荧光光谱的原理和应用.ppt

荧光光谱的原理及应用;荧光是指一种光致发光的冷发光现象。当某种常温物质经某种波长的入射光（通常是紫外线）照射，吸收光能后进入激发态，并且立即退激发并发出比入射光的的波长长的出射光（通常波长在可见光波段）；而且一旦停止入射光，发光现象也随之立即消失。具有这种性质的出射光就被称之为荧光。 ;磷光是一种缓慢发光的光致冷发光现象。当某种常温物质经某种波长的入射光（通常是紫外线）照射，吸收光能后进入激发态（具有和基态不同的自旋多重度），然后缓慢地退激发并发出比入射光的的波长长的出射光，而且与荧光过程不同，当入射光停止后，发光现象持续存在。发出磷光的退激发过程是被量子力学的跃迁选择规则禁戒的，因此这个过程很缓慢。;4;5;主要内容;荧光光谱的基本原理;分子能级比原子能级复杂； 在每个电子能级上，都存在振动、转动能级； ; 电子激发态的多重度： M = 2S+1 S为电子自旋量子数的代数和(0或1)； ;10;跃迁规则; 单重态能级间的跃迁符合光谱选律，跃迁概率大。分子通过吸收辐射而直接被激发到三重态的跃迁是禁阻的，概率很小。 ;雅布隆斯基分子能级图; 电子处于激发态是不稳定状态，容易返回基态，在这个过程中通过辐射跃迁(发光)和无辐射跃迁等方式失去能量，这个过程就称为失活。; 振动弛豫：同一电子能级内以热量交换形式由高振动能级至低相邻振动能级间的跃迁。发生振动弛豫的时间一般为10-12 s。 激发态分子常常首先发生振动驰豫。 ;无辐射跃迁失活的途径;荧光发射：电子由第一激发单重态的最低振动能级→基态（ 多为 S1 → S0跃迁），发射波长为 ?’2的荧光； 10-7～10-9 s 。 ; 荧光产生的过程： （1）处于基态最低振动能级的荧光物质分子受到紫外线的照 射，吸收了和它所具有的特征频率相一致的光线，跃迁到第一电子激发态的各个振动能级； （2）被激发到第一电子激发态的各个振动能级的分子通过 无辐射跃迁降落到第一电子激发态的最低振动能级； （3）降落到第一电子激发态的最低振动能级的分子继续降 落到基态的各个不同振动能级，同时发射出相应的光量子，这就是荧光： （4）到达基态的各个不同振动能级的分子再通过无辐射跃迁最后回到基态的最低振动能级． ;荧光光谱 固定激发光波长物质发射的荧光强度与发射光波长关系曲线，如右图中曲线II。 荧光本身则是由电子在两能级间不发生自旋反转的辐射跃迁过程中所产生的光。 磷光光谱 固定激发光波长物质发射的磷光强度与发射光波长关系曲线，如右图中曲线III。 磷光本身则是由电子在两能级间发生自旋反转的辐射跃迁过程中所产生的光。;光谱图;激发光谱 固定发射波长(一般将其固定于发射波段中感兴趣的峰位)，扫描出的化合物的发射光强度(荧光/磷光) 与入射光波长的关系曲线。 ;主要光谱参量;激发光谱与发射光谱的关系;产生斯托克位移的主要原因：; 关于激发光的波长λ1： ①决定荧光物质是否能够产生吸收并发射出荧光； ②能够使荧光物质产生吸收并发射出荧光的激发光的波长并不具有唯一性； ③在保证激发的前提下，不同激发波长处的荧光发射光谱相同，但荧光强度不同。 ④在进行荧光测定时，须选择激发光波长以保证荧光强度最大。 ; 荧光发射是光吸收的逆过程。荧光发射光谱与吸收光谱有类似镜影的关系。但当激发态的构型与基态的构型相差很大时，荧光发射光谱将明显不同于该化合物的吸收光谱。;镜像规则的解释;三、荧光的产生与分子结构的关系;1.化合物的结构与荧光;;;四、影响荧光强度的外部因素;2.温度的影响 荧光强度对温度变化敏感，温度增加，分子运动速度加快，分子间碰撞的几率增加，外转换去活的几率增加，荧光效率降低。例如荧光素钠的乙醇溶液，在0℃以下，温度每降低10℃，? f增加3％，在?80℃时， ? f为1。;3 pH值的影响 含有酸性或碱性取代基的芳香化合物的荧光与pH有关。pH的变化影响了荧光基团的电荷状态，从而使其荧光发生变化。;4.内滤光作用和自吸现象;5.荧光熄灭剂;6、散射光;a:320nm或350nm为激发光，荧光峰总是在448nm。 b:将空白溶剂分别在320nm及350nm激发光照射下测定荧光，激发光波长为320nm时，拉曼光波长是360nm，360nm的拉曼光对荧光无影响；当激发光波长为350nm时，拉曼光波长是400nm，400nm的拉曼光对荧光有干扰，因而影响测定结果。;荧光光谱仪的原理、操作及数据处理;荧光光谱仪的基本原理; 光源： 高压氙灯发出的光线强度大