光谱仪实验教学应用 | 开放式上转换荧光实验

传统大型光谱仪封闭、昂贵、难拆解，学生只能 “按按钮、看数据”，难以理解仪器本质。光纤光谱仪更适合教学：体积小巧，占用空间小，适配普通实验台；模块化结构，光路清晰，便于展示原理；搭配简单光源与样品池，即可搭建完整测试系统；软件直观，学生快速上手采集、分析、绘图；成本更低，便于批量配置，满足多人实验。

如海光电 XS7031 （现已升级为DQplus）完美覆盖高校实验需求：

体积紧凑、空间利用率高；支持外接激光器、LED、光纤、样品支架，高度开放式；可自由搭建荧光、透射、反射、吸收等多种实验平台。

宽光谱响应，覆盖紫外-可见-近红外常用区间；灵敏度高、噪声低，可捕捉微弱荧光信号；积分时间可调，适配不同样品与实验场景；稳定性强，长期教学使用数据可靠。

配套Uspectral?PLUS 专业光谱软件；一键采集、实时显示、数据导出、谱图拟合；界面友好，零基础学生也能快速掌握。

东北大学以如海光电 XS7031（现已升级为DQplus）为核心，搭建开放式上转换荧光测试系统，用于本科专门化实验：

上转换发光，也被称为反斯托克斯荧光，是指连续吸收两个或两个以上长波光子，发射出较短波长的光。开放式小型上转换荧光系统主要由激光光源、光束转折镜、样品池、光纤光谱仪和计算机组成。

样品经激光辐射发射荧光，经过光纤光谱仪将光信号转变为电信号，通过计算机上的数据采集软件获得样品的荧光光谱图。光谱图横坐标为发射波长，纵坐标为荧光强度。

通过荧光光谱分析，可以得到样品的荧光发射峰位置以及最大荧光发射波长等信息，可用于后续分析方法的构建。

激光器→光束转折镜→样品池→光谱仪

图1 开放式上转换荧光测试系统的搭建实物图（(1)激光光源模块；(2)光束转折镜模块；(3)样品池模块；(4)光纤光谱仪模块；(5)光学底板(440 mm×440 mm)）

激光位置、功率、积分时间，找到最优信号。NaYF4:Yb,Er是一种经典的上转换荧光纳米材料，在980 nm激光激发下，肉眼可见明显的红色荧光。在如图2所示的荧光光谱上，可以看到NaYF4:Yb,Er在659 nm处存在明显的特征荧光峰。选择其分散液作为待测样品进行测试。

图2 系统调试后所得荧光光谱图(扣除背景)

对 NaYF4:Yb,Er 上转换材料做定量分析获得高标准数据：线性度 R2>0.999，检出限低至 47 μg?mL?1。

图3 (a)不同浓度的NaYF4:Yb,Er在550-750 nm的荧光光谱图;(b)NaYF4:Yb,Er浓度与荧光强度的标准曲线

这套实验可以让学生理解荧光仪器结构与原理；掌握光谱仪操作与参数优化；接触上转换荧光、生物成像、防伪等前沿应用；提升动手能力、创新思维与科研素养。

上海如海光电专注光谱仪器自研自产，以国产高性价比、稳定可靠、教学友好的产品，助力高校。光谱仪不止用于检测，更用于育人。如海光电光纤光谱仪，以硬核性能与开放架构，成为实验教学的理想平台，让每一位学生都能亲手搭建、亲自调试、真正理解光谱仪器的魅力。

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