荧光 光谱
荧光光谱和荧光光谱分析
应用前景
潜在应用前景在 水体监测和水质
评估中
土壤中重金属的荧光光谱分析
准确分析
快速准确地定量 分析土壤中重金
属元素
分析技术
荧光光谱技术在 土壤中重金属的
应用
作用
土壤质量评价和 土壤环境监测中
的重要作用
荧光光谱在食品检测中的应用
01 有害物质检测
食品中添加剂、农药残留等有害物质的检测
02 食品安全
食品荧光光谱分析的重要性
03 检测技术
荧光光谱技术在食品检测中的应用
荧光光谱分析的未来发展
荧光光谱分析技术在环境监测和食品安全领域发 挥着重要作用，随着技术的不断创新和发展，未 来荧光光谱分析将更加广泛地应用于各个领域， 为人们的生活和健康提供更可靠的保障。
● 05
第5章 荧光光谱技术的发展 趋势
● 04
第4章 荧光光谱在环境监测 中的应用
空气污染物的荧 光光谱分析
通过分析空气中各种 污染物的荧光光谱， 可以快速准确地检测 和监测空气质量。荧 光光谱技术对环境监 测的实时性和灵敏度 有着重要作用。
水体中有机物的荧光光谱分析
水质检测
检测水质的有机 物含量和种类
特性分析
分析水体中有机 物的荧光光谱特
荧光光谱图解
荧光光谱通常以荧光 强度或荧光强度与波 长的关系图形式呈现。 荧光光谱图可通过波 长峰位、荧光强度等 参数进行分析。
荧光光谱分析的常用技术
荧光光谱峰 值分析
分析荧光峰值的 位置和强度
荧光光谱变 化趋势分析
分析荧光光谱的 变化趋势
联合分析
结合其他技术进 行荧光光谱分析
荧光光谱强 度测定
测量荧光强度的 数值
荧光光谱分析
百泰派克生物科技
荧光光谱分析
荧光光谱法（又称荧光分析法或分光荧光测定）是一种电磁光谱法，可以测量样品吸收光子后发出的光子强度。
实际上，大多数荧光分子是芳香族的，如蛋白质/肽中的色氨酸。
光学技术，如UV-Vis、圆二色谱（CD）、傅立叶变换红外（FTIR）和荧光光谱，都被用于获取被测化合物的结构、相互作用和动力学信息。
荧光光谱是研究溶液状态和显微镜下蛋白质/肽的实时结构和动力学的重要研究工具。
荧光光谱分析。
生物制药，特别是蛋白质和多肽类药物，在整个研发过程中都面临着独特的挑战。
在成功批准和上市之前，需要对治疗性蛋白质/肽的生物物理、生化特性和3D结构有透彻的了解，因为产品的活性、稳定性、毒性、功效和保质期会因结构-活性关系而受到影响。
与小分子不同，这些大分子需要多种分析方法结合进行分析。
荧光光谱法可应用于：1，通过改变荧光强度来探测结构变化或两个分子的结合；2，通过色氨酸荧光的波长定位色氨酸残基（在蛋白质表面或深埋在蛋白质内部）；3，通过荧光偏振和各向异性研究荧光团迁移率。
荧光光谱分析技术概述
荧光光谱分析技术概述1荧光光谱分析原理 (1)2荧光分析法 (4)2.1定性分析法 (4)2.2定量分析法 (4)1荧光光谱分析原理光学分析法分为光谱法和非光谱法，光谱法是辐射能与物质组成和结构的相互作用，以光谱的出来为基础，非光谱法不包含物质内能的变化，不涉及能级跃迁，而是辐射方向和物理性质的改变。
光学分析方法分类表1分析法特征具体方法光谱法光的发射原子发射光谱、原子荧光光谱、X射线荧光光谱、分子荧光光谱、分子磷光光谱、化学发光、电子能谱、俄歇电子能谱光的吸收原子吸收光谱、紫外-可见分光光度法、红外光谱、X射线吸收光谱、核磁共振光谱、电子自旋共振光谱、光声光谱光的散射拉曼光谱非光谱法光的散射比浊法、散射浊度法光的折射折射法、干涉法光的衍射X射线衍射、电子衍射光的转动旋光色散法、偏振法、圆二向色法荧光发光机理可按量子理论通俗解释: 光具有波动、粒子二重性, 光波愈短, 其光子能量愈强; 反之波长愈长其能量则弱。
当某些物质受到紫外线或较短波长光照射, 吸收了全部或部分光能量, 使其分子的能级升高而处于亚稳定状态, 当恢复到稳定的基态时, 这些分子就会立即释放多余的能量, 其中一部分化为热量而消失。
但对某些物质而言, 向基态跃迁时是以“光”形式释放, 因为有部分能量被消耗, 所以重新发出的光能量总比吸收的能量要小。
由于能量愈小, 光波愈长, 所以物质所激发的荧光总比照射它的光波要长。
磷光的能量较荧光还要小, 所以它的波长比荧光要长, 寿命可达数小时之久, 这就是两者的区别。
如果物质的分子吸收了紫外和可见区电磁辐射后，它的电子能跃迁至激发态，然后以热能的形式将这一部分能量释放出来，本身又回复到基态如果吸收辐射能后处于电子激发态的分子以发射辐射的方式释放这一部分能量，再发射的波长可以同分子所吸收的波长相同，也可以不同，这一现象称为光致发光。
最常见的两种光致发光现象是荧光和磷光。
这两种光致发光的机理不同，荧光发光过程在激发光停止后10s内停止发光，而磷光则往往能延续10-3s-10s的时间间隔。
荧光光谱
OH H2C O HO O H2C OH HO OH O HO C H2 O OH OH OH O HO O HO CH2 O HO O CH2 HO OH O O OH HO O HO O HO H2C OH
OH
O
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2
HO
OCH2CH2(OCH2CH2)n OH
β－CD∶OP 加合物的组成
用摩尔比法测定了βCD∶OP 二元体系的组 成. 由图4 可以看出, β - CD 与OP 的摩尔比为1∶1 , 说明在溶液中形成了 1∶1 的二元加合物,
加合物形成的机理及其结构
OP 疏水性烷基链的长 度、径度和体积分别为 1.036 nm、0.400 nm和 0.216 nm3 。 β- CD 空腔的深度 (0.780 nm) 、空腔口直 径(0.780 nm) 和体积 (0.346nm3 ) 相比, OP 的 疏水性烷基链中至多有 6 个碳被包络在空腔内, 其余未被包络部分和极 性头基位于空腔外
H2C
H2C
CH3 N
NpMA
PyMA
DMAA AMPS NpMA PyMA
AIBN DMF
乙醚
乙醇多次洗涤干燥
萘和芘标记聚电解质在水溶液中的紫外光谱和荧光光谱
在水溶液中的紫外吸收 光谱与小分子萘和芘的 光谱基本相同, 说明萘 和芘标记到聚电解质上 并没有对它们的光谱结 构产生明显影响, 而且 混合溶液表现出两者光 谱的迭加. 290 nm 处萘有一吸收带, 而芘的吸收很弱, 所以 在混合溶液中可用290 nm 激发萘; 343 nm 处仅 有芘的吸收, 因此可用 343 nm 选择性地激发芘.
330 nm 为中心的发射带 是萘的荧光, 360～ 440 nm 是单体态芘的发射光 谱, 480 nm 是芘激基缔 合物的发射光谱.
荧光光谱的原理及应用
荧光探针也可用于药物筛选过程中，通过标记特定的靶点或 受体，观察药物与靶点或受体之间的相互作用。这种方法有 助于加速新药研发过程，提高药物筛选的效率和准确性。
荧光光谱在环境监测中的实际应用案例
荧光光谱在水质监测中的应用
荧光光谱技术可用于检测水体中的有机污染物，如农药、石油和工业废水等。通过分析水样中的荧光光谱，可以 确定污染物的种类和浓度，为环境保护和治理提供科学依据。
计算机
处理和显示测量数据，控制光 谱仪的操作。
荧光光谱的测量步骤
准备样品
选择适当的荧光物质 样品，并进行必要的 处理和纯化。
安装样品
将样品放入样品池中， 并确保激发光能够照 射到样品上。
调整仪器
根据实验需求，调整 激发光源、单色仪和 检测器的参数。
பைடு நூலகம்
进行测量
启动光谱仪，测量荧 光物质在不同波长下 的荧光强度。
热能等形式散失。
荧光光谱的形状可以反映荧光 物质的分子结构和环境因素，
如溶剂极性、温度等。
02
荧光光谱的测量技术
荧光光谱的测量方法
发射光谱法
通过测量荧光物质发射的光谱，确定荧光物 质的结构和组成。
吸收光谱法
通过测量荧光物质吸收的光谱，研究荧光物 质的能级结构和跃迁过程。
时间分辨光谱法
通过测量荧光物质在不同时间点的光谱，研 究荧光物质的动态过程和寿命。
荧光光谱法可用于研究聚合物的 荧光性质，如荧光量子产率、荧 光寿命等，有助于聚合物的性能 研究和质量控制。
在生物学研究中的应用
生物分子的荧光标记
荧光光谱法可用于标记生物分子，如蛋白质、核酸等， 以研究其结构和功能。
细胞成像
荧光光谱
0.46
0.60
λexmax(nm) 205 286
365
390
λ max em
(nm)
278
321
400
480
3. 刚性平面结构 荧光物质的刚性和平面
性增加，有利于荧光发射。
芴
F=1
戊省 0.52 580 640
联苯
F=0.2
-O
O
O
荧光黄
C
COO产生荧光
F=0.92
-O
O
酚酞
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱC COO不产生荧光
到S1电子态的最低振动、转动能级，然后以辐射形式释放能量回到基态。
C. 激发光谱与发射 IF4800 固定em=620nm(MAX) 固定ex=290nm (MAX)
光谱的镜像关系
4400 4000
1→ 4
1→1
4 3
3600
S1
3200
1→ 3
1→2
2 1
2800
1→ 2
2400
1→4
2000
1600
1200 800
1→4
400
1→1
0
200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900
4 3 2 1
S0 ex =290nm (MAX)
em= 620nm(MAX)
D.磷光光谱
与发射光谱相同条件下的磷光光谱
IF4800
4400 4000
488
τ p(s)
2.6
2.5
1.4
0.23 0.014 0.0023
含有重原子的溶剂，由于重原子效应荧光减弱、磷光增强。
荧光光谱基础知识
荧 光 光 谱(Fluorescence Spectroscopy )韩荣成(10303023)北京大学,03级生物医学工程一、背景知识：1.荧光，是指物质在吸收紫外光后发出的波长较长的紫外荧光或可见荧光，以及吸收波长较短的可见光后发出波长较长的可见荧光。
除了紫外荧光和可见荧光，还有红外荧光、X 射线荧光等。
在很多情况下，分子从激发态回到基态过程中，能量通过热量等形式散失到周围。
但 是在某些情况下，能量能以光子发射的形式释放出来。
分子的能量状态在光学分析中涉及的分子能量有：E 0=Ee+Ev+Er ，其中Ee:价电子运动能（electron ）； Ev ：原子在平衡位置的振动能（vibration ）；Er ：分子绕其重心的转动能（rotation ）。
Ee 大约为1eV 数量级；Ev 大约为10－1～10－2 eV ；Er 大约为10－4～10－5eV 数量级，可见⊿Ee>⊿Ev>⊿Er分子吸收能量后，处于激发态的分子通过非辐射过程丢失能量，首先到达S1的最低振动能级，这一过程称为内转换（internal conversion）,发生在10－11s内。
从S1的最低振动能级以光子形式放出能量而回到基态的不同振动能级，这一过程称为荧光（fluorescence）,发生在10－9s内；如果以非辐射的形式丢失能量则称为淬灭（quenching）。
如果某种物质在被某种波长的光照射以后能在较长的时间内发出比荧光波长更长的波长的光，则称这种光为磷光。
磷光产生的机制与荧光是不同的，虽然它们都属于发射光谱，但磷光不是处于第一电子激发态的最低振动能级的分子直接释放出光子回到基态的结果，而是从某种能量低于第一电子激发态的最低振动能级的另一种亚稳能级⎯三重态向基态的各振动能级以辐射方式产生跃迁时发出的光。
所谓三重态或三线态，是指分子中电子自旋量子数S=1，即原来两个配对的自旋方向相反的电子之一自旋方向改变，以至电子自旋之和不为0的情况。
荧光光谱
（一）荧光光度法
（3）.影响生物荧光的因素 3.1.样本种类 3.2.生物新陈代谢水平 3.3.环境温度 3.4.pH 3.5.处理方式
（二）荧光物质
荧光发色团---能够发射出荧光的物质 荧光物质分为： 自体荧光发色团 荧光探针（药物荧光剂）
（二）荧光物质
（1）自体荧光发色团 1.1自体荧光的定义 1.2产生自体荧光的三个条件： 组织中包含足够浓度的内源性荧光物质 组织能吸收激发的光量子 组织能辐射出次级光量子
（二）荧光物质
（2）荧光探针 荧光探针的定义 荧光检测中的荧光探针：微环境探针--环境黏度和极化率 分子运动探针--分子动力学 结构探针--分子静力学
（二）荧光物质
（3）量子点 有机染料的两个缺点 量子点的优点： 发射光谱覆盖范围广 同时检测不同种类的生物信息 持续时间长 反复多次激发，动态观察
（三）荧光光度计
测量对象：物质的激发光谱、发射光谱、时间分辨荧光光谱 荧光光度计的构成：光源、单色器、样品仓、 检测器、机械装置、控制电路
（三）荧光光谱的应用
荧光光谱分类： （1）稳态荧光光谱 1.1自体荧光光谱 1.2药物荧光光谱 （2）瞬态荧光光谱
（三）荧光光谱的应用
3.1自体荧光光谱的应用 --光谱学诊断或光活检，区分在正常组织和癌变组织 3.2药物荧光光谱的应用 --光敏剂，信号较强，特征明确，易于区分差异 3.3瞬态荧光光谱的应用 --荧光寿命的差异
荧光光谱
结构
1.荧光光度法 2.荧光物质 3理及特点： 1.1.荧光的定义---某些物质被一定波长的光照射时，会在短 时间内发射出波长比入射光长的光，这种光叫荧光。 1.2荧光的产生 三个过程 1.3荧光光谱的特点 1.光谱形状与激发光波长无关 2.光谱形状与吸收光谱形状相似但不一定重合
荧光光谱
(4)系间跨跃 系间跨跃 系间跨越指的是不同多重度状态间 的一种无辐射跃迁过程．它涉及受激电 子自旋状态的改变．如S1到T 1，使原来 两个自旋配对的电子不再配对．这种跃 迁是禁阻的，但如果两个电子能态的振 动能层有较大的重叠时，如图中激发单 重态S1的最低振动能层与激发三重态T1 的较高振动能层重叠，则可能通过自旋 －轨道耦合等作用使S1态转入 T1态的某 一振动能层．
（2）非共振荧光
当荧光与激发光的波长不相同时，产生非共振荧光； 分为：直跃线荧光、阶跃线荧光、anti-Stokes荧光三种； 直跃线荧光（Stokes荧光） 直跃线荧光（Stokes荧光）：跃回到高于基态的亚稳态时 荧光 所发射的荧光；荧光波长大于激发线波长（荧光能量间隔小 于激发线能量间隔）； a b c d
激发光谱与发射光谱的关系
a.Stokes位移 Stokes位移 激发光谱与发射光谱之间的波长差值。发射光谱的波长比 激发光谱的长，振动弛豫消耗了能量。 b.发射光谱的形状与激发波长无关 . 电子跃迁到不同激发态能级，吸收不同波长的能量，产生 不同吸收带，但均回到第一激发单重态的最低振动能级再跃 迁回到基态，产生波长一定的荧光。 c. 镜像规则 . 通常荧光发射光谱与它的吸收光谱（与激发光谱形状一 样）成镜像对称关系。
镜像规则的解释
基态上的各振动能级分布 与第一激发态上的各振动能级 分布类似； 基态上的 零振动能级与 第一激发态的 二振动能级之 间的跃迁几率 最大，相反跃 迁也然。
荧光激发光谱
荧光发射光谱
200
250500 nm
蒽的激发光谱和荧光光谱
荧光的产生与分子结构的关系
relation between fluorescence and molecular structure
荧光光谱技术
主要用途
❖X荧光光谱仪根据各元素的特征X射线的强度， 也可以获得各元素的含量信息。近年来，X荧光 光谱分析在各行业应用范围不断拓展，已成为一 种广泛应用于冶金、地质、有色、建材、商检、 环保、卫生等各个领域，特别是在RoHS检测领 域应用得最多也最广泛。大多数分析元素均可用 其进行分析，可分析固体、粉末、熔珠、液体等 样品，分析范围为Be到U
目录
1 荧光光谱概述 2 荧光光谱发展历史 3 荧光光谱仪 4 荧光光谱类型 5 荧光光谱应用 6 荧光光谱新进展、未来憧憬
荧光光谱发展历史
1
第一次记录 荧光现象的 是16世纪西 班牙的内科 医生和植物 学家 N.Monarde s
2
17世纪， Boyle （1626— 1691）和 Newton （1624— 1727）等著 名科学家再 次观察到荧 光现象
目录
1 荧光光谱概述 2 荧光光谱发展历史 3 荧光光谱仪 4 荧光光谱类型 5 荧光光谱应用 6 荧光光谱新进展、未来憧憬
荧光光谱类型
哈哈
发射 光谱
激发 同步 光谱 荧光
三维 荧光
时间 分辨 荧光
发射光谱
❖当固定激发光波长(选 最大激发光波长). 扫 描记录荧光物质发射 的各波长荧光(或磷光) 强度.可获得荧光强度 与发射光波长的关系 曲线，即荧光物质的 发射光谱
LOGO
生物物理
荧光光谱技术
组员
目录
1 荧光光谱概述 2 荧光光谱发展历史 3 荧光光谱仪 4 荧光光谱类型 5 荧光光谱应用 6 荧光光谱新进展、未来憧憬
荧光光谱概述
❖荧光光谱包括激发谱和发射谱两种。
❖激发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。
荧光光谱
Q为量子产率，为荧光发射速率，knr为
Q k nr 1 k nr
非辐射转移速率,τn为荧光自然寿命.通常 量子效率和波长相关，但生化的荧光通常 和波长无关。
n 1 /
（ 2). 荧光各向异性
荧光偏振： 荧光偏振（参数）： p=(F∥ -F⊥)/ (F∥ +F⊥) 荧光各向异性: γ=(F∥ -F⊥)/ (F∥ +2F⊥) p和同时描述荧光偏振。 从对称性考虑，Fx=Fy,
另外可以通过测量吸收谱的方法确定。
2）荧光偏振 （1）荧光偏振现象及用途 一旦用偏振光照射，从许多样品出射的光也是偏 振的。当样品各个方向出射的偏振光是不相同的， 可以说样品显示出偏振的特性。 研究偏振可以提供分子及周围环境更多的信息： 偏振光照射到荧光分子上，分子对光的吸收和发射 过程与分子框架相对偏振光的偏振方向相关。 荧光偏振可以用来测量蛋白质的变形，蛋白质的结合 以及蛋白质的内部动力学。 与膜结合的荧光发色团用来估计膜的内部粘性以及居 于相变温度之上的磷脂复合物的特性。
（2）时间分辨寿命
•所得到的是平均结果。一般来讲，样品不会是完全均 匀分布也不是高度有序。 •利用瞬态测量寿命时，式中的时间寿命是基于只有一 个衰减时间的假设。但如果有多组分，则需要取平均 寿命。 •另外采用有供体和受体时的荧光强度，用的是积分强 度。
•在固体样品中，可以克服样品在溶剂中旋转扩散的影 响。
F0 [ F ] [ FQ] [ F0 ] [ F ] Ks [ F ][Q ] F0 1 K s [Q ] F 与动力学猝灭的形式相仿，然而荧光寿命并没有发生改 变。静态猝灭也是和猝灭剂呈线性关系，因此需要通过改变温 度或测量荧光寿命来区分。kq～T/η（因为和扩散系数相关）
荧光光谱技术介绍
荧光光谱技术概述 荧光光谱的分类与特点 荧光光谱实验技术 荧光光谱分析方法 荧光光谱技术的应用案例
contents
目 录
01
荧光光谱技术概述
定义
荧光光谱技术是一种通过测量物质吸收光后发射的荧光光谱来研究物质性质的技术。
原理
当物质吸收特定波长的光后，会通过电子跃迁至激发态，当电子返回到较低能态时，会释放出特定波长的荧光。荧光光谱的特性和强度与物质的结构和组成密切相关。
定义与原理
用于检测生物分子结构和功能，如蛋白质、DNA和细胞代谢物等。
生物医学研究
用于检测水体、土壤和空气中的污染物，如重金属、有机物和农药等。
环境监测
用于分析化学物质的结构和组成，如有机化合物、无机离子和金属配合物等。
化学分析
用于检测食品中的添加剂、农药残留和营养成分等。
食品工业
荧光光谱技术的应用领域
原子荧光光谱法的基本原理是原子吸收特定波长的辐射能后跃迁至激发态，随后返回基态时发射出特定波长的荧光。通过测量荧光强度，可以确定待测元素的浓度。
原子荧光光谱法在实践中需要解决一些问题，如光谱干扰、仪器噪声和基体效应等。为了提高测量的准确性和可靠性，需要采取相应的措施来减小这些因素的影响。
原子荧光光谱法通过测量待测元素原子在辐射能激发下产生的荧光强度，来定量分析待测元素在样品中的含量。其优点包括较高的灵敏度、较好的选择性以及较低的检测限。
19世纪末
荧光现象的发现。
20世纪初
荧光光谱仪器的初步研制。
20世纪中叶
荧光光谱技术开始应用于化学和生物学研究。
21世纪初
高灵敏度、高分辨率荧光光谱仪器的出现和应用领域的拓展。
荧光光谱分析
荧光光谱分析引言荧光光谱分析是一种利用物质在受到激发时发射的荧光来分析其性质的方法。
通过测量物质在不同激发波长下的荧光光谱，可以获得有关该物质分子结构、光物理性质以及环境因素对荧光行为的影响的信息。
本文将介绍荧光光谱分析的原理、仪器和应用。
原理荧光光谱分析基于物质分子在受到激发时发射荧光的原理。
当物质受到激发波长的光照射时，其分子内的电子被激发到高能级，随后返回基态时发射荧光。
不同分子结构、物理性质和环境因素会影响荧光的发射行为，因此通过测量荧光光谱可以得到有关物质性质的信息。
荧光光谱分析可以分为荧光发射光谱和荧光激发光谱。
荧光发射光谱是在固定的激发波长下测量物质发射的荧光光谱，用于研究物质的荧光特性。
荧光激发光谱是测量物质在不同的激发波长下发射的荧光光谱，用于研究物质的光物理性质和分子结构。
仪器荧光光谱分析通常使用荧光光谱仪进行测量。
荧光光谱仪包括激发光源、样品室、光学系统和检测器。
激发光源通常可以使用氘灯、氙灯或激光器，用于激发样品的荧光。
样品室是放置样品的空间，通常使用四面透明的石英室。
光学系统包括分光镜、滤光片和光电二极管等组件，用于收集和分析荧光信号。
检测器负责将荧光信号转换为电信号，并传输到计算机进行数据处理和分析。
应用荧光光谱分析在许多领域都有广泛的应用。
以下是一些典型的应用领域：生物领域荧光光谱分析在生物领域中被广泛应用于分析生物样品的成分和性质。
例如，荧光光谱可以用于分析蛋白质、核酸、细胞器和药物等的结构和相互作用。
荧光标记技术也是生物荧光光谱分析的重要应用之一。
环境监测荧光光谱分析可以用于环境监测和污染物分析。
通过测量水、空气等样品的荧光光谱，可以获得有关污染物浓度、分布和性质的信息。
荧光光谱分析在水质监测、大气污染物分析以及土壤污染检测等方面具有重要应用价值。
材料科学荧光光谱分析在材料科学中用于分析材料的结构和性质。
例如，荧光光谱可以用于研究材料的能带结构、杂质掺杂和缺陷等。
荧光光谱缩写
荧光光谱缩写荧光光谱缩写（FluorescenceSpectroscopy）是一种研究物质结构和活性的常用技术，它可以获得物质中离子、激发态、和荧光能带等高分辨率的光谱信息，常用于鉴定、分析和研究物质结构和活性。
荧光光谱是基于物质本身能够吸收光谱，然后发射出对应频率长度的光谱，来测量物质结构和活性。
它是一种无损测量技术，可以在原位测量，无需样品的剥离，能够获得物质结构和活性的高精度数据。
荧光光谱研究的结果包括吸收光谱、激发态、和荧光能带等信息。
吸收光谱是根据物质的结构，在不同的频率长度入射的光，物质会有不同程度的吸收，研究其吸收率变化可以了解物质的结构。
激发态是物质中激发态电子在不同跃迁时发出的能量，研究其激发态，可以获得更多关于物质结构的信息。
荧光能带是激发态电子跃迁到其它能态时，所释放的能量的波长范围，研究荧光能带可以了解物质中活性的程度和结构变化。
荧光光谱研究广泛用于地球科学、材料科学、生物科学、分析化学等领域，也经常被应用在大气物质、生物样品和地质样品等实际工程中。
其优势是在不同温度，物质中吸收光谱、激发态、和荧光能带的变化可以被准确测量，可以帮助科学家研究物质的动态性质和结构变化，能够获取有关物质结构的定量数据。
荧光光谱的研究有很多种技术，包括单量子荧光（Single-Photon Fluorescence）、多量子荧光（Multiphoton Fluorescence）、多光子共振荧光（Multiphoton Resonance Fluorescence）、共振能量转移荧光（Resonance Energy Transfer Fluorescence）等，被广泛应用在各种研究领域，用来检测并了解物质的结构和活性。
荧光光谱研究结合了物理和化学，是一种重要的物质研究手段，它可以提供近似于分析化学实验的结果，不仅可用于鉴定、分析和研究物质结构和活性，还可以用于其它科学研究中，比如药物研究、水处理、空气治理等。
光谱学中的荧光光谱分析
光谱学中的荧光光谱分析光谱学是一门研究物质吸收、发射或散射光学射线的学科，广泛应用于化学、材料科学、生物学等领域。
荧光光谱分析是光谱学中重要的一种，是通过荧光现象来研究物质本身的属性、结构、构象和功能等方面的科学方法。
一、荧光现象荧光是一种特殊的发光现象，在物体受到激发后发出的辐射光谱，其激发源可以是电磁辐射（光、射线等）或化学反应。
荧光的强度与激发光的波长、激发能量、温度等因素有关。
荧光现象是由物质中的分子或原子受到能量激发后发生的，荧光发射的光谱与分子或原子的电子结构有关。
荧光光谱分析利用荧光现象研究物质分子结构、浓度、化学反应等方面。
二、荧光光谱分析荧光光谱分析是一种非常重要的光谱分析方法，广泛应用于化学、材料科学、生物学等领域。
荧光光谱分析的原理是利用物质分子经受光激发，激发后发出的荧光光谱信息，研究分子的结构、状态和化学反应等有关特征。
荧光光谱通常可以分为发射光谱和激发光谱，其中发射光谱是受到激发后发出的荧光光谱，而激发光谱则是物质在受到激发前的吸收光谱。
荧光发射光谱的峰位和宽度、相对荧光强度以及激发光和发射光的偏振方向等都可以反映物质分子的结构、构象、化学环境等因素，且其灵敏度较高、分析速度快、操作简便等特点使其成为了当前的一种广泛应用的分析方法。
三、荧光光谱分析的应用荧光光谱分析的应用范围非常广泛。
化学上，荧光光谱可用于分析有机物、无机物、金属物质等。
其中有机物荧光分析可用于分析一些药物、环境污染物等。
生物学上，荧光光谱在蛋白质结构研究、酶学分析等方面得到了广泛应用。
近年来，荧光光谱分析还被应用于生命科学领域，如 DNA 分析、肿瘤诊断、药物筛选等方面。
此外，荧光光谱分析也是环境监测、食品安全、医药等领域中的重要分析方法。
综上所述，荧光光谱分析在各个领域都有广泛应用，并且其应用前景十分广阔。
随着科技的发展，荧光光谱分析将会有更广泛和深入的研究和应用。
荧光光谱名词解释
荧光光谱名词解释
以下是几个与荧光光谱相关的常见名词的解释：
1. 荧光：荧光是指物质吸收光能后，在经历激发态到基态跃迁过程中发出的光辐射。
这种光辐射通常具有较长的波长，可见光范围内的颜色。
2. 激发：激发是指将物质从基态转移到激发态，使其能级上升，通常是通过吸收光能或其他能量来实现。
激发是产生荧光的前提条件。
3. 激发光源：激发光源是用于激发荧光的光源。
常见的激发光源包括紫外线灯、激光器和白炽灯等。
激发光源的选择通常取决于所研究的物质的特性和所需的激发波长。
4. 荧光发射：荧光发射是指物质在激发后返回基态时所发出的光辐射。
荧光发射的波长范围通常比激发光波长长，且具有特定的荧光峰。
5. 荧光光谱：荧光光谱是通过测量荧光发射强度随波长的变化而得到的图谱。
荧光光谱可以提供有关物质荧光性质的信
息，如发射波长、发射强度和荧光峰的位置等。
6. 荧光光谱峰：荧光光谱峰指荧光发射谱中最强的发射峰。
荧光光谱峰的位置和强度可以提供关于物质结构和荧光特性的重要信息。
7. 荧光量子产率：荧光量子产率是指物质发生荧光的效率，即荧光发射光子数与吸收光子数之比。
荧光量子产率越高，表示物质更有效地发出荧光。
以上是一些与荧光光谱相关的名词解释。
荧光光谱是研究物质荧光性质和特征的重要工具，广泛应用于生物化学、材料科学、分析化学等领域。
荧光光谱
荧光光谱有很多，如原子光谱1905年，Wood首先报道了用含有NaCl的火焰来激发盛有钠蒸气的玻璃管，并得 到了D线的荧光，被Wood称为共振荧光。在Mitchell及 Zemansky和Pringsheim的著作里讨论了某些挥发性元素 的原子荧光。火焰中的原子荧光则是Nichols和Howes于1923年最先报道的，他们在Bunsen焰中做了Ca、Sr、Ba、 Li及Na的原子荧光测定。从1956年开始，Alkenmade利用原子荧光量子效率和原子荧光辐射强度的测定方法，以 及用于测量不同火焰中钠D双线共阵荧光量子效率的装置，预言原子荧光可用于化学分析。 1964年，美国的 Winefordner和Vickers提出并论证了原子荧光火焰光谱法可作为一种新的分析方法，同年，Winefordner等首次 成功地用原子荧光光谱测定了Zn、Cd、Hg。有色散原子荧光仪和无色散原子荧光仪的商品化，极大地推动了原子 荧光分析的应用和发展，使其进入一个快速发展时期。
荧光分析的特点
灵敏度高：荧光分析的最大特点是灵敏度高，通常情况下要比分光光度计的灵敏度高出2-3个数量级。 选择性强：包括激发光谱和发射光谱，在鉴定物质时，通过选择波长可以使分子荧光分析有多种选择。 试样量少和方法简便。 能提供比较多的物理参数：如激发光谱、发射光谱、荧光强度、量子产率、荧光寿命、荧光偏振等参数。这 些参数反映了分子的各种特性，并通过它们可以得到被检测分子的更多信息。
荧光发光光谱
荧光发光光谱荧光光谱（也称为荧光测定法或荧光分光光度计）是一种分析样品荧光的电磁光谱学。
它涉及使用一束光，通常是紫外线，激发某些化合物分子中的电子并使它们发光；通常但不一定是可见光。
一种补充技术是吸收光谱。
在单分子荧光光谱的特殊情况下，发射光的强度波动是从单个荧光团或荧光团对测量的。
测量荧光的设备称为荧光计。
分子具有称为能级的各种状态。
荧光光谱主要关注电子和振动状态。
通常，被检查的物质具有感兴趣的基电子态（低能态）和较高能的激发电子态。
在这些电子状态中的每一个中，都有各种振动状态。
在荧光中，物质首先通过吸收光子从其基态电子状态激发到处于激发电子状态的各种振动状态之一。
与其他分子的碰撞导致激发分子失去振动能量，直到它从激发电子态达到最低振动状态。
然后分子再次下降到基电子态的各种振动水平之一，在此过程中发射光子。
由于分子可能会下降到基态的几个振动能级中的任何一个，因此发射的光子将具有不同的能量，从而具有不同的频率。
因此，通过分析荧光光谱中发出的不同频率的光，以及它们的相对强度，可以确定不同振动能级的结构。
对于原子种类，过程是相似的；然而，由于原子种类没有振动能级，因此发射的光子通常与入射辐射处于相同的波长。
这种重新发射吸收的光子的过程是共振荧光，虽然它是原子荧光的特征，但也可以在分子荧光中看到。
在典型的荧光（发射）测量中，激发波长是固定的，而检测波长是变化的，而在荧光激发测量中，检测波长是固定的，而激发波长在感兴趣的区域中是变化的。
发射图是通过记录一系列激发波长产生的发射光谱并将它们组合在一起来测量的。
这是一个三维表面数据集：作为激发和发射波长函数的发射强度，通常描绘为等高线图。
光谱分析荧光光谱
光谱分析荧光光谱荧光光谱是指在荧光的激发下，样品发出的荧光光线在不同波长下的强度分布情况。
荧光光谱的研究主要集中在两个方面：一是对荧光的发射光进行测量和分析，另一个是对荧光的激发光进行测量和分析。
在荧光的发射光测量与分析中，光谱仪是基本的测量设备。
常见的光谱仪包括荧光光谱仪、荧光光谱仪、荧光分光光度计等。
荧光光谱仪的基本原理是通过样品在荧光试剂的激发下，发射出的荧光光子与荧光物质相互作用，生成可观察到的荧光。
荧光光谱仪通过检测和记录荧光光谱的强度分布，可以确定样品中存在的不同成分。
荧光光谱的激发光测量与分析是指在荧光样品发出荧光的同时，也会吸收一部分能量，即激发光，这一部分能量与样品的化学组成和结构密切相关。
通过测量激发光谱的强度分布，可以了解荧光物质的吸收特性，并从中得出相关信息。
荧光光谱分析具有以下几个特点：首先，荧光光谱能够提供有关样品的结构和成分信息。
不同的物质具有不同的荧光特性，通过荧光光谱的测量和分析，可以鉴别和定量分析样品中的不同成分。
其次，荧光光谱分析具有高灵敏度和选择性。
荧光技术具有很高的灵敏度，可以在很低的浓度下检测到荧光物质。
此外，荧光光谱分析可以选择性地检测和分析荧光物质，不受其他物质的干扰。
此外，荧光光谱分析还具有快速、无标记和无损伤等特点。
与其他分析方法相比，荧光光谱分析速度快，通常只需几秒钟甚至更短的时间。
此外，荧光光谱不需要使用标记物，避免了标记物对样品的污染和干扰。
此外，荧光光谱不破坏样品，可以多次重复测量，对于贵重样品来说是一种非常有价值的分析方法。
在实际应用中，荧光光谱分析具有广泛的应用。
例如，在生物学领域中，荧光光谱可以用于研究生物大分子的结构和功能，如蛋白质、核酸和多糖等。
在药物研发中，荧光光谱可以用于研究药物的荧光特性，并用于药物的质量控制和药理学研究。
在环境监测和食品安全领域，荧光光谱可以用于检测和鉴别环境污染物和食品中的有害物质。
总之，荧光光谱分析是一种重要的光谱分析技术，通过测量和分析样品在不同波长下发射和吸收的荧光光谱，可以获取有关样品结构、成分和性质等信息。
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2）荧光偏振
（1）荧光偏振现象及用途 一旦用偏振光照射，从许多样品出射的光也是偏 振的。当样品各个方向出射的偏振光是不相同的，可 以说样品显示出偏振的特性。 研究偏振可以提供分子及周围环境更多的信息： 偏振光照射到荧光分子上，分子对光的吸收和发 射过程与分子框架相对偏振光的偏振方向相关。 荧光偏振可以用来测量蛋白质的变形，蛋白质的 结合以及蛋白质的内部动力学。
3）.荧光能量共振转移
4). 时间分辨光谱： 输入脉冲，然后进行对接收的信号进行相应分析。 时间分辨寿命；时间分辨各向异性。
荧光各向异性可以采用稳态测量，也可以用瞬态方 法进行测量。稳态测量是得到的是一个平均值，虽然 容易解释，但需要做很多假设。 瞬态测量是测量脉冲激发后的时间相关各向异性。 可以直接从实验数据中观察得到并进行解释。 各向异性与样品尺寸、形状以及标记分子的柔性 相关，需要从各种分子模型进行计算拟合。 各向异性衰减可以从TD或FD方法得到。 目前还是采用时间分辨进行测量。
2-3个数量级，比原子吸收分光光度法高103 ～104
倍，检测限可
分析成本低
设备简单，操作简单快速，计算机进行仪器控制和数据处理 提供激发光谱、发射光谱等许多信息
2).荧光光谱的特征 a.Stokes位移 激发光谱与发射光谱之间的波长差值。发射光谱的波
长比激发光谱的长，振动弛豫消耗了能量。
b.发射光谱的形状与激发波长无关 电子跃迁到不同激发态能级，吸收不同波长的能量 ( 如
荧光寿命
当某种物质被一束激光激发后,该物质的分子吸 收能量后从基态跃迁到某一激发态上,再以辐射跃迁 的形式发出荧光回到基态.当激发停止后,分子的荧光 强度降到激发时最大强度的1/e所需的时间称为荧光 寿命.
5). 荧光标记
荧光标记是将荧光基团共价连接到蛋白、核酸等分上的 过程。通常使用能够选择性地与目标分子上存在的功能 基团反应的荧光素基团衍生物来完成这样的过程。最常 见的标记过的分子是抗体，经常使用标记过的抗体来检 测特定的目标分子。
检测器
荧光是散射谱，所以一般在垂直入射方向接收。背 景是没有入射光，是“暗背景”，因此灵敏度更高。
光谱测试
1. 开机
电源——灯源
2.发射谱
根据吸收谱中感兴趣的峰确定激发波长，选择合适的发射谱波长
范围、滤光片、光路狭缝、扫描速度等进行发射谱的扫描。
3.激发谱
根据发射谱中感兴趣的峰确定发射波长，选择合适的激发谱波长 范围、滤光片、光路狭缝、扫描速度等进行激发谱的扫描。
能级图l 2 ,l 1)，产生不同吸收带，但均回到第一激发单重
态的最低振动能级再跃迁回到基态，产生波长一定的荧光
(如 l ‘ 2 )。
c. 镜像规则 通常荧光发射光谱与它的吸收光谱（与激发光谱形状 一样）成镜像对称关系。
1）荧光光谱仪
3 .荧光光谱仪及使用 技术
激发单色器
样品池
光源
检测器
发射单色器
校正过的光谱数据可以 应用色坐标软件进行颜
色分析。
11
荧光随着浓度增高，强度反而减小，称为浓度猝灭。 原因可能是： a 浓度增加，分子碰撞机会增加，增加了非辐射损耗。 b 溶液中其他杂质吸收发出的荧光。（内滤光） c 吸收谱和发射谱重叠，荧光又被吸收。（自吸收） d 仪器原因
3）.荧光光谱的环境效应
2.常用荧光光谱
荧光光谱有瞬态荧光光谱和稳态荧光光谱两类。 通常荧光光谱指的是稳态荧光光谱。 1）荧光的激发光谱，发射谱 激发谱：固定测量波长(选最大发射波长),化合物发射 的荧光强度与激发光波长的关系曲线 。 荧光的发射谱：固定激发波长，发射强度与发射波 长的关系。
荧光光谱特点
灵 敏 度 高 达ng／mL 线性范围宽: 0.005mg/L-50mg/L ： 比 紫 外 - 可 见 分 光 光 度 法 灵 敏 度 高来自5. 荧光实验方法及其用途
荧光猝灭 荧光偏振 荧光能量共振转移 时间分辨荧光光谱 荧光标记
1）.荧光猝灭
荧光猝灭泛指任何可以减低样品荧光强度的过程。 狭义主要指那些由于荧光物质分子与溶剂分子或其他溶 质分子的相互作用所引起的荧光强度降低的情况。 原因：溶剂猝灭剂和荧光物质之间发生相互作用而引起 荧光效率降低或激发态寿命缩短，导致强度降低。
内转换 S2
内转换 振动弛豫 系间跨越
S1
能 量 吸 收 T1 发 射 荧 光 T2
外转换
发 射 磷 振动弛豫 光
S0
l1
l2
l 2
l3
a)光吸收：荧光物质从基态跃迁到激发态，过程约10-15s。此时， 荧光分子处于激发态。 b)内转换：处于电子激发态的分子由于内部的作用，以无辐射 跃迁过渡到低的能级。 c)外转换：处于电子激发态的分子由于和溶剂以及其他分子的 作用，以及能量转移，过渡到低的能级 d)荧光发射：如果不以内转换的方式回到基态，处于第一电子 激发态最低振动能级的分子将以辐射的方式回到基态，平均寿命 约为10ns左右。 e)系间转换：不同多重态,有重叠的转动能级间的非辐射跃迁。 如 电子自旋改变，禁阻跃迁，通过自旋—轨道耦合进行。 f）振动驰豫：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10 -12 s。
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4.发射谱
根据激发谱中感兴趣的峰确定激发波长，选择合适的发射谱波长
范围、滤光片、光路狭缝、扫描速度等进行发射谱的扫描。
5.重复3、4步循环扫描得到理想的光谱图。
6.保存数据
7.关机
光源——电源
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光谱数据处理
测得的数据结果需要应用origin软件进行数据处理和作图分析。 为了消除仪器本身的影响，测得的光谱曲线需要应用校正曲线 进行校正。
荧光光谱
荧光简介 常用荧光光谱及特征 荧光强度影响因素 荧光光谱的光谱参数 用途
1.荧光介绍
1）荧光产生及其物理机制
荧光：某些物质受到照射后发出能量较低的光，一旦光照停止， 光线也立即消失，称为荧光。入射光和发射光频率之差称为斯 托克频移。 满足上述条件即为荧光。因此荧光范围比较宽，从X射线到 红外光谱区仍然是荧光。 其他的能量如（化学反应、加热、生物代谢等）也会有荧 光。生活中很多现象都与荧光相关。如：钞票防伪，日光灯管， 萤火虫发光。