[理学]第二章 荧光分光度法.ppt

第二章 荧光光谱分析法 § 2- 1 概述 § 2- 1 概述 § 2- 1 概述 § 2- 1 概述 二、基本概念 荧光是物质分子吸收了较短波长的光（通常是紫外-可见光），在很短的时间内（几纳秒至几微秒）发射出较照射光波长为长的光。 荧光光谱分析法是根据物质的分子荧光光谱进行定性，以荧光强度进行定量的一种分析方法。 三、荧光光谱分析法的特点 1. 灵敏度高 荧光强度随激发光强度增强而增强（提高激发光强度，可提高荧光强度）。 三、荧光光谱分析法的特点 2. 选择性好 不同的物质用不同的光进行激发，选择不同的激发光波长 不同的物质发射的荧光不同，选择不同的检测荧光波长 比较容易排除其它物质的干扰，选择性好 § 2- 2 荧光光谱法 具有不饱和基团的基态分子光照后，价电子跃迁 基态分子 价电子跃迁到激发态 （一） 电子自旋状态的多重性 （一） 电子自旋状态的多重性 大多数分子含有偶数电子，基态分子每一个轨道中两个电子自旋方向总是相反的?? ，处于基态单重态。用 “S0” 表示 ；当物质受光照射时，基态分子吸收光能产生电子能级跃迁，由基态跃迁至更高的单重态，电子自旋方向没有改变，净自旋 = 0 。 若分子中电子跃迁过程中伴随着自旋方向的改变，由基态单重态→激发三重态，净自旋 ? 0。这种跃迁为禁阻跃迁 T*1、T*2、T*3分别表示第一、二、三激发三重态 （二）荧光、磷光的产生的机制 分子中电子受激跃迁到激发态后，处于激发态的分子是不稳定的，去激返回到较低激发态或基态时有两种方式：无辐射去激和辐射去激。 无辐射去激——不伴随发光现象的过程叫无辐射去激，体系内的多余的能量以热的形式释放。包括： 内部转换（IC）—相同的多重态之间的转换 S-S 系间窜跃（ISC）—不同的多重态之间的转换 S-T 振动驰豫（VR）—同一电子能级中，从较高振动能级到较低振动能级的过程 外部转移（EX）—指激发态分子与溶剂分子或溶质分子的相互作用及能量转移，使荧光或磷光强度减弱或消灭 发生系间窜跃电子需转向，S1—T1间进行，比内部转换困难 辐射去激——伴随发光现象的过程叫辐射去激。包括： 荧光——激发态分子从第一激发单线态S*1的最低振动能级回到基态S0所发出的辐射。 荧光是相同多重态间的允许跃迁，产生速度快，10-9~10-7s，又叫快速荧光或瞬时荧光，外部光源停止照射，荧光马上熄灭。 无论开始电子被激发至什么高能级，它都经过无辐射去激消耗能量后到S*1的最低振动能级，发射荧光，荧光波长比激发光波长长。 λ荧λ激 辐射去激——伴随发光现象的过程叫辐射去激。包括： 磷光——当受激电子降到S*1 的最低振动能级后，未发射荧光，而是经过系间窜跃到T*1振动能级，经振动驰豫到 T*1 最低振动能级，从T*1 最低振动能级回到基态的各个振动能级所发射的光叫磷光。 从T*1 → S0要改变电子自旋，发光速度慢，约为 10-4 ~ 10s，光照停止后，磷光仍可持续一段时间。 分子相互碰撞的无辐射能量损耗大，所以磷光的波长更长： ? λ磷 ? λ荧 ?λ激 ? ? ?* 易产生荧光 n ? ?* 易产生磷光 注意： 实现内部转换 a、S*1 S*2电子能级差小，易实现 b、S*1 S*2振动能级有位能交叉面 体系间窜越的必要条件 a、S*1 T*1振动能级有位能交叉面 b、微观磁场的微扰存在 荧光分析仪器——主要由光源、单色器、样品池、检测器和显示器组成 荧光仪器的光路示意图 1、光源 激发光源一般要求比吸收测量中的光源有更大的发射强度；适用波长范围宽 荧光计中，常使用高压汞灯作光源 荧光光度计中常用氙弧灯 2、单色器 荧光计用滤光片作单色器，荧光计只能用于定量分析，不能获得光谱 大多数荧光光度计一般采用两个光栅单色器，有较高的分辨率，能扫描图谱，既可获得激发光谱，又可获得荧光光谱 第一单色器作用：分离出所需要的激发光，选择最佳激发波长? ex ，用此激发光激发样品池内的荧光物质 ? ex 第二单色器作用：滤掉一些杂散光和杂质所发射的干扰光，用来选择测定用的荧光波长? em。 在选定的? em 下测定荧光强度，定量分析 3、样品池 盛放测定溶液，通常是石英材料的方形池，四面都透光，只能用手拿棱或最上边 4、检测器 把光信号转化成电信号, 放大, 直接转成荧光