荧光和磷光光谱法讲解课件.ppt

1、20:42:247.1 荧光荧光7.1.1 荧光的产生荧光的产生7.1.5 发射与激发光谱发射与激发光谱7.1.3 荧光的影响因素荧光的影响因素7.1.7 实验技术与应用实验技术与应用7.1.6 荧光仪器荧光仪器7.1.4 定量关系定量关系7.1.2 荧光效率荧光效率 多重度多重度MM 单线态与三线态单线态与三线态 MgMg的光谱项的光谱项 去活化去活化6方式方式7.1 荧光荧光Fluorescence7.1.1 产生产生分子的电子能态：基态分子的电子能态：基态激发态激发态则则:能量增加，分子的多重性可能改变能量增加，分子的多重性可能改变 激发态20:42:25多重度M=2S+1S为自旋量子数

2、的代数和为自旋量子数的代数和含偶数电子的分子含偶数电子的分子,电子成对，电子成对，S=1 21 20 泡利不相容原理单重态singlet state:在磁场中无能级分裂20:42:25单重态基态S0吸收辐射通常自旋不变激发态S1/S2单重态基态S0吸收辐射自旋改变激发态T1/T2规则Hund平行自旋能量更低泡利不相容原理 S=1 21 21M=2S+13三重态triplet state激发后S/T两态激发态12 Mg的基态与第一激发态的基态与第一激发态基态基态1st激发态激发态3s3p12121212122S+1=12S+1=12S+1=3内量子数内量子数J有有2S+1个取值个取值(L+S),

3、(L+S-1),(|L-S|)单线态与三线态12Mg的的S0/S1/T1态态基态基态1st激发态激发态3s3p12121212122S+1=12S+1=12S+1=3J有有2S+1个取值个取值:(L+S),(L+S-1),(|L-S|)L=0(用用S表示表示)1(用用P表示表示)1J=0 1 2,1,0 好多S，意义都不同 S=12120 单线态与三线态12 Mg的基态与第一激发态的基态与第一激发态基态基态1st激发态激发态3s3p12121212122S+1=12S+1=12S+1=3103S113P313P303P323P光光 谱谱 项项 21SJnL改变自旋/禁阻/磷光单：荧光/三：磷光

4、20:42:25去活化6种方式(1)振动驰豫 vibrational relaxation(2)荧光发射20:42:25去活化(3)内部转换 internal conversion(4)体系间跨越 intersystem corssing不论开始处于哪个激发S态最后到达S1最低振动能级20:42:25去活化(5)磷光发射(6)外部转换 external conversion室温无磷光20:42:26去活化示意图20:42:26去活化演示ee吸收驰豫ee20:42:26去活化演示e内部转换e荧光e过程过程荧光的产生荧光的产生eeee吸收激发振动驰豫内部转换S1最低荧光辐射S0各振动能级2.1.1

5、 产生产生20:42:267.1 7.1 荧光荧光7.1.1 荧光的产生荧光的产生7.1.5 发射与激发光谱发射与激发光谱7.1.3 荧光的影响因素荧光的影响因素7.1.7 实验技术与应用实验技术与应用7.1.6 荧光仪器荧光仪器7.1.4 定量关系定量关系7.1.2 荧光效率荧光效率7.1.2 荧光效率荧光效率ifffkkk20:42:262.1.1 产生产生20:42:267.1 7.1 荧光荧光7.1.3 荧光的影响因素荧光的影响因素7.1.1 荧光的产生荧光的产生7.1.5 发射与激发光谱发射与激发光谱7.1.7 实验技术与应用实验技术与应用7.1.6 荧光仪器荧光仪器7.1.4 定量

6、关系定量关系7.1.2 荧光效率荧光效率7.1.3 影响因素影响因素 （1）萘f=0.29，f=310nm蒽f=0.46，f=400nm芴 f1.0 联二苯 f0.2 滂铬BBRpH5，与Al3+红色荧光典型给电子基团：-NH2、-OH n-共轭,但成盐荧光大减 激发态比基态极性大 溶剂极性增，则荧光红移并增强奎宁在苯:乙醇:水1:30:1000溶剂 介电常数 f/nm fCCl4 2.24 390 0.002CHCl3 5.2 398 0.041CH3CN 38.8 410 0.0648-羟基喹啉溶剂的影响 环境因素-其他：与熄灭剂碰撞：M*+Q M+Q+热激发熄灭剂：M*+Q M+Q*2.

7、1.1 产生产生20:42:277.1 7.1 荧光荧光7.1.4 定量关系定量关系7.1.3 荧光的影响因素荧光的影响因素7.1.1 荧光的产生荧光的产生7.1.5 发射与激发光谱发射与激发光谱7.1.7 实验技术与应用实验技术与应用7.1.6 荧光仪器荧光仪器7.1.2 荧光效率荧光效率7.1.4 定量关系定量关系)lg(0IIA AII100)101()(00AffaffIIIIIxxxxex1.!3!2132泰勒级数展开002.302.30fffII AI kbcKc即吸收的强度入射的出射的xex1A=kbc通常 A0.05000.10.20.3AIfIf与A 的关系A与c正比，低浓度

8、KcIf2.1.1 产生产生20:42:277.1 7.1 荧光荧光7.1.5 发射与激发光谱发射与激发光谱7.1.4 定量关系定量关系7.1.3 荧光的影响因素荧光的影响因素7.1.1 荧光的产生荧光的产生7.1.7 实验技术与应用实验技术与应用7.1.6 荧光仪器荧光仪器7.1.2 荧光效率荧光效率 变变入射光波长，荧光最强处测入射光波长，荧光最强处测If本质：吸收光谱 固定固定激发光，测激发光，测Ift 关系关系本质：荧光发射光谱 用于用于选择条件，可组成两维光谱选择条件，可组成两维光谱2.1.1 产生产生20:42:287.1 7.1 荧光荧光7.1.6 荧光仪器荧光仪器7.1.5 发

9、射与激发光谱发射与激发光谱7.1.4 定量关系定量关系7.1.3 荧光的影响因素荧光的影响因素7.1.1 荧光的产生荧光的产生7.1.7 实验技术与应用实验技术与应用7.1.2 荧光效率荧光效率7.1.6 荧光仪荧光仪光源单色器1样品池单色器2检测器放大与记录垂直方向 垂直测量方式,消除透射光影响 两个单色器，激发和发射，常用光栅高灵敏度原因：测量I非A，提高激发光强度，现代技术测弱光信号确定量子效率20:42:28四面光比色皿20:42:28 时间分辨技术,各发光体的发光衰减速率不同 光谱重叠，发光寿命不同的组分可分辨与测定。光谱重叠，发光寿命不同的组分可分辨与测定。对门控时间扫描，测对门控

10、时间扫描，测Ift，测定荧光寿命。测定荧光寿命。根据不同发光体形成速率，消除干扰。根据不同发光体形成速率，消除干扰。Th 0.01gZr 20gAl 100g 同步扫描技术 固定波长差，简化荧光光谱，提高选择性。固定波长差，简化荧光光谱，提高选择性。Zr 20g 酪氨酸和色氨酸：荧光光谱严重重叠酪氨酸和色氨酸：荧光光谱严重重叠 15nm,60nm,60nm,则显示色氨酸光谱则显示色氨酸光谱普通荧光同步荧光激发发射012345260310360410460/nmk/(103 mg-1 L)phetyrtry本质：不同轨道的能量差 应用灵敏度：比光度法高23个数量级 荧光干扰峰 倍频峰倍频峰 在激

11、发波长ex的n倍处有荧光发射光谱苯丙氨酸phe，ex=257nm，n=1,2处有峰，强度不随浓度变化050100150200250270290310330350/nmFn=14 mg/L2 mg/L020040060080010001200450500550600650/nmFn=24 mg/L2 mg/L02004006008001000250350450550650ex=257nm荧光分析：应避开ex光的n倍处 仪器实物 www.PerkinELS45LS55本系仪器简介 T1S0 禁阻跃迁，速率小，寿命长禁阻跃迁，速率小，寿命长 非辐射概率增大，导致非辐射概率增大，导致Ip小小 KcIp

12、磷光：波长更长/寿命更长7.2.2 温度影响温度影响胶束稳定固体表面敏化溶液 室温磷光室温磷光20:42:29胶束稳定固体表面敏化溶液室温磷光eS0S1合适的受体Ae待测物D是能量供体吸收激发体系间跨跃S 1 T1T1能量转移D*A*ee磷光产生A*A+hv S0T1受体A的选择：(1)在供体激发波长范围内，摩尔吸光系数较低(2)T1能量略低于供体D的T1(3)量子产率大。常用有1,4-二溴萘7.2.3 重原子效应重原子效应提高提高I Ip p:用含重原子的溶剂用含重原子的溶剂(碘乙烷碘乙烷)分子中引入重原子分子中引入重原子 internal heavy-atom effectinternal

13、 heavy-atom effect 称为称为(内外部内外部)重原子效应重原子效应 高核电荷使电子能级复杂，高核电荷使电子能级复杂，电子自旋电子自旋-规定耦合作用加强规定耦合作用加强 S1T1增加增加引入重原子,荧光增强吗?20:42:29 顺磁性物质，氧等顺磁性物质，氧等7.2.4 仪器仪器与荧光仪一体化与荧光仪一体化 试用室试用室:试样池放在液氮杜瓦瓶内试样池放在液氮杜瓦瓶内 固体表面磷光需特制试样室固体表面磷光需特制试样室 磷光镜磷光镜:一种机械切光装置一种机械切光装置.转筒式和转盘式转筒式和转盘式 时间分辨技术时间分辨技术,去荧光去荧光20:42:29 磷光仪中的磷光仪中的2种机械切光器种机械切光器光源散射光、快速衰减的荧光磷光分离7.2.4 应用应用 与荧光法互补与荧光法互补 用于药物用于药物/临床临床/环境分析环境分析 低温法低温法:多环芳烃多环芳烃,VK,VB6,VE 固表法固表法:一种机械切光装置一种机械切光装置.多环芳烃多环芳烃,杂环化合物杂环化合物