数出单光子降临的皮秒钟摆：贝克尔与荧光寿命成像（FLIM）
2004 年 1月15日 · 时间相关单光子计数（TCSPC）高速采集板卡与微通道板光电倍增管（MCP-PMT）
你知道吗？
粗鄙的目光只追逐光芒的明暗多寡，深邃的仪器却在以皮秒为单位倾听单颗光子坠落的钟声；摆脱了浓度的虚妄，寿命成了微观世界不变的真理。
传统荧光显微镜只记录“光有多强”，但光强是一个极其脆弱且充满欺骗性的物理量：染料浓度稍高一点、激光稍微波动、或者多拍了两张发生光漂白，测出来的亮度都会天差地别。生物物理学家将目光投向了发光分子更本质的量子属性——荧光寿命（Fluorescence Lifetime），即分子吸收光子跳上激发态后、自发辐射衰减回基态所需的特征统计时间（通常仅有数纳秒）。
柏林贝克尔-希克尔公司的物理学家沃尔夫冈·贝克尔（Wolfgang Becker）等人将时间相关单光子计数（TCSPC）芯片推向了极致。系统用高频皮秒脉冲激光激发样品，探测器在每个激光周期内至多只记录一颗光子，超高速时间数字转换器（TDC）以皮秒（秒）精度精确丈量“激光脉冲发射”到“单光子砸中探测器”的时间差，并在内存中累计绘制单光子到达时间的直方图衰减曲线。
无论细胞内荧光分子是多是少，荧光寿命这一固有常数在固定微环境下始终保持不变；而一旦发生细胞内微环境酸化、黏度改变或 FRET 供受体能量转移，纳秒寿命曲线便敏锐发生形变，成为测量活细胞代谢状态与蛋白质变构的绝对标尺。