荧光特征形式
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荧光法荧光分析法1荧光：物质分子接受光子能量被激发后，从激发态的最低振动能级返回基态时发射出的光。
2荧光分析法是根据物质的荧光谱线位置及其强度进行物质鉴定和含量测定的方法。
荧光分析法的优点：灵敏度高，选择性好，比紫外可见分光光度法低3个数量级以上。
3振动弛豫：处于激发态各振动能级的分子通过与溶剂分子的碰撞而将部分振动能量传递给溶剂分子，其电子则返回到同一电子激发态的最低振动能级的过程。
（非辐射跃迁）4内部能量转换：简称内转换，是当两个电子激发态之间的能量相差较小以致其振动能级有重叠时，受激分子常由高电子能级以无辐射方式转移至低电子能级的过程。
5荧光发射：无论分子最初处于哪一个激发单重态，通过内转换及振动弛豫，均可返回到第一激发单重态的最低振动能级，然后再以辐射形式发射光量子而返回至基态的任一振动能级上，这时发射的光量子称为荧光。
（辐射）6外部能量转换：简称外转换，是溶液中的激发态分子与溶剂分子或与其他溶质分子之间互相碰撞而失去能量，并以热能的形式释放能量的过程。
（非辐射)7体系间跨越：是处于激发态分子的电子发生自旋反转而使分子的多重性发生变化的过程。
（非辐射）8磷光发射：经过体系间跨越的分子再通过振动弛豫降至激发三重态的最低振动能级，分子在激发三重态的最低振动能级可以存活一段时间，然后返回至基态的各个振动能级而发出光辐射，这种光辐射称为磷光。
磷光的坡长比荧光更长。
9溶液荧光光谱的特征：①斯托克斯位移：荧光发射波长总是大于激发光波长。
激发态分子通过内转换和振动弛豫过程而迅速到达第一激发单重态S1的最低振动能级。
②荧光光谱的形状与激发波长无关，荧光发射光谱只有一个发射带。
③荧光光谱与激发光谱的镜像关系。
10影响荧光强度的外部因素：⑴温度（温度升高溶液中荧光物质的荧光效率和荧光强度将降低）；⑵溶剂（荧光波长随着溶剂极性的增强而长移，荧光强度也增强）；⑶酸度（每一种荧光物质都有它最适宜的发射荧光的存在形式，也就是它最适宜的PH范围）；⑷荧光熄灭剂（是指荧光物质分子与溶剂分子或其他溶质分子相互作用引起荧光强度降低的现象；荧光熄灭的原因：①因荧光物质分子和熄灭剂分子碰撞而损失能量；②荧光物质的分子与熄灭剂分子作用生成了本身不发光的配位化合物；③溶解氧的存在，使荧光物质氧化，或是由于氧分子的顺磁性，促进了体系间跨越，使激发单重态的荧光分子转变至三重态；④浓度较大时，还发生自熄灭现象）⒂散射光。
荧光的原理及应用
荧光光谱的测量 步骤
荧光光谱的应用 领域
荧光光谱在生物医学领域的应用：通过荧光光谱技术对生物分子进行检测和分析， 可用于疾病诊断、药物研发和生物成像等方面。
荧光光谱在环境科学领域的应用：通过荧光光谱技术对水体、土壤等环境样品中 的有机污染物进行检测和分析，可用于环境监测和污染治理等方面。
荧光光谱在化学分析领域的应用：通过荧光光谱技术对化学物质进行定性和定量 分析，可用于化学分析、材料科学和药物化学等领域。
激发态的稳定性：激发态不稳定，电子会释放能量回到基态
荧光发光过程：质吸收能量后，电子从基态跃迁至激发态，再回到基态时释放能量， 发出荧光光子
荧光物质吸收能量 电子从基态跃迁至激发态 电子从激发态返回基态时释放能量 发出荧光
PART FOUR
荧光颜色与物质组成：荧光颜色与物质组成密切相关，不同物质具有不同的荧光颜色。
激发态不稳定：激 发态不稳定，会释 放能量回到基态
释放能量：释放能 量以荧光的形式释 放
荧光物质：荧光物 质需要具有吸收能 量和释放能量的能 力
PART THREE
荧光物质吸收能量
电子从基态跃迁至激发态
激发态不稳定，释放能量 回到基态
释放能量以光的形式表现
激发态的形成：电子吸收能量从基态跃迁至激发态
PART SIX
高灵敏度：荧光技术具有高灵敏度， 能够检测到微量的荧光物质。
快速：荧光技术通常具有快速检测 的优点，可以在短时间内完成大量 样本的检测。
添加标题
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特异性：荧光技术具有特异性，能 够针对特定的目标进行检测。
方便：荧光技术通常使用简单的设 备和操作流程，方便用户使用。
荧光颜色与物质结构：物质结构对荧光颜色也有影响，如共轭体系的存在会导致荧光颜色发 生变化。
荧光分析法检测原理及应用举例
1 荧光定义某些化学物质从外界吸收并储存能量而进入激发态，当其从激发态回到基态时，过剩的能量以电磁辐射的形式放射出去即发光，称之为荧光。
可产生荧光的分子或原子在接受能量后引起发光，供能一旦停止，荧光现象随之消失。
2 荧光分类由化学反应引起的荧光称为化学荧光，由光激发引起的荧光称为光致荧光，课题主要研究光致荧光。
按产生荧光的基本微粒不同，荧光可分为原子荧光、X 射线荧光和分子荧光，课题主要研究分子荧光。
3 光致荧光机理某一波长的光照射在分子上，分子对此光有吸收作用，光能量被分子所吸收，分子具有的能量使分子的能级由最低的基态能级上升至较高的各个激发态的不同振动能级，称为跃迁。
分子在各个激发态处于不稳定的状态，并随时在激发态的不同振动能级下降至基态，在下降过程中，分子产生发光现象，此过程为释放能量的过程，即为光致荧光的机理。
光致荧光的过程按照时间顺序可分为以下几部分。
分子受激发过程在波长为10~400nm的紫外区或390~780nm的可见光区，光具有较高的能量，当某一特征波长的光照射分子时，是的分子会吸收此特征波长的光能量，能量由光传递到分子上，此过程为分子受激发过程。
分子中的电子会出现跃迁过程，在稳定的基态向不稳定的激发态跃迁。
跃迁所需要的能量为跃迁前后两个能级的能量差，即为吸收光的能量。
分子跃迁至不稳定的激发态中即为电子激发态分子。
在电子激发态中，存在多重态。
多重态表示为2S+1。
S为0或1，它表示电子在自转过程中，具有的角动量的代数和。
S=0表示所有电子自旋的角动量代数和为0，即所有电子都是自旋配对的，那么2S+1=1，电子所处的激发态为单重态，用Si 表示，由此可推出，S即为基态的单重态，S1为第一跃迁能级激发态的单重态，S2为第二跃迁能级激发态的单重态。
S=1表示电子的自旋方向不能配对，说明电子在跃迁过程中自旋方向有变化，存在不配对的电子为2个，2S+1=3，电子在激发态中位于第三振动能级，称为三重态，用Ti 来表示，T1即为第一激发态中的三重态，T2即为第二激发态中的三重态，以此类推。
二苯乙烯 荧光光谱
二苯乙烯（Stilbene 101）是一种常用的有机荧光探针，其分子结构中含有共轭双键系统，这使得它在紫外到可见光范围内具有明显的吸收和发射特性。
荧光光谱是通过测量样品吸收光后发射的光来得到的，这种发射是荧光的特征表现形式。
对于二苯乙烯而言，其最大吸收波长通常出现在280-290纳米之间，这是由于其分子结构中的共轭双键系统对特定波长的光产生电子跃迁所致。
当激发光的光子能量被分子吸收后，电子会从基态跃迁到一个较高的激发态。
随后，电子会回到基态，但在返回过程中会以荧光的形态释放出部分能量，这部分能量通常以较激发光波长长的波长发射出来。
二苯乙烯的最大发射波长通常位于300-400纳米范围内，具体的发射波长取决于分子中共轭系统的长度以及分子所处的环境。
荧光光谱的峰值位置、强度以及寿命都可以提供有关分子环境的信息，例如溶剂极性、温度和周围分子的相互作用。
在实际应用中，二苯乙烯的荧光特性可用于研究生物分子的环境变化、监测化学反应的动力学以及作为光物理和光化学研究的模型分子。
通过分析荧光光谱，研究者可以获得有关分子环境及其动态变化的详细信息。
第六章 仪器分析 荧光分析法
第6章 荧光分析法
磷光发射：电子由第一激发三重态的最低 振动能级→基态（ T1 → S0跃迁）。
1.基本原理
无辐射跃迁方式 振动弛豫：同一电子能级内以热能量交换形式 由高振动能级至低相邻振动能级间的跃迁。
内转换：能量差较小的激发态之间，部分能量 重叠，激发态由高电子能级转移至低电子能级 的无辐射能级交换。
外转换：激发分子与溶剂或其他分子之间产生 相互作用而转移能量的非辐射跃迁；外转换使 荧光或磷光减弱或“猝灭”。 体系间跨越：不同多重态,有重叠的振动能级间 的非辐射跃迁。
2.荧光分光光度计
（2）单色器 选择激发光波长的第一单色器 选择发射光(测量)波长的第二单色器
（3）样品池
低荧光的玻璃或石英 方形适用于90°测量 （4）检测器 光电倍增管 （5）读出装臵
2.荧光分光光度计
2.2 仪器的校正
(1)灵敏度校正 (2)波长校正 (3)激发光谱和荧光光谱的校正
3.分析方法 3.1 荧光强度与物质浓度的关系
1.基本原理
（3）影响荧光强度的外部因素
① 温度 温度升高，荧光物质的荧光效率和荧光 强度下降。 其中一个原因是分子的内部能量转化作 用。当激发分子接受额外热能时，有可能使 激发能转换为基态的振动能量，随后迅速振 动弛豫而丧失振动能量。另一个原因是碰撞 频率增加，使外转换的去活几率增加。
1.基本原理
1.基本原理
1.基本原理
荧光分析法
荧光分析法一、基本原理某些物质的分子能吸收能量而发射出荧光，根据荧光的光谱和荧光强度，对物质进行定性或定量的方法，称为荧光分析法（fluorescence analysis）。
荧光分析法具有灵敏度高、选择性强、需样量少和方法简便等优点，它的测定下限通常比分光光度法低2~4个数量级，在生化分析中的应用较广泛。
在室温下分子大都处在基态的最低振动能级，当受到光的照射时，便吸收与它的特征频率相一致的光线，其中某些电子由原来的基态能级跃迁到第一电子激发态或更高电子激发态中的各个不同振动能级，这就是在分光光度法中所述的吸光现象。
跃迁到较高能级的分子，很快（约10-8s）因碰撞而以热的形式损失部分能量，由所处的激发态能级下降到第一电子激发态的最低振动能级，能量的这种转移形式，称为无辐射跃迁。
由第一电子激发态的最低振动能级下降到基态的任何振动能级，并以光的形式放出它们所吸收的能量，这种光便称为荧光。
荧光分析法是测定物质吸收了一定频率的光以后，物质本身所发射的光的强度。
物质吸收的光，称为激发光；物质受激后所发射的光，称为发射光或荧光。
如果将激发光用单色器分光后，连续测定相应的荧光的强度所得到的曲线，称为该荧光物质的激发光谱（excitation spectrum）。
实际上荧光物质的激发光谱就是它的吸收光谱。
在激发光谱中最大吸收处的波长处，固定波长和强度，检测物质所发射的荧光的波长和强度，所得到的曲线称为该物质的荧光发射光谱，简称荧光光谱（fluorescence spectrum）。
在建立荧光分析法时，需根据荧光光谱来选择适当的测定波长。
激发光谱和荧光光谱是荧光物质定性的依据。
对于某一荧光物质的稀溶液，在一定波长和一定强度的入射光照射下，当液层的厚度不变时，所发生的荧光强度和该溶液的浓度成正比，这是荧光定量分析的基础。
荧光物质的线性范围一般在0.00005-100微克/ml,当荧光物质溶液的吸光度小于或等于0.05时荧光强度和浓度才成线性关系。
原子荧光光谱法
原子荧光光谱法原子荧光谱（AFS）是介于原子发射光谱（AES）和原子吸收光谱（AAS）之间的光谱分析技术，它的基本原理就是：基态原子（一般蒸气状态）吸收合适的特定频率的辐射而被激发至高能态，而后激发过程中以光辐射的形式发射出特征波长的荧光。
一、原子荧光光谱法原理1．1原子荧光的类型以及荧光猝灭（1）共振荧光当原子受到波长为入A的光能照射时，处于基态E0（或处于E0邻近的亚稳态E1）的电子跃迁到激发态E2,被激发的原子由E2回到基态E0（或亚稳态E1）时，它就放出波长入F的荧光。
这一类荧光称为共振荧光。
（2）直跃线荧光荧光辐射一般发生在二个激发态之间，处于基态E0的电子被激发到E2能级，当电子回到E1能级时，放出直跃荧光。
（3）阶跃线荧光当处于激发态E2的电子在放出荧光之前，由于受激碰撞损失部分能量而至E1回到基态时，放出阶跃线荧光。
（4）热助阶跃线荧光原子通过吸收光辐射由基态E0激发至E2能级，由于受到热能的进一步激发，电子可能跃迁至E2相近的较高能级E3,当其E3跃迁至较低的能级E1（不是基态E0）时所发射的荧光称为热助阶跃荧光。
小于光源波长称为反stoke效应。
（5）热助反stokes荧光（略）某一元素的荧光光谱可包括具有不同波长的数条谱线。
一般来说，共振线是最灵敏的谱线。
处于激发态的原子寿命是十分短暂的。
当它从高能级阶跃到低能级时原子将发出荧光。
M*TM+hr除上述以外，处于激发态的原子也可能在原子化器中与其他分子、原子或电子发生非弹性碰撞而丧失其能量。
在这种情况下，荧光将减弱或完全不产生，这种现象称为荧光的猝灭。
荧光猝灭有下列几类型：1）与自由原子碰撞M*+X=M+XM*T激发原子X、MT中性原子2）与分子碰撞M*+AB=M+AB这是形成荧光猝灭的主要原因。
AB可能是火焰的燃烧产物；3）与电子碰撞M*+e-=M+E-此反应主要发生在离子焰中4）与自由原子碰撞后，形成不同激发态M*+A=M x+AM*、M x为原子M的不同激发态5）与分子碰撞后，形成不同的激发态M*+AB=M x+AB6）化学猝灭反应M*+AB=M+A+BA、B为火焰中存在的分子或稳定的游离基2．荧光强度与分析物浓度间关系原子荧光强度I f与试样浓度C以及激发态光源的辐射强度I0存在以下函数关系I f二①I根据比尔一朗伯定律厅叫口•e-KLN]式中：①-原子荧光量子效率I-被吸收的光强I0-光源辐射强度K一峰值吸收系数L一吸收光程N一单位长度内基态原子数按泰勒级数展开，当N很小，则原子荧光强度I f表达式可简化为：I f二①I0KIN当所有实验条件固定时，原子荧光强度与能吸收辐射线的原子密度成正比，当原子化效率固定时，I f与试样浓度C成正比，即I=aC f上式线性关系，只在浓度低时成立。
X射线荧光光谱分析的基本原理
个空穴，使整个原子体系处于不稳定的激发态，激发态原子寿命约为10-12-10-14S ，然后自发地由能量高的状态跃迁到能量低的状态。
这个过程称为驰豫过程。
驰豫过程既可以是非辐射跃迁，也可以是辐射跃迁。
当较外层的电子跃迁到空穴时，所释放的能量随即在原子内部被吸收而逐岀较外层的另一个次级光电子，此称为俄歇效应，亦称次级光电效应或无辐射效应，所逐岀的次级光电子称为俄歇电子。
它的能量是特征的，与入射辐射的能量无关。
当较外层的电子跃入内层空穴所释放的能量不在原子内被吸收，而是以辐射形式放岀，便产生X射线荧光，其能量等于两能级之间的能量差。
因此，X射线荧光的能量或波长是特征性的，与元素有一一对应的关系。
图10.1 给岀了X射线荧光和俄歇电子产生过程示意图。
K层电子被逐岀后，其空穴可以被外层中任一电子所填充，从而可产生一系列的谱线，称为K系谱线：由L层跃迁到K层辐射的X射线叫K a射线，由M层跃迁到K层辐射的X射线叫K B 射线……。
同样丄层电子被逐岀可以产生L系辐射(见图10.2)。
如果入射的X射线使某元素的K层电子激发成光电子后L层电子跃迁到K层，此时就有能量AE释放岀来，且△ E=EK-EL，这个能量是以X射线形式释放，产生的就是K a射线，同样还可以产生K B射线，L系射线等。
莫斯莱(H.G.Moseley)发现，荧光X射线的波长入与元素的原子序数Z有关，其数学关系如下：入=K(Z-s)-2这就是莫斯莱定律，式中K和S是常数，因此,只要测出荧光X射线的波长,就可以知道元素的种类，这就是荧光X射线定性分析的基当一束光或电磁波照射到物质上时，光子就与物质的分子、原子或离子等微粒相互作用而交换能量。
在通常的状态下，物质中这些微粒处于基态，吸收一定频率的辐射后，由基态跃迁到激发态，这个过程称为辐射的吸收。
处于激发态的微粒是十分不稳定的，大约过10-8—10-9秒，便以辐射的形式释放出多余的能量，重新回到基态，这个过程称为辐射的发射。
卫生化学笔记：分子荧光分析法
分子荧光分析法物质吸收外界能量后，其电子能级由基态跃迁到激发态，物质的激发态分子以无辐射跃迁的形式释放能量，之后降至第一电子激发单线态的最低振动能级，并以光的形式释放能量回到基态的各个振动能级，此时，分子发射的光即称之为荧光分子荧光分析法：通过测定物质分子所发射荧光的特征和强度，对物质进行定性和定量分析的方法。
（一）基本原理一、分子荧光的产生1. 单线态：当物质处于基态时,电子成对地填充在能量最低的各轨道中，一个给定轨道中的两个电子具有相反的自旋（自旋量子数S分别为1/2和 -1/2），即总自旋量子数S为0，分子中电子能级的多重度M=2S+1=1。
此种状态称为单线态。
• 激发单线态：当物质受到光照射，吸收紫外光或可见光时，物质分子内可发生电子能级的跃迁。
若吸收能量后电子在跃迁过程中不发生自旋方向的变化，即总自旋量子数S为0，分子中电子能级的多重度为1。
则该分子所处的能级状态称为激发单线态。
• 激发三线态：当物质受到光照射，吸收紫外光或可见光时，物质分子内可发生电子能级的跃迁。
若吸收能量后电子在跃迁过程中还伴随自旋方向的变化，即分子具有两个自旋平行的电子，其总自旋量子数S为1，分子中电子能级的多重度M=2S+1=3，则该分子所处的能级状态称为激发三线态。
2. 振动弛豫：同一电子能级内的荧光物质分子与溶剂分子相碰撞，以热能量交换的形式由高振动能级至低振动能级间的跃迁。
3. 内部转移：两个电子能级非常接近时，电子从较高电子能级以非辐射跃迁形式转移至较低电子能级，此过程称为能量的内部转移。
4. 荧光发射：处于激发单线态的电子经过振动弛豫和能量内部转移，回到第一电子激发单线态的最低振动能级，以辐射的形式回到基态的各个振动能级，此过程称为荧光发射。
5. 系间跨越：受激发分子的电子在激发态发生自旋反转，使分子的多重态发生变化的过程。
由第一激发单线态（S1）跃迁至第一激发三线态（T1），使原来两个自旋配对的电子不再配对。
荧光知识补充~激发三重态
在一般温度下，大多数分子处在基态的最低振动能级。
处于基态的分子吸收能量(电能、热能、化学能或光能等)后被激发为激发态。
激发态是很不稳定的，它将很快地释放出能量又重新跃迁回基态。
若分子返回基态时以发射电磁辐射(即光)的形式释放能量，就称为“发光”。
如果物质的分子吸收了光能而被激发，跃迁回基态所发射的电磁辐射，称为荧光和磷光。
现从分子结构理论来讨论荧光和磷光的产生机理。
每个分子中都具有一系列严格分立相隔的能级，称为电子能极，而每个电子能级中又包含有一系列的振动能级和转动能级。
分子中电子的运动状态除了电子所处的能级外，还包含有电子的多重态，用M=2S+1表示，S为各电子自旋量子数的代数和，其数值为0或1 。
根据Pauli不相容原理，分子中同一轨道所占据的两个电子必须具有相反的自旋方向，即自旋配对。
若分子中所有电子都是自旋配对的，则S=0,M=1,该分子便处于单重态(或叫单重线)，用符号S表示。
大多数有机化合物分子的基态都处于单重态。
基态分子吸收能量后，若电子在跃迁过程中，不发生自旋方向的变化，这时仍然是M=1，分子处于激发的单重态；如果电子在跃迁过程中伴随着自旋方向的变化，这时分子中便具有两个自旋不配对的电子，即S=1,M=3，分子处于激发的三重态，用符号T表示。
处于分立轨道上的非成对电子，自旋平行要比自旋配对更稳定些(洪特规则)，因此在同一激发态中，三重态能级总是比单重态能级略低。
处于激发态的分子是很不稳定的，它可能通过辐射跃迁和非辐射跃迁的形式去活化(去激发)释放出多余的能量而返回基态。
辐射跃迁主要涉及到荧光，延迟荧光或磷光的发射；无辐射跃迁是指以热的形式释放多余的能量，包括振动弛豫、内部转移、系间跨越及外部转移等过程。
(3) 荧光发射(Fluorescence emission,FE)——处于激发单重态的电子经振动弛豫及内部转移后到达第一激发单重态(S1)的最低振动能级(V=0)后，以辐射的形式跃迁回基态(S0)的各振动能级，这个过程为荧光发射，发射的荧光波长为。
荧光光谱
（4）取代基效应：芳环上有供电子 基，使荧光增强。
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三、影响荧光强度的因素
relation between fluorescence and molecular structure
影响荧光强度的外部因素 1.溶剂的影响 同一物质在不同溶剂中，其荧光光谱的形状和强度都有差别。一般情况 下，荧光波长随着溶剂极性的增大而长移，荧光强度也有所增强。这是因为 在极性溶剂中，ππ*跃迁所需的能量差△E小，而且跃迁几率增加，从而 使紫外吸收波长和荧光波长均长移，强度也增强。 溶剂粘度减小时，可以增加分子间碰撞机会，使无辐射跃迁增加而荧光 减弱。故荧光强度随溶剂粘度的减小而减弱。由于温度对溶剂的粘度有影响， 一般是温度上升，溶剂粘度变小，因此温度上升，荧光强度下降。 2.温度的影响 荧光强度对温度变化敏感，温度增加，分子运动速度加快，分子间碰撞 的几率增加，外转换去活的几率增加，荧光效率降低。例如荧光素钠的乙醇
荧光光谱
Fluorescence
一、概述
由于绿色荧光蛋白用紫外线一照就 发出鲜艳绿光，研究人员将绿色荧光 蛋白基因插入动物、细菌或其他细胞 现年80岁的下村修先后在美国 的遗传信息之中，让其随着这些需要 普林斯顿大学、波士顿大学和伍 跟踪的细胞复制，可“照亮”不断长 兹霍尔海洋生物实验所工作。他 大的癌症肿瘤、跟踪阿尔茨海默氏症 1962年从一种水母中发现了荧 对大脑造成的损害、观察有害细菌的 光蛋白，被誉为生物发光研究第 生长，或是探究老鼠胚胎中的胰腺如 一人。 何产生分泌胰岛素的β细胞。
K. Brejc et.al., PNAS 94 (1997) 2306
1 nm
荧光与磷光的概念
荧光（fluorescence）是一种光致发光的冷发光现象。 物质经某种波长的入射光（如紫外线或X 射线）照射，吸收光 能后进入激发态，并很快以振动驰豫的方式放出小部分能量达 到同一电子激发态的最低振动能级，然后以辐射形式发射光子 跃迁到基态的任一振动能级上，这时发射的光子称为荧光。入 射光一旦停止，发光现象也随之消失。 如果受激发分子的电子在激发态发生自旋反转，当它所处 单重态的较低振动能级与激发三重态的较高能级重叠时，就会 发生系间窜跃，到达激发三重态，经过振动驰豫达到最低振动 能级，然后以辐射形式发射光子跃迁到基态的任一振动能级上， 这时发射的光子称为磷光。
三维荧光等高线特征谱
三维荧光等高线特征谱词条有待完善，欢迎您编写!开放分类：化学模式识别编辑词条分享图1 三维荧光图（左：三维表面右：等高线图）三维荧光等高线特征谱为对三维荧光等高线指纹图谱进行图像信息统计后得到的一对特征谱IEm 和 IEx，该对特征谱既含有三维荧光光谱中荧光峰位置的信息又含有峰相对强度大小的信息，能较好地表达原始三维荧光光谱的荧光性质；它是图像信息数值化后的结果，具有较好的可计算性。
将其与模式识别技术结合起来可实现对荧光物质的分类和鉴别。
图2 特征谱图（顶：IEm 右：IEx）图1为三维荧光光谱图，荧光光谱图有两种表示形式，即左边三维表面的图形式和右边二维等高线图的形式。
图2中间为三维荧光等高线图，具有物质荧光特征的指纹性，故可称指纹图谱，可用于荧光物质的鉴别。
顶部为IEm特征谱，右边位IEx特征谱，显然该二谱与等高线指纹图谱有很好的对应关系。
在模式识别技术中，用其作为样本，可实现对荧光物质的分类和鉴别。
参考文献：1. 三维荧光等高线特征谱及其应用研究. 分析测试学报.2008,27(11):1151-11562.三维荧光等高线特征谱提取程序的设计及其应用研究.计算机与应用化学.2010,27(2):26 2-266三维荧光等高线特征谱为对三维荧光等高线指纹图谱进行图像信息统计后得到的一对特征谱（IEm和IEx），该对特征谱既含有三维荧光光谱中荧光峰位置的信息又含有峰相对强度大小的信息，能较好地表达原始三维荧光光谱的荧光性质。
将其与模式识别技术结合起来可实现对荧光物质的分类和鉴别。
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分子荧光分析法实验
4800
4200
3600
3000
C
2400
1800
1200
600
0 550 560 570 580 590 600 610 620
W avelen g th (n m )
（☆注意：在一定浓度范围内适用）
? 问题：
试比较荧光法与紫外-可见分光光度法的分析性能。
1.4 荧光仪的基本构造
？问题：荧光光度 计与紫外-可见分光 光度计在光路设置 上有什么不同？为 什么？
02
维生素Ｂ２（核黄素）在一定波长的激 发光照射下会发射出绿色荧光，根据荧 光强度在一定浓度范围内与荧光物质浓 度成正比，用标准曲线法对样品进行定 量分析，在线性良好的情况下，也可用 浓度直接读出被测样品的浓度。
2.2 实验流程
VB2的荧光 光谱的绘制
标准工作曲 线的制作
未知液的测 定
1.开机： 打开RF-5301荧光分光光度计的电源开关，打印机开关，开启
1.5 分子荧光分析法的应用简介
常规分析应用：
01
定性分析：φf；λex；λem；峰 形等
03
其它（略）
02
定量检测： F = K﹒I0﹒φf﹒C
04
高端生化研究：
05
分子相互作用研究；
06
代谢动力学跟踪；
07
显微成像（物理迁移与化学衍化的 原位“显迹”）
二、维生素B2含量的荧光法测定
01 2.1 实验原理
5.空白溶液测试：
设置好仪器的工作条件后，把装有去离子水的样品池置于试样架内， 在荧光光路上插入ＵＶ－35滤光片，合上样品室盖子，在计算机 屏幕上点击“AUTO ZERO”，观察屏幕右下脚的基线值接近零时， 再点击“READ”读数，得空白溶液数值。
十四章 荧光
第三节 荧光与分子结构的关系
荧光物质的必要条件
分子结构与荧光的关系
一、分子结构与荧光的关系
（一）荧光物质的必要条件 分子产生荧光，必须具备两个条件： （1）物质分子必须有强的可见-紫外吸 收 分子结构应具有共轭结构（或含不 饱和杂原子基团），产生 * * * 跃迁 跃迁或 n
电子由S0进入T1的可能过程：（ S0 → T1禁阻 跃迁） S0 →激发→振动弛豫→内转移→系 间跨越→振动弛豫→ T1 发光速度很慢： 10-4～10 s 。 光照停止后，可持续一段时间。
荧光发射光谱 荧光激发光谱
磷光光谱
200
260 320 380 440 500 560 室温下菲的乙醇溶液荧（磷）光光谱
Cr3+吸收兰光并辐射出能量较低的红
色荧光.
荧光分析法
光致发光：吸收某种波长的光后发射出 比吸收波长更长的光的现象。 (荧光和磷光) 荧光分析法 荧光光谱→定性分析 (fluorormetry) 荧光强度→定量分析
荧光分析的分类
分析对象
激发光波长范围
•原子荧光分析 •分子荧光分析 •紫外-可见荧光分析 •红外荧光分析 •X射线荧光分析
振动弛豫(vibrational relexation) 内部能量转换(internal conversion)
荧光(fluorescence)发射
外部能量转换(external conversion)
体系间跨越(intersystem crossing)
磷光发射
第二激 S 发 态 2 单线态
传递途径
辐射跃迁
无辐射跃迁
荧光
延迟荧光
磷光
系间跨越
内转移
外转移
分子荧光和原子荧光
分子荧光和原子荧光引言：荧光是一种常见的光学现象，通过吸收光能后再发射出特定波长的光。
荧光现象在生物学、化学、物理学等领域被广泛应用。
分子荧光和原子荧光是荧光现象的两种重要形式，它们具有不同的特点和应用领域。
本文将分别介绍分子荧光和原子荧光的原理、特点和应用。
一、分子荧光分子荧光是指分子吸收光能后，电子被激发到高能级，然后经过非辐射跃迁返回基态时发射荧光。
分子荧光的原理是基于分子内部的电子跃迁过程。
当分子受到激发时，电子从基态跃迁到激发态，此时分子处于不稳定状态。
然后，电子通过非辐射跃迁返回基态，分子释放出一定的能量，这部分能量以光的形式发射出来，形成荧光。
分子荧光的特点：1. 分子荧光的发射光谱范围较宽，通常涵盖可见光和近红外光区域。
2. 分子荧光的发射光谱具有特定的波长和强度，可以用于分析和检测。
3. 分子荧光的强度受到溶剂、温度、pH值等环境因素的影响，可以用于环境监测和生物传感器等应用。
4. 分子荧光的寿命较短，通常在纳秒量级，因此可以通过测量荧光寿命来区分不同物质。
分子荧光的应用：1. 生物荧光标记：分子荧光可以用于生物分子的标记和追踪，如荧光染料用于细胞成像和蛋白质定位等应用。
2. 分析检测：分子荧光可以用于分析检测，如荧光光谱法、荧光定量PCR等。
3. 荧光显微镜：分子荧光可以用于荧光显微镜成像，可观察和研究微观结构和细胞内过程。
二、原子荧光原子荧光是指原子吸收光能后，电子从低能级跃迁到高能级，再经过辐射跃迁返回基态时发射荧光。
原子荧光的原理是基于原子内部电子的跃迁过程。
当原子吸收光能后，电子被激发到高能级，形成激发态原子。
然后，电子通过辐射跃迁返回基态，释放出一定的能量，这部分能量以光的形式发射出来，形成原子荧光。
原子荧光的特点：1. 原子荧光的发射光谱具有特定的波长和强度，可以用于元素分析和检测。
2. 原子荧光的发射光谱范围较窄，通常集中在紫外光和可见光区域。
3. 原子荧光的发射光谱中具有特征峰，可以用于元素定性和定量分析。
荧光分析
指溶液中的激发态分子与溶剂分子或其它溶质分子之间相 互碰撞，以热能的形式释放能量的过程。外转换常发生在第一 激发单重态或激发三重态的最低振动能级向基态转换的过程中 ，使荧光或磷光强度减弱甚至消失。 5. 体系间跨越 指不同多重态间的无辐射跃迁，例S2→T1就是一种体系 间跨越，电子由S2的较低振动能级转移至T1的较高振动能级 处。在体系间跨越过程中激发态电子的自旋反转，使分子的 多重性发生变化。 6. 磷光发射 当受激电子降到S1的最低振动能级后，未发射荧光， 而是经过体系间跨越到T1振动能级，经振动驰豫到 T1最 低振动能级，从T1最低振动能级回到基态S0的各个振动能 级所发射的光叫磷光。磷光的波长比荧光还要长。 磷光发射的持续时间为10－4 ～10S左右，故外部 6 激发光源停止照射后，磷光还会持续一段时间。
第一节
一、分子荧光的产生
基本原理
（一）分子的激发态 在基态时，分子中的电子成对地填充在能量最低的各 轨道中。
1
一个给定轨道中的两个电子，自旋方向相反，总自旋量 子数S=1/2+（-1/2）=0。此时电子能态的多重性 M=2S+1=1, 称为基态单重态，用符号So表示 。
基态单重态
激发单重态
激发三重态
3
激发单重态
激发三重态
基态单重态
4
2. 内部转换 是两个相同多重态之间的转换。分子由较高电子能级中 的较低振动能级转移到较低电子能级中的较高振动能级。 当两个电子激发态之间的能量相差较小以致于振动能级有 重叠时，内部转换很容易发生，常见S－S转换。 处于各高激发单重态的电子，都可以通过一系列内转 移及振动弛豫，回到第一激发单重态的最低振动能级。 3. 荧光发射 电子从第一激发单重态S1的最低振动能级回到基态 SO各振动能级所产生的光辐射叫做荧光。无论开始电子 被激发至什么高能级，它都经过无辐射跃迁到S1的最低 振动能级，发射荧光，所以荧光波长比激发光波长长。 荧光发射的持续时间为10－8S左右，故外部激发 光源停止照射后，荧光马上熄灭。 4.外部转换
荧光粉的发光机理和特性
高温固相反应法
• 固相反应通常包括以下步骤: • (1)固体界面如原子或离子的跨过界面的扩 散: • (2)原子规模的化学反应; • (3)新相成核 ; • (4)通过固相的运输及新相的长大。
溶胶一凝胶法
• 将金属醇盐或无机盐经水解直接形成溶胶 或经解凝形成溶胶，然后使溶质聚合凝胶 化，再将凝胶干燥、焙烧去除有机成分， 最后得到无机材料。
荧光粉的测试
6.5.2绿粉的合成
• 铝酸盐绿粉主要原料：氧化铝(Al2O3,)，氧 化铽(Tb4O7,99.99%)，氧化铈(CeO2) ，一 般要二次烧结，需要氢气还原。
能 量
吸 收 能 量
发光能级E1
发光
1.4荧光粉的特性
• 一次特性 • 指荧光粉的发光特性和其他物理特性。包 括荧光粉的发光亮度、发射光谱、余辉、 粒度及体色等。 • 二次特性(使用特性) • 指荧光粉的使用特性。包括荧光粉的分散 性、涂敷性、稳定性和抗老化性等。
• 荧光粉的基本组成 • 基 质 ： 荧 光 材 料 主 体 成 分 ， 如 BaMgAl10O17 ： Eu2+ 中 的 BaMgAl10O17 • 激活剂：在基质中作为发光中心而掺入的离子，即发光中心， 如BaMgAl10O17：Eu2+中的Eu2+ • 敏化剂：或者称为共激活剂，引入能级，协同激活 • 猝灭剂：损害发光性能的杂质，或者称为毒剂，如Fe，Co， Ni等 • 惰性杂质：对发光性能影响较小的杂质，如碱金属，碱土金 属，硅酸盐等 • 在荧光粉中，杂质和结构缺陷起到了极其重要的作用。如激 活剂、敏化剂等均以杂质或者结构缺陷的形式存在于基质中， 激活剂离子或者原子往往以置换固溶、间隙原子的形式存在， 而空位缺陷、错位缺陷等对发光效率也有很大贡献。
三维荧光等高线特征谱
三维荧光等高线特征谱词条有待完善，欢迎您编写!开放分类：化学模式识别编辑词条分享图1 三维荧光图（左：三维表面右：等高线图）三维荧光等高线特征谱为对三维荧光等高线指纹图谱进行图像信息统计后得到的一对特征谱IEm 和 IEx，该对特征谱既含有三维荧光光谱中荧光峰位置的信息又含有峰相对强度大小的信息，能较好地表达原始三维荧光光谱的荧光性质；它是图像信息数值化后的结果，具有较好的可计算性。
将其与模式识别技术结合起来可实现对荧光物质的分类和鉴别。
图2 特征谱图（顶：IEm 右：IEx）图1为三维荧光光谱图，荧光光谱图有两种表示形式，即左边三维表面的图形式和右边二维等高线图的形式。
图2中间为三维荧光等高线图，具有物质荧光特征的指纹性，故可称指纹图谱，可用于荧光物质的鉴别。
顶部为IEm特征谱，右边位IEx特征谱，显然该二谱与等高线指纹图谱有很好的对应关系。
在模式识别技术中，用其作为样本，可实现对荧光物质的分类和鉴别。
参考文献：1. 三维荧光等高线特征谱及其应用研究. 分析测试学报.2008,27(11):1151-11562.三维荧光等高线特征谱提取程序的设计及其应用研究.计算机与应用化学.2010,27(2):26 2-266三维荧光等高线特征谱为对三维荧光等高线指纹图谱进行图像信息统计后得到的一对特征谱（IEm和IEx），该对特征谱既含有三维荧光光谱中荧光峰位置的信息又含有峰相对强度大小的信息，能较好地表达原始三维荧光光谱的荧光性质。
将其与模式识别技术结合起来可实现对荧光物质的分类和鉴别。
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激发光谱和发射光谱的特点
激发光谱和发射光谱的特点
激发光谱和发射光谱是荧光光谱中的两种重要表现形式，它们各自反映了荧光物质与光的相互作用特性。
激发光谱是通过固定发射光的波长，测量激发光的波长与荧光强度的关系来获取的。
它展现了不同波长的激发光对荧光物质产生的相对效率，即在何种波长的激发光作用下，荧光物质可以产生最强的荧光强度。
相对于激发光谱，发射光谱则是通过固定激发光的波长，测定发射光强度与波长（有时候也测波数或者频率等）的关系来得到的。
它揭示了在某一固定波长的激发光源激发作用下，荧光强度在不同波长处的分布情况，即荧光中不同波长的光成分的相对强度。
这二者具有三个显著特点：①斯托克斯位移，即发射光的波长大于激发光的波长；②荧光光谱和激发光谱大致成镜像对称；③荧光发射光谱的形状与激发光波长无关。
这些特点对于理解荧光物质的性质及其与光的相互作用机制具有重要意义。
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荧光特征形式
荧光特征在各个领域中都具有广泛的应用，本文将以荧光特征的不同形式为标题，分别介绍它们的特点和应用。
一、荧光染料的发光特征
荧光染料是一种能够在受激发后发出荧光的化学物质，它们具有较高的荧光量子产率和较长的寿命。
荧光染料的发光特征可以通过其荧光光谱来表征。
荧光光谱是指荧光染料在不同波长下发出的荧光强度的分布情况。
根据荧光光谱的特点，可以选择合适的激发波长和检测波长，实现对荧光染料的灵敏检测和定量分析。
荧光染料的发光特征使其在生物医学、环境监测、食品安全等领域得到了广泛的应用。
二、荧光探针的荧光特征
荧光探针是一种能够选择性地与特定分子结合并发出荧光的化学物质。
荧光探针的荧光特征可以通过其发光波长、荧光强度和荧光寿命来表征。
通过对荧光探针的荧光特征的研究，可以实现对特定分子的高灵敏度和高选择性的检测。
荧光探针在生物传感、分子成像、药物筛选等领域中具有重要的应用价值。
三、荧光标记的荧光特征
荧光标记是一种将荧光染料或荧光探针标记在目标分子上，以实现对目标分子的可视化检测和定量分析的方法。
荧光标记的荧光特征
可以通过荧光显微镜观察荧光信号的强度、分布和形态等来表征。
荧光标记的荧光特征使得可以对生物样品中的特定分子进行高分辨率的成像，实现对细胞和组织的多参量分析。
荧光标记在生物医学研究、细胞生物学、分子生物学等领域中得到了广泛的应用。
四、荧光探测的荧光特征
荧光探测是一种利用荧光信号来检测和分析样品中的目标物质的方法。
荧光探测的荧光特征包括荧光强度、荧光寿命和荧光光谱等。
通过对荧光探测的荧光特征的研究，可以实现对目标物质的高灵敏度和高选择性的检测和定量分析。
荧光探测在生物医学诊断、环境监测、食品安全等领域中具有重要的应用价值。
五、荧光传感的荧光特征
荧光传感是一种利用荧光信号来感知和监测样品中的特定物质或环境变化的方法。
荧光传感的荧光特征包括荧光强度、荧光寿命和荧光光谱等。
通过对荧光传感的荧光特征的研究，可以实现对特定物质或环境变化的高灵敏度和高选择性的检测和监测。
荧光传感在环境监测、食品安全、生物医学研究等领域中具有广泛的应用前景。
总结起来，荧光特征在各个领域中具有重要的应用价值。
通过对荧光染料、荧光探针、荧光标记、荧光探测和荧光传感等荧光特征的研究，可以实现对不同物质的高灵敏度和高选择性的检测、分析和监测。
随着荧光技术的不断发展和创新，相信荧光特征在未来会有
更加广泛和深入的应用。