光系统II超快过程机理研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 贺俊芳 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 1999 |
| 授予单位 | 中国科学院西安光学精密机械研究所. |
| 导师 | 王水才 |
| 关键词 | 光合作用 吸收光谱 荧光光谱 蓝宝石激光器 光化学 |
| 学位专业 | 光学 |
| 中文摘要 | 光合作用是地球上最大规模的利用太阳能，把二氧化碳和水合成为有机物并放出氧气的过程，它是地球上一切生命活动的能量来源，是人类生存的基础，它与人类所必须的粮食、能源、资源和生态环境都有密切关系。对它的研究有助于揭示光能的高效转化效率，为突破性地提高农作物产量提出理论依据，以及为人工模拟光合系统捕获和利用太阳能打下坚实的基础。研究光合作用的方法有多种：如吸收光谱技术，荧光光谱技术，PH值测定方法等。我们采用的方法主要为吸收光谱技术和荧光光谱技术。论文的主要工作如下：1、阐述了不同超快速光谱技术的测量机理，并对一些常用的光谱技术给予了详细描述，如时间分辨泵浦－探测吸收光谱技术待。2、通过大量资料的调研，全面综述了分子激发能的衰变过程，包括辐射弛豫和无辐射跃迁，并对PSII反应中心，内、外周天线的能量传递进行了概括，给出了PSII的能量传递简图。3、研制建立了基于掺钛蓝宝石激光器，快速高增益的光电倍增管C31034A和Boxcar平均处理器的宽调谐飞秒泵浦－探测差异吸收光谱装置，时间分辨率为120fs。Boxcar的触发源为接收飞秒光脉冲的快速PIN管，与一般的脉冲发生器产生的ms上升沿脉相比，将Boxcar的采样门宽晃动降低了百万倍，这是该装置中的创新之处。4、建立了基于锁模的Ar~+激光器，单色仪，光电倍增管和Boxcar的皮秒荧光光谱装置，系统的时间分辨率为120ps，光谱步进为5nm。装置中采用了特制的样品盒，该样品盒有一凹面可以有效的收集荧光；并设计制作了准直系统，以高效地收集荧光，这对实验成功与否起关键作用，这也是该装置的独特之处。5、采用宽调谐飞秒泵浦－探测差异吸收光谱装置对PSII颗粒样品进行研究，首次获得一个包括三个峰值的差异吸收曲线。6、采用皮秒荧光光谱装置对PSII颗粒、CP43、CP47三种样品进行了系统研究，在国内首次获得了三种样品的荧光量子产额与激光功率的关系曲线，认为CP43和CP47内部存在较强的激子效应，分子结合比较紧密，PSII的荧光量子起伏比较大的原因可能是成分和结构复杂。给出了三种样品的三维光谱图，PSII的光谱比较平缓，范围为700 ～ 780nm；CP43和CP47的光谱存在多峰，可能是由不同吸收峰的分子振动造成，CP43的光谱范围为640 ～ 780nm，荧光量最大峰为685nm；CP47的光谱范围为630 ～ 755nm，荧光最大峰为680nm。能量最终可能是由CP47传递到反应中心。在三种样品的荧光光谱中的长波长部分（＞740nm）都比较平缓，它们可能是由吸收长波长的色素分子产生，或者是由多个色素分子的振动带重叠造成的。在国内首次获得CP43和CP47的荧光随时间的衰变曲线，三种样品的荧光衰变常数为：PSII为3.547ns，CP43为3.527ns，CP47在670 ～ 700nm之间，时间常数为3.16ns，在715 ～ 735nm之间，为3.528ns，740 ～ 775nm之间3.754ns。对斩波后的激光来激励样品进行了探索实验，获得的荧光信号的宽度很窄，只有～15ps，比激光脉冲宽度还窄。这样的实验和结果未见报道，我们对此也有很大疑问，期望通过进一步的实验深入研究。7、针对实验所获得的大量数据，基于单纯形法，模式搜索法，L－M法和高斯－牛顿法，采用Matlab编写了一个直观、方便的数据处理软件。采用这个软件数据可实时获得数据处理的信息，并实时通过图形直观地看出处理的效果。只需依据提示给出指令就可轻松地获取结果。本论文的创新之处：1、全面综述了分子激发能的衰变过程，并给出了PSII的能量传递简图。2、采用PIN作为Boxcar的触发信号，与以往的飞秒泵浦－探测差异吸收光谱仪相比，将采样门宽的晃动减小了百万倍，有效地提高了系统的时间分辨率。3、在荧光光谱装置中，设计制作了一侧为凹面的样品盒和准直光学系统，提高荧光的收集率30％，对实验成功起了关键的作用。4、采用皮秒荧光光谱装置对PSII，CP43，CP47的荧光强度与激光功率的关系进行了研究，在国内首次获得了三种样品的荧光量子产额与激光功率的关系曲线。5、在国内首次获得CP43和CP47的荧光随时间的衰变曲线。6、采用斩波后的激光作为激励光源，对三种样品进行了荧光探测，并获得初步结果，信号宽度为～15ps，这样的实验和结果还未见报道。7、采用Matlab编写了一个直观、方便的数据处理软件，可以同时对多组数据进行全局优化处理，只需依据提示给出指令就可轻松地获取结果。 |
| 学科主题 | 光学 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-10-09 |
| 页码 | 116 |
| 源URL | [http://ir.opt.ac.cn/handle/181661/12386]  |
| 专题 | 西安光学精密机械研究所_中国科学院西安光学精密机械研究所(2010年前) |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 贺俊芳. 光系统II超快过程机理研究[D]. 中国科学院西安光学精密机械研究所.. 1999. |
入库方式： OAI收割
来源：西安光学精密机械研究所
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