ритуале, из которого нет выхода. В начале фильма мы узнаем, что слово «заключенные» недопустимо, потому что оно подкрепляет аргумент о том, что на тех, кто находится за решеткой, распространяются положения Женевских конвенций.
Все заключенные и охранники находятся за решеткой. Для охранников, которые ходят, как крысы в лабиринте, существуют строгие правила стандартной операционной процедуры, или СОП. Одна сцена показывает особо буйного заключенного, которого вот-вот насильно кормят, но обрывается, как только в ноздрю вставляется трубка для кормления. Если бы сцена зашла дальше,
Фильм прилагает исключительные усилия, чтобы не разоблачать суровые условия содержания в тюрьме или показывать действия, которые могут быть истолкованы как пытки. Он старательно нейтрален в отношении вины или невиновности сокамерников, в том числе задержанного Али Амира (Пейман Маади), на котором он сосредоточен.
В то же время он показывает ярость и ненависть заключенных к своим похитителям. Отношение охранников к своим подопечным резюмируется в том, что чиновник с отвращением описывает свою работу как «присмотр за кучей овцеводов».
Оставаясь в основном в помещении, фильм приобретает жуткое, метафизическое измерение.
Насколько нам известно, 24-часовые часы могут продолжаться до конца времен, потому что здесь нет времени, просто повторяющееся действие в стерильной обстановке, где никогда не гаснет свет. (Реальный лагерь «Рентген» в Гуантанамо на самом деле состоял из решетчатых клеток, из которых заключенных переводили более десяти лет назад.)Фильм начинается с быстрого кадра нападения на Всемирный торговый центр и ареста Али, которого схватили сзади в Бремене, Германия, и завязали ему глаза. Затем он перескакивает на восемь лет вперед, чтобы наблюдать за прибытием нового рядового Эми Коул (Кристен Стюарт) в Гуантанамо. Лагерь X-Ray — первый фильм, доказывающий, что Стюарт действительно может играть, и он отлично использует ее угрюмое, загадочное присутствие на экране. Мы узнаем, что Эми выросла в маленьком городке во Флориде, где она чувствовала себя ограниченной.
Шли дни, Эми стоически терпела унижения, в том числе сексуальные домогательства со стороны сослуживца и обмазывание фекалиями задержанного, оставаясь при этом послушным винтиком в военной машине.
В основе фильма лежит боевая, маловероятная и в конечном счете заботливая дружба, которая развивается между Али и Эми, которую он называет Блонди, ломая ее сдержанность, приставая к ней с вопросами. Одна из задач Эми — снабжать задержанных материалами для чтения. Больше всего на свете Али хочет последнюю книгу о Гарри Поттере.
Постепенно защита Эми рушится, и сквозь ее мрачное, роботизированное поведение начинают мерцать лучи света. Там, где менее строгий фильм может подразумевать развитие романтического влечения, в нем нет намека на эротический подтекст. Али отчаянно одинок, скучает и отчаялся когда-нибудь покинуть Гуантанамо. Маади, иранский актер, сыгравший главную роль в фильме «: Разлука
», привносит столько измерения, сколько может актер, в роль, намеренно опускающую какую-либо предысторию. Несмотря на резкий, манипулятивный и злой характер, в его характере есть приятная человеческая сторона.Несмотря на захватывающую игру фильма и правдоподобие многих элементов, я просто не верю в эту историю.