穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)熒光光譜（PL+TRPL測試）

一些同學(xué)在做穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)熒光光譜測試的時候，可能會對穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)熒光光譜有些不理解的地方，今天鑠思百小編直接整理好熒光光譜的相關(guān)知識，

希望能幫到同學(xué)們。

1、穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)熒光光譜測試原理

在吸收紫外和可見電磁輻射的過程中，分子受激躍遷至激發(fā)電子態(tài)，大多數(shù)分子將通過與其它分子的碰撞以熱的方式散發(fā)掉這部分能量，部分分子以光的形式放射出這部分能量，放射光的波長不同于所吸收輻射的波長。后一種過程稱作光致發(fā)光。

分子發(fā)光包括熒光、磷光、化學(xué)發(fā)光、生物發(fā)光和散射光譜等。基于化合物的熒光測量而建立起來的分析方法稱為分子熒光光譜法。

被測的熒光物質(zhì)在激發(fā)光照射下所發(fā)出的熒光，經(jīng)過單色器變成單色熒光后照射于光電倍增管上，由其所發(fā)生的光電流經(jīng)過放大器放大輸至記錄儀。一個激發(fā)，一個發(fā)射，采用雙單色器系統(tǒng)，可分別測量激發(fā)光譜和熒光光譜。目前國內(nèi)外熒光光譜儀示意圖如圖一：

圖一 熒光光譜儀原理示意

激發(fā)與發(fā)射光譜

任何熒光化合物都具有兩個特征光譜：激發(fā)光譜和發(fā)射光譜。

激發(fā)光譜反映了某一固定的發(fā)射波長下所測量的熒光強度對激發(fā)波長的依賴關(guān)系；

發(fā)射光譜反映了某一固定激發(fā)波長下所測量的熒光的波長分布。

激發(fā)光譜和熒光光譜

熒光光譜能夠提供激發(fā)譜、發(fā)射譜、峰位、峰強度、量子產(chǎn)率、熒光壽命、熒光偏振度等信息，熒光分析定性和定量的基礎(chǔ)。

熒光光譜的特點：

（1）Stokes位移。激發(fā)光譜與發(fā)射光譜之間有波長差，發(fā)射光譜波長比激發(fā)光譜波長長；

（2）發(fā)射光譜的形狀與激發(fā)波長無關(guān)；

（3）鏡像規(guī)則，熒光發(fā)射光譜與它的吸收光譜成鏡像對稱關(guān)系。

4、熒光壽命

熒光物質(zhì)具有兩個重要的發(fā)光參數(shù)：熒光壽命和熒光量子產(chǎn)率。

熒光壽命（τ）是指當(dāng)激發(fā)停止后，分子的熒光強度降到激發(fā)時最大強度的1/e所需的時間，它表示粒子在激發(fā)態(tài)存在的平均時間，通常稱為激發(fā)態(tài)的熒光壽命。與穩(wěn)態(tài)熒光提供一個平均信號不同，熒光壽命提供的是激發(fā)態(tài)分子的信息，前者可以告訴你事情發(fā)生了，而后者可以告訴你為什么發(fā)生。

熒光壽命示意圖

熒光壽命與物質(zhì)所處微環(huán)境的極性、黏度等有關(guān)，可以通過熒光壽命分析直接了解所研究體系發(fā)生的變化。熒光現(xiàn)象多發(fā)生在納秒級，這正好是分子運動所發(fā)生的時間尺度，因此利用熒光技術(shù)可以“看”到許多復(fù)雜的分子間作用過程，例如超分子體系中分子間的簇集、固液界面上吸附態(tài)高分子的構(gòu)象重排、蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的變化等。熒光壽命分析在光伏、法醫(yī)分析、生物分子、納米結(jié)構(gòu)、量子點、光敏作用、鑭系元素、光動力治療等領(lǐng)域均有應(yīng)用。

熒光壽命的測定技術(shù)有時間分辨單光計數(shù)技術(shù)(TCSPC)、相調(diào)法、閃頻法。其中TCSPC具有靈敏度高、測定結(jié)果準(zhǔn)確、系統(tǒng)誤差小的優(yōu)點，是目前最流行的的熒光壽命測定方法。

5、熒光量子產(chǎn)率

熒光量子產(chǎn)率（φ_f）是熒光物質(zhì)另一個基本參數(shù)，它表示物質(zhì)發(fā)生熒光的能力，數(shù)值在0~1之間。熒光量子效率是熒光輻射與其他輻射和非輻射躍遷競爭的結(jié)果。

式中， kf為熒光發(fā)射過程的速率常數(shù)， ∑k_i為其他有關(guān)過程的速率常數(shù)總和。一般來說， k_f主要決定于化學(xué)結(jié)構(gòu)，而 ∑ki主要決定于化學(xué)環(huán)境，同時也與化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)。

6、分子結(jié)構(gòu)與熒光

并不是所有的分子都能產(chǎn)生熒光，分子產(chǎn)生熒光必須具有：合適的結(jié)構(gòu)和一定的熒光量子產(chǎn)率。熒光產(chǎn)生與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系如下：

（1）電子躍遷類型。大多數(shù)熒光化合物都是由π→π*或n→π*躍遷激發(fā)，然后經(jīng)過振動弛豫或其他非輻射躍遷，在發(fā)生π*→π或π*→n躍遷而產(chǎn)生熒光，其中π*→π熒光效率最高。

（2）共軛效應(yīng)。含有π*→π躍遷能級的芳香族化合物的熒光最常見且最強。具有較大共軛體系或脂環(huán)羰基結(jié)構(gòu)的脂肪族化合物也可能產(chǎn)生熒光。

（3）取代基效應(yīng)。苯環(huán)上有吸電子基常常會妨礙熒光的產(chǎn)生，而給電子基會使熒光增強。

（4）平面剛性結(jié)構(gòu)。具有平面剛性結(jié)構(gòu)的有機分子大多具有強烈熒光，因為該結(jié)構(gòu)可降低分子振動，減少與溶劑的相互作用。

熒光分析

熒光分析就是基于物質(zhì)的光致發(fā)光現(xiàn)象而產(chǎn)生的熒光的特性及其強度進行物質(zhì)的定性和定量的分析方法。目前，也廣泛地作為一種表征技術(shù)來研究體系的物理、化學(xué)性質(zhì)及其變化情況，例如生物大分子構(gòu)象及性質(zhì)的研究。

熒光光譜適用于固體粉末、晶體、薄膜、液體等樣品的分析。根據(jù)樣品分別選配石英池（液體樣品）或固體樣品架（粉末或片狀樣品）。

熒光分析的優(yōu)點：（1）靈敏度高；（2）選擇性強；（3）試樣量少、方法簡單；（4）提供較多的物理參數(shù)。但是也存在應(yīng)用范圍不夠廣泛、對環(huán)境敏感（干擾因素多）等缺點。

1、定性分析

不同結(jié)構(gòu)熒光化合物都有特征的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜，因此可以將熒光物質(zhì)的激發(fā)光譜與發(fā)射光譜的形狀、峰位與標(biāo)準(zhǔn)溶液的光譜圖進行比較，從而達(dá)到定性分析的目的。

2、定量分析

在低濃度時，溶液的熒光強度與熒光物質(zhì)的濃度成正比：F=Kc。其中，F為熒光強度，c為熒光物質(zhì)濃度，K為比例系數(shù)。這就是熒光光譜定量分析的依據(jù)。

上述關(guān)系不適用于熒光物質(zhì)濃度過高時，熒光物質(zhì)濃度過高，其熒光強度反而降低。原因有：

（1）內(nèi)濾效應(yīng)。一是，當(dāng)溶液濃度過高時，溶液中雜質(zhì)對入射光的吸收作用增大，相當(dāng)于降低了激發(fā)光的強度。二是，濃度過高時，入射光被液池前部的熒光物質(zhì)強烈吸收，處于液池中、后部的熒光物質(zhì)，則因受到入射光大大減弱而使熒光強度大大降低；而儀器的探測窗口通常對準(zhǔn)液池中部，從而導(dǎo)致檢測到的熒光強度大大降低。

（2）相互作用。較高濃度溶液中，可發(fā)生溶質(zhì)間的相互作用，產(chǎn)生熒光物質(zhì)的激發(fā)態(tài)分子與其基態(tài)分子的二聚物或其他溶質(zhì)分子的復(fù)合物，從而導(dǎo)致熒光光譜的改變和/或熒光強度下降。當(dāng)濃度更大時，甚至?xí)纬蔁晒馕镔|(zhì)的基態(tài)分子聚集體，導(dǎo)致熒光強度更嚴(yán)重下降。

（3）自淬滅。熒光物質(zhì)的發(fā)射光譜與其吸收光譜呈現(xiàn)重疊，便可能發(fā)生所發(fā)射的熒光被部分再吸收的現(xiàn)象，導(dǎo)致熒光強度下降。溶液濃度增大時會促使再吸收現(xiàn)象加劇。

3、影響熒光強度的外部因素

以上就是鑠思百小編對穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)熒光光譜相關(guān)資料的整理，如有測試需求，可以和鑠思百檢測聯(lián)系，我們會給與您最準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和最好的服務(wù)體驗，

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