六分鐘護一生Non-visible Images

Chien-Chung Jeng 鄭 建 宗Imaging & Nonlinear Optical Lab

Institute of Nanoscience & Department of Physics National Chung Hsing University

螢光是一種光致發光的冷發光現象。當某種常溫物質經某種波長的入射光（通常是紫外線或 X射線）照射，吸收光能後進入激發態，並且立即退激發併發出比入射光的的波長長的出射光（通常波長在可見光波段）。具有這種性質的出射光就被稱之為螢光。

http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E8%9E%A2%E5%85%89

具有螢光性的分子吸收入射光的能量後，其中的電子從基態S0（通常為自旋單重態）躍遷至具有相同自旋多重度的激發態 S2 ，即 S0

+hvEX →S2 ，這裏 h = 普朗克常數 ， vEX= 入射光光子的頻率。處於激發態 S2的電子可以通過各種不同的途徑釋放其能量回到基態。比如電子可以從 S2經由非常快的（短於 10 − 12 秒）內轉換過程無輻射躍遷至能量稍低並具有相同自旋多重度的激發態 S1： S2 →S1 ，緊接著從 以發光的方式釋放出能量回到基態 S0： S1 → S0+hvF ，這裏發出的光就是螢光，其頻率為 vF。由於激發態 的能量低於 ，故在這一過程中發出的螢光的頻率 νF 低於入射光的頻率 vEX。螢光態的壽命為 10 − 8至 10 − 5秒，這就是前面提到的＂立即＂退激發的具體含義。通常電子從激發態 躍遷至 的內轉換過程非常的快，而且產生螢光的物質的分子可以通過所謂的振動弛豫過程很快地（約10 − 11 秒）經由碰撞達到熱平衡。總結產生螢光的反應過程為：

S0+hvEX →S2 →S1 → S0+hvF

如何作螢光線攝影a. 短波長光源（ Excitation) 照射在待測物上

，激發出螢 (Emission) 。b. 濾光片濾掉反射的激發光，只留待測物發出

螢光進入上相機。

激發光

源

螢光有多種顏色

紫外線光源

紫外線燈

螢光的應用

紅寶石、翡翠、鑽石可以在短波長的紫外線下發出紅色的螢光。

綠寶石、黃晶（黃玉）、珍珠也可以在紫外線下發出螢光。

鑽石還可以在 X射線下發出磷光 。

螢石

a. 鑑識科學與礦物學

印刷防偽技術

浮水印防偽絲

照妖鏡－紫外螢光攝影

可見光無明顯差異

螢光攝影：明顯找到修補之處

何傳馨 ,「自敘帖科技検査報告」 ,『故宮文物月刊』 ,2004 年 ,10 月

b. 生化和醫藥

螢光在生化和醫藥領域有著廣泛的應用。人們可以通過化學反應把具有螢光性的化學基團粘到生物大分子上，然後通過觀察示蹤基團發出的螢光來靈敏地探測這些生物大分子。

Liver

1min. 5 10 20 40 80Before injected

中興大學活體影像儀•CCD size 27.6 ×27.6 mm •High sensitive (QE: 90%)•Low noise( cooled -90℃)

1. High sensitive & Low noise2. Fluorescent image3. Motor-driven( Field of view)

D.E. Jenkins et al, Clinical & Experimental Metastasis, vol. 20 ,733–744, 2003.

in vivo & Noninvasive Tumor detection(Bioluminescence imaging)

A picture times thousand words

Infrared Conversion:remove the IR-cut filter

透過去了

紅外線攝影

紅外線的世界：白色的樹葉

下雪了？

http://www.photonews.com.tw/01.asp?Category=113

台南大天后宮 一級古蹟 1820 重修

Ⅱ 、 A Picture Paints A Thousand Words.

被動過手腳了

Conclusion:

A spectrum is worth thousand pictures

Thank You

A picture pains thousand words