通过有机染料荧光量子效率的温度依赖性，可以对温度进行微量测量。不过，基于荧光强度的测量存在问题：测量结果取决于染料浓度和激发强度。它还取决于光学系统和测量目标中可能存在的吸收剂。如果使用荧光寿命来测量温度，就可以避免这些问题[1]。荧光寿命与仪器参数无关，可通过 TCSPC 进行定量测量。下图是罗丹明 B 作为温度传感器的示例。数据由SPC-150N TCSPC 模块和BDS-SM 皮秒二极管激光器记录。随着温度从 20°C 上升到 80°C，荧光寿命从 1.6 ns 下降到 580 ps。
为了准确测量基于寿命的温度，需要考虑一些非理想特性。首先，罗丹明 B 的荧光衰减不会在整个温度范围内保持单指数。然而，在多指数衰减中，单指数拟合与量子效率的关系并不准确。为了获得与基于强度的测量结果相一致的结果，应该对数据进行双指数衰变分析，并使用振幅加权寿命作为温度测量值。
此外，在生物环境中使用该技术时，可能会有其他分子环境参数影响荧光寿命。这可能需要重新校准荧光寿命与温度的关系[1]。另一个陷阱可能是吸收激光波长的生物化合物会发出意想不到的荧光。这类化合物通常被认为是 “非荧光”，因为它们的荧光量子效率极低。然而，低量子效率并不意味着没有荧光。它只意味着荧光寿命很短。因此，它会干扰温度测量。如果存在超快衰变成分（事实上，在上述数据中确实存在），则应将其排除在寿命计算之外。具体做法是在拟合过程中剔除衰变函数的第一部分，或者进行三重指数拟合，并在计算振幅加权寿命时剔除快速衰变成分。
[1] R. Mercadé-Prieto 等人，Photochem.Photobiol.2017，16，1727-1734。