显微圆偏振荧光测试的难点和解决方案

1、显微圆偏振荧光测试的难点

   圆偏振荧光是手性发光体系发射出具有左旋或右旋差异的‌圆偏振光‌的现象，其基础光学特性表现为光矢量大小保持恒定，振动方向围绕传播轴作周期性旋转，轨迹在垂直于传播方向的平面上呈现正圆形 。

   圆偏振荧光的传播非常独特，其经过物质表面发生方向偏转会导致其圆偏振属性发生改变。如下图，左旋光经过镜面垂直反射，会变为右旋光（如下图1）。如果圆偏振光所遇到镜面不是垂直的，或则所遇到的透射光学元件不是垂直入射的，则都会引入非定量的干扰，导致最终结果严重偏离圆偏振荧光本身的特性（如下图2）。

                Circularly polarized light at the mirror: Caveats and Opportunities. Chirality, 2020

                       图2 石英片偏转角度对圆偏振光的扰动

   因此，显微圆偏振荧光对光学设计要求及其严格，需要对全光谱的所有镜片品质和镜片角度进行系统矫偏。否则会出现两种明显的情况:

（1）没有圆偏振荧光特性（如对称分子）的样品测到圆偏振荧光信号；

（2）有圆偏振荧光特性的样品测到假信号，或相反的CPL信号；

2、西谱科技解决方案

  针对圆偏振荧光的以上特点，成都西谱科技有限公司经过数十次反复研究验证，提出了一种特殊光学结构的圆偏振荧光显微系统。优选特殊光学元件、采用极小角度入射或反射光路等复合方案，解决了显微圆偏振荧光测量的难题。经过有/无圆偏振信号样品的反复验证，确认系统准确可靠（见图3和图四）。

        图3  不具有CPL信号样品（小分子荧光染料）测试结果（GPa高压，固体荧光染料，其中一条有信号曲线为样品池引入的干扰信号，更换后消失）

       图4  具有CPL信号样品的测试结果（GPa高压、固体样品，绿色曲线为全开，蓝色曲线为加载滤波器和光阑）