基于納米顆粒固有的多分散性,對(duì)其粒徑及分布快速地進(jìn)行高分辨表征是納米顆粒相關(guān)研究和產(chǎn)品開發(fā)所面臨的重大挑戰(zhàn)。與電子顯微鏡、原子力顯微鏡、動(dòng)態(tài)光散射、納米顆粒追蹤分析等常規(guī)使用的納米顆粒表征技術(shù)相比,流式細(xì)胞術(shù)具有可單顆粒檢測(cè)、快速、多參數(shù)、統(tǒng)計(jì)精確性高等優(yōu)勢(shì)。然而,由于檢測(cè)靈敏度的局限性,商品化流式細(xì)胞儀難以檢測(cè)粒徑小于200 nm的聚苯乙烯納米顆粒。結(jié)合瑞利散射和鞘流單分子熒光檢測(cè)技術(shù),本研究組研制了納米流式檢測(cè)裝置(Nano-flow cytometer, nFCM),采用單光子計(jì)數(shù)雪崩光電二極管(Single photon counting avalanche photodiode, APD)作為檢測(cè)器,低折射率二氧化硅納米顆粒(SiO₂ NPs)的檢測(cè)下限可達(dá)到24 nm,可基線分辨47、59、74、94和123 nm的SiO₂ NPs混合樣本。由于nFCM散射光檢測(cè)動(dòng)態(tài)范圍受限于單光子探測(cè)器的最大光子計(jì)數(shù)值,而納米顆粒的散射光強(qiáng)度隨粒徑的增大呈指數(shù)上升,為實(shí)現(xiàn)納米顆粒更全面的粒徑分布檢測(cè),儀器的檢測(cè)動(dòng)態(tài)范圍有待提升。本研究采用激光光...

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圖4PMTR928和H7422PA-40作為nFCM檢測(cè)器的儀器靈敏度對(duì)比

檢測(cè)器的量子效率和暗電流是決定光信號(hào)檢測(cè)靈敏度的關(guān)鍵。PMTR928是流式系統(tǒng)中常用的光電探測(cè)器。如圖4A所示,濱松公司提供的理論數(shù)據(jù)顯示,新型PMTH7422PA-40的量子效率在波長(zhǎng)350～720nm波段均大于PMTR928。另外,H7422PA-40自帶制冷模塊,相....

圖1實(shí)驗(yàn)室自行研制nFCM的光路示意圖(A)及實(shí)物圖(B)

nFCM的光路如圖1A所示,488nm激光器(20mW,美國(guó)Coherent公司)發(fā)出的高斯光束經(jīng)過反光鏡M反射后被二元光學(xué)元件(Binaryopticalelement,BOE)[21]整形,再經(jīng)消色差膠合透鏡L聚焦成為10μm×5μm的準(zhǔn)平頂光斑。單個(gè)納....

圖2二元光學(xué)元件光束整形前后,nFCM對(duì)納米顆粒進(jìn)行檢測(cè)時(shí)散射信號(hào)強(qiáng)度及變異系數(shù)的變化

納米流式檢測(cè)裝置使用的激光器的發(fā)射光束為光強(qiáng)呈高斯分布的圓形光斑,當(dāng)樣本顆粒經(jīng)過流體動(dòng)力學(xué)聚焦后,穿越激光探測(cè)區(qū)時(shí),如若偏離樣品流中心線,將會(huì)導(dǎo)致所受激光照射強(qiáng)度的差異,使得樣品信號(hào)展寬,從而增大樣品檢測(cè)的變異系數(shù)(Coefficientofvariation,CV)....

圖3對(duì)比可調(diào)孔徑光闌及其與可調(diào)矩形光闌同時(shí)使用時(shí),nFCM的散射背景和信號(hào)強(qiáng)度的變化

流式細(xì)胞儀的靈敏度主要取決于背景噪聲和信號(hào)檢測(cè)效率[23]。其中,散射通道的背景噪聲主要來自于激光探測(cè)區(qū)的界面(如光窗)散射以及鞘液雜質(zhì)顆粒的瑞利散射[12]。由于背景信號(hào)與探測(cè)區(qū)體積呈正比,研制納米流式檢測(cè)裝置的主要策略是減小探測(cè)區(qū)體積,同時(shí)使用可調(diào)節(jié)式孔徑光闌以限制石英池光窗....

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