溶液的原子荧光光谱仪具有什么特征

(1)稳态荧光光谱分析;稳态荧光光谱分析是指通过扫描荧光物质的荧光激发光;直接测定法是最简单的测定方法,只要分析物质本身发;对于有些物质,它们或者本身不发荧光,或者因为荧光;(2)时间分辨荧光光谱分析;时间分辨荧光分析法是近十年发展起来的一种微量分析;当用偏振光激发荧光分子时,荧光分子发射偏振光;荧光偏振被认为是特别用于研究分子间相互作用的技术;(4)同步荧
(1)稳态荧光光谱分析
稳态荧光光谱分析是指通过扫描荧光物质的荧光激发光谱和发射光谱,并根据图谱分析实验物质的成分。一般稳态分析又包括直接测定法和间接测定法。
直接测定法是最简单的测定方法,只要分析物质本身发射荧光,便可以通过测量其荧光强度从而测定其浓度。许多有机芳族化合物和生物物质具有内在的荧光性质,往往可以直接进行荧光测定。当然,如果有其他干扰物质存在,则应该采取掩蔽或者分离的办法加以消除。
对于有些物质,它们或者本身不发荧光,或者因为荧光量子产率很低而无法进行直接测定,便只能采用间接测定的办法。间接测定的办法有多种,可按分析物质的具体情况加以适当的选择。第一种方法是荧光衍生化的办法,即通过某种手段使本身不发荧光的待分析物质转变为另一种发荧光的化合物,再通过测定该化合物的荧光强度,从而间接测定待分析物质。例如:维生素B1在碱性溶液中可经氧化剂氧化为发荧光的硫胺荧[23]。如果分析物不发荧光但却具有使某种荧光化合物荧光猝灭的能力,则可采用第二种办法,荧光猝灭法。例如:大多数过渡金属离子与具有荧光性质的芳族配位体配合后,往往使配位体的荧光猝灭,从而可间接测定这些金属离子[24]。除以上方法外还有敏光荧光法。
(2)时间分辨荧光光谱分析
时间分辨荧光分析法是近十年发展起来的一种微量分析方法,是目前最灵敏的微量分析技术,其灵敏度高达10-19,较放射免疫分析高出3个数量级。随着检验医学的发展,对微量、超微量的测定会越来越多,同时放射免疫分析的污染问题会越来越被重视,时间分辨荧光分析法将具有越来越大的应用前景[25]。 (3)荧光偏振光谱分析
当用偏振光激发荧光分子时,荧光分子发射偏振光。这种偏振发射是由荧光分子对激发光子取向的选择和发射光子的取向引起的。Perrin[26]早在1926年就报道过荧光偏振的原理。Weber[27]进一步拓展了荧光偏振的理论。荧光偏振已经广泛的应用于生命科学、临床医学、药物分析和环境科学等领域。
荧光偏振被认为是特别用于研究分子间相互作用的技术。它具有检测浓度范围大,均相,实时等优点。
(4)同步荧光光谱分析
荧光技术灵敏度高,但常规的荧光分析方法在实际中往往受到限制,对一些复杂混合物分析常遇到光谱互相重叠、不易分辨的困难,需要预分离且操作繁琐。与常规荧光分析法相比,同步荧光分析法具有简化截图、提高选择性、减少光散射干扰等优点,尤其适合多组分混合物的分析。同步荧光扫描技术由Lloyd 首先提出,他与常用的荧光测定方法最大的区别是同时扫描激发和发射两个单色器波长,由测得的荧光强度信号与对立的激发波长(或发射波长)构成光谱图,称为同步荧光光谱。根据激发和发射两种波长在同时扫描过程中彼此间所保持的关系,同步荧光分析法可分为如下四种类型:恒波长同步荧光分析法、恒能量同步荧光分析法、可变角(或可变波长)同步荧光分析法、恒基体同步荧光法。
同步扫描荧光测定具有如下优点:①简化光谱;②窄化谱带;③减小光谱的重叠现象;④减小散射光的影响。
2.2.2 荧光分析法的应用
由于荧光分析法的灵敏度、选择性高等优点,在血液光谱[28],肿瘤诊断,皮肤等生物组织研究中取得了许多新的进展。荧光分析方法尤其受分析化学工作者的青睐,它可以用来进行无机化合物、有机化合物的分析[29]。
随着荧光分析测试技术的发展,研究者也将荧光分析应用在食品分析中。例如:食品中矿物质及金属元素的分析,食品中氨基酸维生素的分析,食品添加剂、防腐剂、食品包装有害物质的分析等等。当然荧光分析法的发展,与仪器应用的发展是分不开的。
2.3 荧光光谱的主要参数
分子荧光光谱分析能提供较多的光谱参数,这些参数能从各个不同的角度反映分子的发光特性。通过对这些参数的分析,不但可以做一般的定量测定,而且还可以推断分子在各种环境中的构象变化,从而了解大分子的结构与功能之间的关系。所以,分别弄清这些参数的意义,并精确地加以测定是极其重要的[30]。
2.3.1 激发光谱与发射光谱
任何荧光化合物,都具有两种特征的光谱:激发光谱和发射光谱,它们是荧光分析法进行定量和定性分析的基本参数和依据。
(1) 激发光谱
激发光谱是荧光物质在不同波长的激发光作用下测得的某一波长处的荧光强度的变化情况[31],也就是不同波长的激发光的相对效率。激发谱表示某种荧光物质在不同波长的激发光作用下测得的同一波长下荧光强度的变化,而荧光的产生又与吸收有关,因此激发谱和吸收谱极为相似。
(2) 发射光谱
发射光谱是某一固定波长的激发光作用下荧光强度在不同波长处的分布情况,也就是荧光中不同波长的光成分的相对强度。由于激发态和基态有相似的振动能级分布,而且从基态的最低振动能级跃迁到第一电子激发态各振动能级的几率与第一电子激发态的最低振动能级跃迁到基态各振动能级的几率也相近,因此吸收光谱与发射光谱呈镜象对称关系[32~35]。
荧光物质吸收不同波长的激发光后可以被激发到不同的能级,然后通过振动迟豫和内部转换最终到达第一激发单态的最低振动能级,再发射荧光,因而荧光发射与激发光能量无关。一般来说,荧光发射光谱的形状与激发光波长的选择无关,但当选择的激发光波长远离最大激发峰位时,会使灵敏度降低,因此在实验中需选用最大激发峰波长为激发光。
2.3.2 荧光量子效率
物质发射荧光量子数和吸收的激发光量子数的比值称为量子产率或称荧光效率,用?f来表示:
?f?发射荧光的量子数
吸收激发光的量子数
很明显的?f极大值为1,即每吸收一个光量子就发射一个光量子。但事实上大部分荧光物质?f都小于1,可用量子产率来表示各种不同物质产生荧光的情况。荧光效率低的物质虽然有很强的紫外吸收,但所吸收的能量都以非辐射跃迁的形式释放出来,所以没有荧光发射。荧光量子产率表示物质发射荧光的本领,是一切荧光测定的基本参数之一。
各种竞争性过程而使得?f减小的现象称为荧光猝灭,如温度猝灭、杂质猝灭
等。?f对于荧光团周围的环境以及各种猝灭过程很敏感,?f的改变必然会引起荧
光强度的改变。因此要研究?f的相对值,只要测量荧光强度也就足够了。
2.3.3 荧光强度
目前一般商品仪器都采用荧光强度来表示荧光的相对强弱,所用的单位常为任意单位,表示的强度是相对值。在仪器上测定一个物质的相对荧光强度与很多因素有关,可表示为:
I?K?fIe1?e??bc
(2.1) 式中I是荧光强度。K是仪器常数,?f是量子产率,Ie是激发光强度,?是摩尔
吸收系数,b是样品池的厚度,c是样品的浓度。
当溶液浓度很小时,e??bc?1??bc,所以有
I?K?fIe?bc
(2.2) ??
2.3.4 斯托克斯位移
激发峰位和发射峰位的波长差称为斯托克斯位移。它表示分子回到基态以前在激发态寿命期间能量的消耗。此位移常用下式表示(单位是cm-1): 斯托克斯位移=107(1
式中?ex和?em分别是校正后的最佳激发波长和最佳发射波长,单位是纳米(nm)。
2.3.5 分子荧光偏振
荧光偏振(Fluorescence Polarization简写FP)是通过分子的旋转运动来确定分子的大小、形状和结果的有效方法。在荧光偏振理论中,任何分子都可以看作为一个震动偶极子,有吸收跃迁矩MA和发射跃迁矩,由于荧光分子的电子基态和电子激发态的电子分布不同,和通常是不共线的,两者之间的夹角有分子结构所决定。
光可以被认为是由交变的电场和磁场组成的电磁波,电场、磁场的方向与电磁波传播的方向成直角。当辐射的电矢量方向都在同一平面上时,就是面偏振光(即线偏振光)。许多矢量方向不同的面偏振光,组成了自然光。要使自然光获得线偏振光可以采用反射起偏的办法。但比较好的是使用双折射晶体,它能使自然光分成两个振动面互相垂直的偏振光。如果在一个光源或物质后面放一个检偏振
器,就能测出它们的偏振特性。如果将一个物质放在起偏振器和检偏器之间,就能测出它退偏振或旋转电矢量的能力,当然这决定于物质的分子结构及它所处的环境。荧光的偏振度p可以用下式来计算:
(2.5) I//?I?
这里I//是起偏器和检偏器的矢量方向互相平行时测出的荧光强度,I?是它们的矢
量方向互相垂直时测出的荧光强度。
2.4 荧光光谱的影响因素
为了提高荧光分析的灵敏度和选择性,应尽量避免外界因素的干扰。虽然物质产生荧光的能力取决于其分子结构,然而溶液中的环境因素尤其是介质对分子荧光会产生强烈的影响,如溶剂的温度、溶剂性质、介质酸碱性、能量转移、重原子效应、有序介质的影响等。
2.4.1 溶剂性质影响
同一种荧光体在不同的溶剂中,其荧光光谱的位置和强度可能会发生显著的变化。由于溶液中溶质与溶剂分子之间存在着静电相互作用,而溶质分子的基态与激发态又具有不同的电子分布,从而具有不同的偶极矩和极化率,导致基态和激发态两者与溶剂分子之间的相互作用程度不同,这对荧光的光谱位置和强度有很大影响。
2.4.2 温度影响
温度对于溶液的荧光强度有着显著的影响。通常,随着温度的降低,荧光物质溶液的荧光量子产率和荧光强度将增大。原因是当温度降低时,介质的黏度增大,从而减小了荧光分子与溶剂分子之间碰撞猝灭的机会,使得荧光强度增加。在进行荧光测定时,由于荧光计光源的温度相当高,容易引起测定溶液的温度上升,加上分析过程中室温可能发生变化,从而导致荧光强度的变化,因而样品室四周的温度在测定过程中应尽可能保持恒定。
2.4.3 介质酸碱性的影响
如果荧光团为弱酸或弱碱,则溶液pH值的改变常对λmax有影响。这是因为弱
三亿文库包含各类专业文献、高等教育、幼儿教育、小学教育、中学教育、生活休闲娱乐、外语学习资料、食用香醋溶液的荧光光谱特性研究 .正文193等内容。 
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