荧光光谱的类型与基本特征
仪器网 · 2012-07-15 08:58 · 37656 次点击
1、荧光光谱的类型
由于能发射荧光的分子结构具有特殊性,任何具有荧光(或磷光)的分子都共有两个特征光谱:发射光谐和激发光谱。根据测量与表示方式的不同.荧光光谱还可分为同步荧光光谱、三维荧光光谱和时间分辨荧光光谱。
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(l)发射光谱
当固定激发光波长(选最大激发光波长).扫描记录荧光物质发射的各波长荧光(或磷光)强度.可获得荧光强度与发射光波长的关系曲线,即荧光物质的发射光谱.如图8一3所示。
(2)激发光谱当固定发射光波长(选最大发射光波长).扫描记录激发光波长.可获得荧光强度与激发光波长的关系曲线.即荧光物质的激发光谱。
由此可见.在一台仪器.上要既能获得发射光谱又能获得激发光谱.试样前后必须分别设置单色器.即具有两个单色器。
(3)同步荧光光谱
荧光物质既具有发射光谱又具有激发光谱.如果采用同步扫描技术(两个单色器同步转动).同时记录所获得的谱图,称为同步荧光光谱.如图8一4(a)所示。同步扫描可采取
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三种方式进行:①固定波长差同步扫描法.即在扫描过程中.保持激发光波长和发射光波长的波长差固定[attach]51075[/attach]
=常数;2固定能量差同步扫描法.即在扫描过程中.激发光波长和发射光波长之间保持一个恒定的波数差[attach]51076[/attach]
=常数〕;③可变波长(可变角)同步扫描法,即使两个单色器分别以不同速度进行扫描,扫描过程中激发光波长和发射光波长的波长差是不固定的。
同步荧光光谱并不是荧光物质的激发光谱与发射光谱【图8一4(b)]的简单叠加。同步扫描至激发光谱与发射光谱重叠波长处,才同时产生信号。所以必须要选择合适的扫描波长差值.在固定波长差同步扫描法中.[attach]51077[/attach]
以的选择直接影响到所得到的同步光谱的形状、带宽和信号强度。通过控制以提供了一种提高选择性的途径。例如.酪氮酸和色氮酸的激发光谱很相似,发射光谱重叠严重.但以[attach]51077[/attach]
60nm时.只显示色氨酸的光谱特征,从而可实现分别测定。
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同步荧光光谱的谱图简单。谱带窄.减小了谱图重叠现象和散射光的影响,提高了分析测定的选择性.如图8一5所示.但同步荧光光谱损失了其他光谱带,提供的信息最减少。
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(4)三维荧光光谱
20世纪80年代,随着计算机应用的普及,使得三维荧光光谱技术发展起来。以荧光强度、激发光波长和发射光波长为坐标可获得三维荧光光谱图,也称为总发光光谱图。三维荧光光i昔图可用两种图形方式表示:平面显示的等强度线光谱图(等高线光谱图)和三维曲线光谱图,如图8一6和图8一7所示。如图8一6中部所示为等高线光谱,激发光谱A是三维光谱沿入em=440nm剖面上的轮廓线;发射光谱B是沿入em390nm剖面七的轮廓线;曲线C是以入=50nm的同步荧光光谱.它是沿以入=50nm的对角线切割并投影在
轴上的轮廓线。三维荧光光谱图可清楚表现出激发光波长和发射光波长变化时荧光强度的变化信息.提供了更加完整的荧光光谱信息。作为一种指纹鉴定技术.进一步扩展了荧光光谱法的应用范围。
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(5)时间分辨荧光光谱
时间分辨荧光光谱是基于不同发光体寿命衰减速率的不同,采用时间延迟装里,用发射单色器进行扫描而获得的。可以对光谱重叠但寿命存在差异的组分进行分辨和分别测定。时间分辨荧光技术还能利用不同发光体形成速率的不同进行选择性测定,如牡一桑色素一T(只)SI另体系中,干扰元素Zr、AI形成发光体系慢,在12s内测定牡可消除Zr、Al的干扰.
2.荧光光讲的基本特征
荧光光谱显示的某些基本特征为荧光物质的识别提供了基本原则.
(l)S一okes位移
在溶液中,分子发射光谱的波长总比激发光谱的长,分子发射的荧光波长相对于吸收波长而言.位移到较长的波长处,称为Stokes位移。产生位移的原因是由于激发与发射之间产生了能虽消耗.即位于激发态时,受激分子通过振动弛像消耗了部分能擞.同时溶剂分子与受激分子的碰撞也会失去部分能量,故产生了Stokes位移现象.如图8一1所示也反映出了这种现象。
(2)发射光谱的形状与激发光波长无关
由图8一1可见,引起荧光分子激发的波长是入1和入2.但荧光发射均是由第一激发单重态的最低振动能级再跃迁回到基态的各振动能级。所发射的荧光光谱由第一激发单重态的最低振动能级和墓态各振动能级之间的能量决定.与激发光波长无关。
(3)镜像对称规则
通常发射光谱与激发光谱形状成镜像对称关系,如图8一8和图8一9所示。镜像对称规则产生的原因是由于吸收光谱的形状表明了分子第一激发单重态的振动能级结构.而发射光谱则表明了分子基态的振动能级结构.基态与激发态两者的振动能级结构相似。激发与去激发组成相反的两个过程.如基态上的零振动能级与第一激发单重态的第二振动能级之间的跃迁几率最大.相反跃迁亦然。由此可知,用不同波长的激发光照射荧光分子时.都可以获得形状相同的荧光光谱。
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