偏振測量在分析光與(yu) 物質相互作用的領域發揮重要作用,其国产成人在线观看免费网站也十分廣泛。在眾(zhong) 多偏振測量器件中,基於(yu) 雙光彈調製器的偏振測量儀(yi)
在精確度、靈敏度、測量速度方麵均有優(you) 勢。特別在遙感、宇宙生命探測等微弱信號的高精度檢測方麵有不可替代的作用。本文簡單介
紹了雙光彈調製器的偏振測量儀(yi) 的在光合微生物探測方麵的一則国产成人在线观看免费网站實例。
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對宇宙中生命的探測依賴於(yu) 對生物過程中特有的可觀察特征的檢測。如果這些信號可以被遙感到,那麽(me) 就可以不需要昂貴的著陸航天器
就能對行星表麵和遠處物體(ti) 進行廣泛的探查。同源手性被認為(wei) 是所有形式的生命的通用性,因此它可能是非陸地生命的標誌,而圓偏振
直接歸因於(yu) 有機分子的手性,因此圓偏振可能提供一個(ge) 更直接的生物過程存在的指標。光合作用出現在地球曆史的早期,並從(cong) 那時起就
對地球上的生命發揮了重要作用,微生物主導的光合生物圈是隨機選擇的太陽係外行星最可能的可能性之一。由此可見,偏振測量儀(yi) 在
遙感中的主要作用是了解光合微生物是否在散射光中產(chan) 生宏觀的圓偏振特征。如果光合微生物確實產(chan) 生了這樣的特征,那麽(me) 圓偏振光譜
就可以作為(wei) 強指標在遙感中進行廣泛的生物探測。
William B. Sparks團隊從(cong) 馬裏蘭(lan) 大學生物技術研究所海洋生物技術中心獲得了光合海洋藍藻細菌的培養(yang) 物。這些光合的原核生物具有
葉綠素a和天線色素藻藍藻和藻藍蛋白。他們(men) 測量了這些樣品的圓偏振特性。
實驗使用了Hinds的偏振測量儀(yi) (係列II/FS42-47),設計目標是在存在線偏振度約0.03的條件下測量圓偏振度10-4的圓偏振光。2個(ge)
夾角45°的PEMs,以共振頻率42kHz和47kHz調製,然後是軸22.5°的Glan棱鏡、場透鏡、單色儀(yi) 和光電倍增管檢測器。整個(ge) 係統由一
台專(zhuan) 用的台式計算機控製。線性Stokes參數,Q和U,由2f調製頻率測量,而圓形Stokes參數V,由第一個(ge) PEM的1f調製頻率測量,使
用鎖相放大器以獲得額外的精度。直流分量提供了總強度I。在我們(men) 能夠產(chan) 生完全線性偏振光的情況下,圓偏振光完全偏振光的偏振度
為(wei) 零。偏振計可從(cong) 400nm調到800nm,並由軟件自動控製,並可以在選定波長範圍內(nei) 進行離散的掃描。單色譜的光譜分辨率為(wei)
15nm(FWHM),最常見的采樣頻率為(wei) 5nm步長。
實驗分別測量了樣品的透射和反射的圓偏振光譜。光路如圖1:在反射模式下,來自光纖耦合石英鎢鹵燈的光通過水平開口(B)進入直徑
為(wei) 200mm的積分球,照亮對麵球壁上的一個(ge) 點。擋板位於(yu) 照明點和樣品之間,以減少該方向的直接照明。光被大量的內(nei) 部反射去偏
化,並作為(wei) 未偏化的漫射光出口到位於(yu) 下方A端口的樣品表麵。偏振測量儀(yi) 從(cong) 上方端口C的正常表麵查看樣品,並將端口A的樣品成像
到單色器的入口狹縫上。在透射模式下,水平端口B關(guan) 閉,使用相同的光源照亮樣品下麵的彌漫性白色斑塊,這種低偏振白光直接通過
樣品進入偏振測量儀(yi) 。
圖1 偏振測量儀(yi) 和積分球的組合光路圖
對於(yu) WH8101(圖2A)。在藍色(類胡蘿卜素)中看到了一個(ge) 廣泛的吸收複合物,以及在620nm(藻藍蛋白)和680nm(葉綠素a)處的條
帶。每個(ge) 信號都顯示了一個(ge) 顯著的圓偏振信號。此外,藍色複合物和藻藍藻帶顯示出單個(ge) 符號的圓偏振,而葉綠素a帶的圓偏振顯示出
非常獨特的衍生型“保守”圓二色性特征。圓偏振的符號在吸收最大值的位置上精確地反轉。這種眾(zhong) 所周知的效應是由於(yu) 激子耦合的葉
綠素分子二聚體(ti) 的存在,其中葉綠素分子彼此接近,具有成對的功能,有效地作為(wei) 一個(ge) 大分子。結果表明透射光譜體(ti) 現了樣品的圓二向
色性。
WH8101的反射實驗(圖2B)顯示了反射率和偏振光譜,非常接近透過率實驗。雖然使用無偏振光照射樣品,但反射偏振光譜的特征與(yu)
透射偏振光譜相同。我們(men) 可以看到了吸收藍色的類胡蘿卜素,藻藍蛋白天線色素和葉綠素a二聚體(ti) 保守的圓偏振符號的變化。透射光譜
和反射光譜的偏振振幅相似。在680nm處圓偏振符號變化的存在是一個(ge) 非常強烈的跡象,表明即使在散射光譜中也體(ti) 現了樣品的分子
圓二色性。
圖2 藍藻細菌WH8101的圓極振光譜
(A)聚球菌WH8101的透射極振譜。藍線表示圓偏振度;紅色實線表示吸光度譜的比例版本
(B)反射偏振譜如A一樣,除了紅色實線是-log10(反射率),紅色虛線是線偏振度的比例圖
隨著超大地麵望遠鏡的發展,望遠鏡的能力足以為(wei) 偏振測量提供足夠的光子,葉綠素a的圓偏振光的紅色邊緣有望成為(wei) 宇宙生物探測的
重要指標。