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什么是熒光發(fā)射光譜?熒光發(fā)射光譜的工作原理?熒光發(fā)射光譜與激發(fā)光波長的關系是?

來源:
2023-08-04
類別:技術信息
eye 15
文章創(chuàng)建人 拍明芯城

  什么是熒光發(fā)射光譜?熒光發(fā)射光譜的工作原理?熒光發(fā)射光譜與激發(fā)光波長的關系是?

  熒光發(fā)射光譜(Fluorescence Emission Spectrum)是一種用于研究熒光現(xiàn)象的光譜分析技術。在熒光發(fā)射光譜中,通過激發(fā)樣品中的熒光物質(zhì),使其吸收能量后重新輻射出較長波長的熒光光子。通過分析熒光光子的能量和波長,可以獲得關于樣品中熒光物質(zhì)的信息,例如熒光物質(zhì)的性質(zhì)、濃度、分子結構以及環(huán)境中的影響等。

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  熒光發(fā)射光譜的實驗裝置一般包括激發(fā)光源、樣品槽、單色器或光柵、光電探測器等。實驗中,激發(fā)光源會產(chǎn)生高能量的激發(fā)光束,照射到樣品上,樣品中的熒光物質(zhì)吸收光子,激發(fā)到高能級態(tài)。隨后,熒光物質(zhì)會從高能級態(tài)躍遷到較低能級態(tài),釋放出熒光光子。這些熒光光子通過單色器或光柵分散為不同波長的光,然后由光電探測器檢測和記錄熒光強度。

  熒光發(fā)射光譜在化學、生物學、環(huán)境科學等領域得到廣泛應用。熒光物質(zhì)在許多生物分子、藥物、環(huán)境污染物等中普遍存在,因此熒光發(fā)射光譜可以用于藥物分析、生物分子探測、環(huán)境污染物檢測等研究。通過觀察熒光發(fā)射光譜,可以獲得豐富的信息,幫助科學家深入了解樣品的特性和結構。

  熒光發(fā)射光譜的工作原理基于分子的激發(fā)和熒光輻射過程。當熒光物質(zhì)受到激發(fā)光的照射時,其分子中的電子被激發(fā)到高能級態(tài)。隨后,這些高能級態(tài)的電子會經(jīng)歷非輻射躍遷,即電子在不發(fā)射光子的情況下返回到低能級態(tài)。

  然而,并非所有的電子都會通過非輻射躍遷返回到低能級態(tài),部分電子會通過輻射躍遷的過程釋放出熒光光子。這些熒光光子的能量對應于熒光物質(zhì)分子內(nèi)部能級差。熒光發(fā)射光譜測量的就是這些熒光光子的能量和波長。

  以下是熒光發(fā)射光譜的工作原理:

  激發(fā)光源: 首先,采用合適的激發(fā)光源(通常是紫外光或藍光)照射待測樣品中的熒光物質(zhì)。這些光子具有足夠的能量,可以將熒光物質(zhì)中的電子激發(fā)到高能級態(tài)。

  激發(fā)過程: 熒光物質(zhì)中的分子受到激發(fā)光的激發(fā)后,部分電子被激發(fā)到高能級態(tài)。這些高能級態(tài)的電子并不穩(wěn)定,它們會很快經(jīng)歷非輻射躍遷,通過震動和旋轉(zhuǎn)等過程失去能量,并回到低能級態(tài)。

  熒光發(fā)射: 在非輻射躍遷的過程中,部分電子通過輻射躍遷的方式釋放出熒光光子。這些熒光光子的能量對應于分子內(nèi)部能級差。不同熒光物質(zhì)有不同的能級結構,因此其熒光光子的能量和波長也不同。

  光譜分析: 熒光發(fā)射光譜分析會將這些熒光光子分散成不同波長的光,然后通過光電探測器來檢測和記錄熒光光子的強度。得到的光譜圖譜顯示了熒光光子的強度與波長的關系,即熒光發(fā)射光譜。

  通過分析熒光發(fā)射光譜,可以獲得關于樣品中熒光物質(zhì)的信息,例如熒光峰的位置、強度和形狀,從而幫助研究熒光物質(zhì)的性質(zhì)、濃度、結構以及其它相關信息。

  熒光發(fā)射光譜與激發(fā)光波長之間存在密切的關系,這被稱為斯托克斯位移(Stokes Shift)。斯托克斯位移是指熒光發(fā)射光譜中的熒光峰波長通常會比激發(fā)光的波長長。

  在熒光發(fā)射光譜中,熒光物質(zhì)受到激發(fā)光的照射后,分子中的電子會被激發(fā)到高能級態(tài)。隨后,這些高能級態(tài)的電子通過非輻射躍遷的過程回到低能級態(tài)。在這個非輻射躍遷的過程中,部分電子會通過輻射躍遷的方式釋放出熒光光子,其能量對應于分子內(nèi)部能級差。

  在這個過程中,由于分子的振動和旋轉(zhuǎn)等因素,一部分能量會被耗散掉,導致發(fā)射的熒光光子的波長比激發(fā)光的波長長。這就是斯托克斯位移的原因。

  斯托克斯位移的大小取決于熒光物質(zhì)的分子結構和環(huán)境,不同的熒光物質(zhì)會有不同的斯托克斯位移。通常情況下,斯托克斯位移的值在數(shù)十到幾百納米范圍內(nèi)。

  斯托克斯位移在熒光發(fā)射光譜分析中是一個重要的特征,可以幫助區(qū)分不同的熒光物質(zhì)和識別樣品中的熒光信號。通過測量熒光發(fā)射光譜中的波長和強度,可以獲得有關樣品中熒光物質(zhì)的信息,從而在分析、檢測和研究中發(fā)揮重要作用。


責任編輯:David

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