仪器分析讲义-荧光光谱仪
荧光光谱分析仪工作原理
X 荧光光谱分析仪工作原理用x 射线照射试样时,试样可以被激发出各种波长得荧光x 射线，需要把混合得x 射线 按波长（或能量）分开，分别测量不同波长（或能虽:）得X 射线得强度，以进行左性与定疑 分析，为此使用得仪器叫X 射线荧光光谱仪。
由于X 光具有一泄波长，同时又有一立能量, 因此，X 射线荧光光谱仪有两种基本类型:波长色散型与能量色散型。
下图就是这两类仪器 得原理图.用X 射线照射试样时，试样可以被激发出各种波长得荧光X 射线，需要把混合得X 射 线按波长（或能疑）分开，分别测量不同波长（或能量）得X 射线得强度，以进行定性与左疑 分析，为此使用得仪器叫X 射线荧光光谱仪。
由于X 光具有一左波长，同时又有一左能量， 因此，X 射线荧光光谱仪有两种基本类型：波长色散型与能量色散型。
下图就是这两类仪器 得原理图。
（a ）波长色散谱仪（b ）能虽色散谱仪波长色散型和能量色散型谱仪原理图现将两种类型X 射线光谱仪得主要部件及工作原理叙述如下:X 射线管酥高分析器分光晶体 计算机再陋电源丝电源灯丝电了悚X则线BeiV輪窗型X射线管结构示意图两种类型得X射线荧光光谱仪都需要用X射线管作为激发光源•上图就是X射线管得结构示意图。
灯丝与靶极密封在抽成貞•空得金属罩内，灯丝与靶极之间加高压（一般为4OKV）, 灯丝发射得电子经高压电场加速撞击在靶极上，产生X射线。
X射线管产生得一次X射线, 作为激发X射线荧光得辐射源.只有当一次X射线得波长稍短于受激元素吸收限Imi n时，才能有效得激发出X射线荧光•笥？SPAN Ian g =EN-U S >lmin得一次X射线其能量不足以使受激元素激发。
X射线管得靶材与管工作电压决立了能有效激发受激元素得那部分一次X射线得强度。
管工作电压升高，短波长一次X射线比例增加，故产生得荧光X射线得强度也增强。
但并不就是说管工作电压越髙越好，因为入射X射线得荧光激发效率与苴波长有关，越靠近被测元素吸收限波长，激发效率越髙。
荧光光谱仪的简介与使用
实验6 荧光光谱仪的简介与使用荧光光谱仪，又称荧光分光光度计，是一种定性、定量分析的仪器。
通过荧光光谱的测试可以获得物质的激发光谱、发射光谱、荧光寿命以及液体样品浓度等方面的信息。
荧光光谱仪的组成在硬件上相似的，其差别主要在于硬件材质、仪器精密程度以及部分次要功能上的不同。
此外，不同荧光光谱仪所使用的软件在界面和功能上存在较大的差别。
荧光光谱仪的重要的部件包括光源、激发单色器、发射单色器、光电倍增光（Photomultiplier, PMT）以及外联设备电脑等。
图1为荧光光谱仪的主要组成示意图。
图1荧光光谱仪的组成某些物质在特定波长的光的激发下，可以发射出荧光。
在荧光光谱仪中，利用氙灯的发光作为激发光源，为样品的激发提供一定波段的复合光，其波长范围一般在200 − 900 nm。
单色器用来从入射的复合光中分解出所需要的单色光。
单色器本身包括入射/出射狭缝、准直镜、色散元件和成像物镜等部件。
色散元件是获得单色光的关键部件。
仪器工作时，光源的发射光在入射狭缝处聚焦成像，成像处刚好为准直镜的焦点，混合光经过准直器后被分散成一束平行光，平行光经过色散元件变成一系列平行的单色光。
平行单色光经过成像物镜分别聚焦，通过转动色散元件的角度，可使不同波长的单色光分别从出射狭缝发射出来，然后照射在待测样品上。
在一台荧光光谱仪中需要两个单色器来分别获得激发用单色光和监测用（发射）单色光。
光电倍增管能够把入射的光信号转变成电信号，其主要作用是用来记录入射光的强度。
对于一种未知发光性能的荧光粉来说，测试发射谱时，通常利用氙灯的最强254 nm发射来激发样品。
这时激发单色器就从氙灯发射出来的复合光中分出254 nm的紫外光。
该紫外光照射到荧光粉上，有可能激发荧光粉使其发射某种颜色的光（一般也是混合波长的光）。
荧光粉发射的混合波长的光被发射单色器以单色光的形式一一鉴别释放，同时利用PMT记录相应的强度。
最后，这些单色光波长及对应的强度在电脑显示器中显示出来，所得图谱为发射谱。
仪器分析-第7章 原子吸收与原子荧光光谱法
原子的能级与跃迁和元素的特征谱线 1. 基态第一激发态, 吸收一定频率的辐射能量。 产生共振吸收线（简称共振线） 吸收光谱 2.第一激发态基态 发射出同样频率的辐射。 产生共振发射线（也简称共振线） 发射光谱 3.各种元素的原子结构和外层电子排布不同: 特征谱线 最易发生，吸收最强，最灵敏线,分析线。 利用待测原子蒸气对同种元素的特征谱线（共振 线）的吸收可以进行定量分析。原子吸收光谱位于光 谱的紫外区和可见区。
(二)原子吸收光谱轮廓与变宽
☺ 1、吸收定律 强度为I0 的单色平行光通过厚度为l的原子蒸气，其 中一部分光被吸收，透过光的强度I服从吸收定律：
I0 原子蒸汽 l I
I I 0 e
( k l )
K是基态原子对频率为的
光的吸收系数。它与入射 光的频率、基态原子密度 及原子化温度等有关。
第一节
一、原子吸收的历史发展
概述
原子吸收光谱法是一种基于待测基态原子蒸 气对特征谱线的吸收而建立的一种分析方法。 发展经历了3个发展阶段： 1、原子吸收现象的发现 –1802年Wollaston发现太阳光谱的暗线；
太阳光
暗 线
–1859年Kirchhoff和Bunson解释了暗线产生的原因： 是由于大气层中的钠原子对太阳光选择性吸收的结果。
若采用一个连续光源（氘 或钨灯），即使是用高质 量的单色器入射可得到光 谱带为(0.2nm)的高纯光。 原子吸收线半宽度(10-3 nm， 即便是全部吸收)。由待测 原子吸收线引起的吸收值， 仅相当于总入射光强度的 0.5% [(0.001/0.2)×100%=0.5%], 原子吸收只占其中很少部 分，使测定灵敏度极差。
原子吸收光谱仪又称原子吸收分光光度计，虽 然种类很多，但基本结构是一样的。 锐线光源 原子化器 主要组成部分
X射线荧光光谱仪原理及应用
将样品置于仪器分析台上，通过X射线照射样品得到荧光谱。
3
谱线分析
对荧光X射线谱进行逐峰分析，定量和定性分析各种元素。
案例研究
测定金属材料中碳含量
利用X射线荧光光谱仪可以对金 属材料中的碳含量进行分析。
矿物元素分析
矿物中元素含量及其分布在地质 勘探过程中起着重要作用。
地下水铅污染
对地下水铅污染进行了分析评价， 为水环境保护和铅中毒防治提供 依据。
探索X射线荧光光谱仪
X射线荧光光谱仪是一种高精度的分析仪器，广泛用于材料、生物等众多领域 的研究和实验。本文将深入探讨该仪器的原理及其应用。
原理与工作原理
1
激发原子核
通过给样品提供高能量的X射线来激发样品原子核中的自由电子。
2
发射特征光
通过脱离自由电子来释放出特有的荧光X射线。
3
测量分析
根据不同化学元素的荧光X射线谱线和强度分析样品的成分及含量。
分析技术
质量分析技术
通过检测样品中化学元素的含量 和种类来进行质量分析。
成分分析线的峰位和峰强度 分析样品中各成分的含量和种类。
通过对样品中钼的Kα线荧光谱分 析，可以推断分子结构。
应用领域
材料科学
分析材料成分、构造、形态及其内部微观结构， 比如金属、半导体、陶瓷材料等。
总结
原理及工作原理
利用X射线的特性进行元素分析。
应用领域
广泛应用于材料分析、环境保 护、考古文物、医药生物等领 域。
优点与限制
优点为非破坏性、灵敏度高、 适用性广泛，限制为仅用于最 上层表面的分析。
2 灵敏度高
能够实现以ppm为数量级的元素定量和定性 分析。
3 适用性广泛
X射线荧光光谱分析仪ppt课件PPT
加强国际合作，制定统一的法 规和标准，促进市场规范发展
。
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用途
X射线荧光光谱分析仪广泛应用于地质、冶金、石油、化工、 农业、医药、环境等领域，可对各种材料进行元素分析和化 学成分分析，如金属、非金属、矿物、环境样品等。
优缺点分析
优点
X射线荧光光谱分析仪具有快速、准确、非破坏性、多元素同时测定等优点。同 时，该仪器操作简便，可对各种材料进行无损检测，适用于现场分析和大量样品 分析。
食品安全
用于检测食品中的添加剂、农 药残留等。
考古学
用于鉴定文物年代和成分。
生物医学
用于研究生物组织、药物成分 等。
未来发展方向与挑战
智能化与自动化
提高分析仪器的智能化和自动 化水平，减少人为操作误差。
多元素同时分析
发展多元素同时测量的技术， 提高分析效率。
降低成本与维护
降低仪器成本和维护成本，提 高普及率和应用范围。
信号放大器用于放大测量系统输出的 信号，多道分析器用于将信号分道， 计算机和相关软件则用于处理和分析 数据，并输出结果。
数据处理系统通常包括信号放大器、 多道分析器、计算机和相关软件等部 件。
03 X射线荧光光谱分析仪的 应用
元素分析
总结词
X射线荧光光谱分析仪能够准确测定样品中各元素的含量，广泛应用于地质、环保、化工等领域。
环境样品分析
总结词
X射线荧光光谱分析仪能够用于环境样品中污染物的快速检测和定量分析。
详细描述
环境样品中的污染物通常以痕量或超痕量水平存在，X射线荧光光谱分析仪具有高灵敏度和低检测限 的特点，能够准确测定这些污染物元素的含量，为环境监测和污染治理提供有力支持。
荧光光谱仪的原理及应用
T1 T2 外转换
发 射 磷 振动弛豫 光
l1
l2
l 2
l3
5Байду номын сангаас
主 要 光 谱 参 数
吸收光谱：化合物的吸收光强与入射光波长的关系曲 线 激发光谱：让不同波长的激发光激发荧光物质使之发 生荧光，而让荧光通过固定波长的发射单色器照射到 检测器上，检测荧光强度变化。
发射光谱：固定激发波长(一般将其固定于激发波段 中感兴趣的峰位),扫描出的化合物的发射光强(荧光/ 磷光) 与发射光波长的关系曲线。
激发波 长确定
• 重复2、3步循环扫描得到理想的光谱图
关机
• 保存数据，先关软件，再关光源最后关风扇和电源
10
荧光寿命和量子产率的测试和数据处理
荧光寿命 • 根据发射谱和激发谱选择感兴趣的发射波长和激发波长， 测试荧光强度随时间的衰减曲线，同样需要数据进行校 正，然后应用origin软件进行作图和数据拟合得到寿命 结果
• 光电转化效率，即入射单色光子-电子转化效率 (monochromatic incident photon-to-electron conversion efficiency， 用缩写IPCE表示)，定义为单位时间内外电路中产生的电子数 Ne与单位时间内的入射单色光子数Np之比。 • 计算公式：IPCE(λ)=1240 * jp(λ)/Eλ(λ)
IPCE测试系统
Solar Cell Scan100 Crown tech.inc Newport 光源、单色仪、信号放大模 块、光强校准模块、计算机 控制和数据采集处理模块
通过用波长可调的单色光照射样 品，同时测量样品在不同波长的 单色光照射下产生的短路电流, 从而通过计算得到样品的IPCE
荧光光谱仪原理
荧光光谱仪原理
1什么是荧光光谱仪
荧光光谱仪是一种仪器，它能够测量其中膨胀物体发出的荧光光谱。
它可以用来检测样本中不同化学物质的含量，以及研究物质结构和化学性质。
荧光光谱仪的一个重要特性是可以在大量的微米结构中敏感地检测出物质的高精度分布。
2原理
荧光光谱仪的原理是将光子从一个激发状态中释放，从而识别物质，从而看出化学结构。
首先，光子会通过一个激发源，激发光子会被物质吸收，然后物质会释放出更多的光子，将其释放出的光子比被吸收的光子更加明亮，激发源的光子的长度也会改变，以此来区分不同的物质只能。
3优点
荧光光谱仪在研究物质结构方面具有很多优势。
它能够检测非常小的物质含量，准确性很高，而且操作简便，可以进行大量的重复检测，发现数据，揭示细节。
此外，它从有机分子到单原子实验室及细胞水平上提供了准确而且快速的识别能力。
最后，它可以以3D立体图",提供丰富的物理性质。
4缺点
虽然荧光光谱仪具有诸多优势，但也有一些缺点。
首先，它受样品量的限制，要获得准确的结果，必须操作正确，此外，样品的清洗也是一个复杂而细致的过程。
另外，设备的使用成本也比较高，而且荧光光谱仪只能通过模态识别物质结构，而不能通过分子识别它们。
5应用
荧光光谱仪的应用是非常广泛的，在各个领域都有不同的用途。
它在化学研究中被用于分子识别和生物化学研究，可以帮助研究者确定蛋白质和基因在细胞中的分布情况，还可以追踪物质在分子水平上的行为。
此外，它还可以用于天然样品的分析，比如通过荧光光谱仪分析矿石、油和天然产物的成分。
仪器分析原理3原子荧光光谱与X射线荧光光谱分析
仪器分析原理3原子荧光光谱与X射线荧光光谱分析原子荧光光谱和X射线荧光光谱是常用的仪器分析原理之一、这两种分析方法可以快速准确地确定样品中元素的种类和含量。
下面将分别介绍原子荧光光谱和X射线荧光光谱的工作原理及其在仪器分析中的应用。
1.原子荧光光谱原子荧光光谱（Atomic Fluorescence Spectroscopy, AFS）是利用物质吸收射入能量后，再辐射能量的特性来分析物质中元素的种类和含量。
工作原理：原子荧光光谱的工作原理分为两个步骤：原子化和荧光辐射。
首先，样品通过加热、火焰、电磁辐射等方式使其原子化。
原子化是将样品中的元素由化合物或离子状态转变为单体原子的过程。
常用的原子化方式有火焰原子吸收光谱（Flame Atomic Absorption Spectroscopy, FAAS）和电感耦合等离子体发射光谱（Inductively Coupled Plasma Emission Spectroscopy, ICP-OES）等。
然后，通过激发原子辐射的方式，使其产生特定的荧光辐射。
荧光辐射的能量和波长是特定的，因此可以通过测量样品的荧光辐射来确定元素的种类和含量。
应用：原子荧光光谱广泛应用于环境、食品、农产品等领域的元素分析。
它具有分析速度快、准确度高、灵敏度高的特点。
可以用于分析痕量元素，如水中的重金属等。
2.X射线荧光光谱X射线荧光光谱（X-ray Fluorescence Spectroscopy, XRF）是利用物质受到X射线激发后发生荧光辐射的特性来分析样品中元素的种类和含量。
工作原理：X射线荧光光谱是利用样品中的元素受到高能X射线激发后产生特定能量的荧光X射线。
当样品被照射时，元素中的电子会被激发到较高能级，并在回到基态时发出荧光X射线。
每个元素的荧光X射线的能量和强度是特定的，通过测量荧光X射线的能量和强度可以确定样品中元素的种类和含量。
应用：X射线荧光光谱广泛应用于材料分析、岩石矿产分析、金属合金分析等领域。
《荧光光谱仪》PPT课件
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10
荧光光 谱仪的 分类
荧光光谱 仪
荧光光度 计
荧光分光光度 计
区别：单色器色散元件的不同
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11
Fluoscence荧光分光光度计
•FP-6500荧光分光光度计
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13
荧光光谱仪结构
激发光源 单色器 样品池 检测器 记录显示系统
☺ 环境监测（如水和空气中污染物的鉴别和计量等）。
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18
0.07
283
0.18
316
对-联三苯
0.93
342
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7
物质分子结构与荧光的关系
②具有刚性平面结构
ห้องสมุดไป่ตู้
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8
物质分子结构与荧光的关系
③具有最低的单线电子激发态S1为π- π型。 ④若取代基团为给电子取代基，荧光强度增加
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9
荧光光谱仪的工作原理
对于某一荧光物质的稀溶液，在激发光的 频率、强度以及液层厚度不变时，此荧光 物质所发出的荧光强度与溶液的浓度成正 比。由此可以通过测定荧光强度来求出该 物质的含量。
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14
荧光光谱仪结构
0.208
光源
激发单色器 吸收池 发射单色器
检测放大系统
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荧光分光光度计光路图
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16
仪器的使用与维护
注意事项
电源：触发电压、工作电流、稳定性 光源：启动预热、冷却重启、保持清洁 单色器：防潮、防尘、防污和防机械损伤 光电倍增管：避免高压时受到外来光线直射 样品池：清洗、插放方向、避免摩擦 个人防护 ： 避免紫外线损伤
第17章-荧光光谱分析仪和原子光谱分析仪教学指导
希望对大家有所帮助，多谢您的浏览！第十七章 荧光光谱分析仪和原子光谱分析仪首页基本要求重点难点讲授学时1．基本要求1.1 掌 握 1.1.1 掌握荧光分析的基本原理和荧光光谱仪的组成。
1.1.2 掌握原子吸收分光光度计和原子发射光谱仪的基本原理和结构。
1.2 熟 悉 1.2.1 熟悉荧光光谱仪的调试、使用及维护。
1.2.2 熟悉原子吸收分光光度计的性能。
1.3 了 解 1.3.1 了解荧光光谱仪的临床应用。
1.3.2 了解原子光谱分析仪的临床应用。
2．重点难点2.1 重 点 荧光光谱仪的基本原理、基本结构、分类、调试及使用。
原子吸收分光光度计的基本原理、基本结构及使用。
2.2 难点 2.2.1 荧光光谱仪的基本原理和基本结构。
2.2.2 原子吸收分光光度计和原子发射光谱仪的异同。
3．讲授学时建议 4 学时～6 学时4．内容提要4.1 荧光光谱仪4.1.1 荧光发生的机制内容提要1 / 61 / 6希望对大家有所帮助，多谢您的浏览！物质的分子吸收了照射光（如紫外线）的高能量后，处于基态最低能级的分子，被激发到第一电子 激发态和其它电子激发态的各个振动能级。
到达激发态的各个振动能级的分子，和周围的分子（如溶剂 分子）碰撞，并把部分能量以热能的形式传给周围的分子，自己降落到单线第二电子激发态的最低振动 能级。
然后，由此最低振动能级向基态的各个振动能级跃迁，同时以发光的形式释放出其能量。
简言之， 物质经高能量射线激发后，所发出的比原激发光波较长的可见光称为荧光。
荧光的发生和強度与物质的 分子结构有着密切的关系。
4.1.2 激发光谱和荧光光谱任何发射荧光的物质都具有两个特征光谱，即激发光谱和荧光光谱。
它们是荧光分析中定性和定量 的基础。
激发光谱：将激发光的光源用单色器分光，连续改变激发光波长，固定荧光发射波长，测定不同波 长的激发光照射下，物质溶液发射的荧光强度的变化，以激发光波长为横坐标，荧光强度为纵坐标作图， 即可得到荧光物质的激发光谱。
仪器分析第04章 原子吸收(荧光)光谱
N
1 2 k
（K 为激发态寿命或电子在高能 级上停留的时间，10-7-10-8 s）
原子在基态和激发态的寿命是有限的。电子在基态停留的时间长， 在激发态则很短。由海森堡测不准（Heisenberg Uncertainty principle） 原理，这种情况将导致激发态能量具有不确定的量，该不确定量使谱线 具有一定的宽度N (10-5nm)，即自然宽度。 该宽度比光谱仪本身产生的宽度要小得多，只有极高分辨率的仪器 才能测出，故可勿略不计。
K d
e 2
mc
N0 f
式中，e为电子电荷；m为电子质量；f为振子强度，它是受到激发的每个原 子的平均电子数，与吸收几率成正比。
此式说明，在一定条件下，“积分吸收”只与基态原子数N0成正比 而与频率及产生吸收线的轮廓无关。只要测得积分吸收值，即可求出基 态原子数或浓度。因此 AAS 法是一种不需要标准比较的绝对分析方法。 积分吸收就是将原子吸收线轮廓所包含的吸收系数进行积分（即吸 收曲线下的总面积）。
因此，尽管原子吸收现象早在18世纪就被发现，但一直未用 于分析。直到1955年，Alan Walsh 提出以“峰值吸收”来代替“ 积分吸收”。从此，积分吸收难于测量的困难得以“间接”地解 决。
25
2. 峰值吸收 1955年，Walsh 指出，在温度不太高时，当发射线和吸收线满足以 下两个条件，即: 带宽 e a ; e a 中心波长一致 当e a时，发射线很窄，发射线的轮廓可认为是一个矩形，则 在发射线的范围内各波长的吸收系数近似相等，即K＝K0（K ，积分吸 收系数；K0 ，峰值吸收系数），因此可以“峰值吸收”代替“积分吸收 ”:
同样频率的光辐射，其对应的谱线称为共振发射线。
荧光光谱仪原理
荧光光谱仪原理荧光光谱仪是一种采用荧光理论来测定分析物质组成的仪器，由发射器、检测器和分析仪构成，能够测量物质的吸收与发射的光谱，以此来分析和鉴定物质组成和特性。
荧光光谱仪在化学、制药、石油、冶金、环保、农业、食品、纺织品等行业的应用十分广泛。
荧光光谱仪的发光原理荧光发射是指物质在被测光辐射的照射下，原子或分子由激发态转变到稳定态，且过程中发射出光子作为信号输出而得到的现象，既可以表示物质的组成，又可以表征其反应活性。
荧光是由物质激发而发射出去的，包括激发态到稳定态的量子跃迁。
激发态物质被外界光谱照射时，激发态的能量在一定时间内会迅速转变为稳定态的能量，产生荧光发射，即能量的转变过程中，从激发态转变为稳定态时，会产生特殊频率的荧光，属于荧光发射波长和此物质的振动态有关，测定其荧光发射就可以确定此物质的组成、分子结构。
荧光光谱仪的结构荧光光谱仪一般由发射器、检测器和分析仪构成。
发射器负责向样品发射荧光。
它可以是一个光源，包括紫外线、可见光光源和红外线等，可以使样品发射荧光。
检测器是一个能够探测和收集样品发出的荧光信号的装置，它可以通过收集不同光谱范围，以检测收集到的峰值信号，以此来判断样品的物质组成。
分析仪是根据检测器记录的特征数据，进行数据分析，以此来确定样品的分子结构、组成等的装置。
应用领域荧光光谱仪应用十分广泛，对于化学、制药、石油、冶金、环保、农业、食品、纺织品等行业的应用有着重要的意义。
1.光光谱仪在化学领域有着广泛的应用，能够精确的测量各种不同物质的结构组成、主要成分及其它分析信息，帮助化学家们更加深入的研究和分析化学物质的组成和反应特性。
2.制药行业中，荧光光谱仪可以测量多种药物的成分浓度，监测其及时性和安全性，从而保证药品符合国家质量标准要求。
3.石油工业中，也有大量的荧光光谱仪应用，可以强有力的检测出样品中各种组份，帮助在石油开采和加工过程中对各种物质进行准确的鉴定。
4.光光谱仪还被广泛用于食品行业，以保证食品中成分的安全、有效性和其他品质指标，确保食品的安全性和质量标准。
荧光光谱仪介绍
荧光光谱仪介绍
仪器应用
荧光光谱仪在多个领域都有广泛的应用，以下是几个例子 化学研究：荧光光谱仪可用于研究有机化合物、无机化合物、聚合物等的分子结构和 化学键。通过荧光光谱，可以了解分子在激发态下的电子分布和振动模式，从而推断 出分子的结构和化学键信息
荧光光谱仪介绍
生物研究
荧光光谱仪在生物研究中也有广泛 应用，例如用于研究蛋白质的结构 和功能、DNA的突变等。通过荧光 光谱，可以了解生物大分子的相互
荧光光谱仪介 绍
XXXXX
-
01 仪器概述 02 仪器结构
03 仪器应用
04
总结
荧光光谱仪介绍
仪器概述
荧光光谱仪是一种用于研究物质中电子态和 振动能级之间相互作用的仪器。它主要用于 测量物质在特定波长下的荧光发射光谱，通 过这些数据，可以了解物质的分子结构、化 学键、能量转移等方面的信息。荧光光谱仪 在化学、生物、环境等领域都有广泛的应用
荧光光谱仪介绍
仪器结构
荧光光谱仪主要由以下几个主要部分组成 光源：用于提供激发样品所需的能量。通常使用紫外或可见光激光器，或者传统的灯 泡 样品池：用于放置待测样品。样品池通常由石英或玻璃制成，以防止样品与池壁的相 互作用干扰测量结果 单色仪：用于将光源发出的光分离成单一波长的光，以便于测量 检测器：用于捕捉样品发出的荧光信号，通常使用光电倍增管或半导体检测器 信号处理器：用于处理检测器接收到的信号，将其转化为可供分析的数据 控制系统：用于控制整个测量过程，包括激发波长的扫描、数据的采集和储存等
总结
荧光光谱仪是一种功能强大的分 析仪器，可用于研究物质的分子 结构和化学键信息、了解生物大 分子的相互作用和动力学过程、 检测环境污染物的种类和浓度以 及研究材料的电子结构和光学性 质等。随着科学技术的发展，荧 光光谱仪的应用前景将更加广泛
原子荧光光谱仪-仪器百科
一、原子荧光光谱仪简介测量待测元素的原子蒸气在一定波长的辐射能激发下发射的荧光强度进行定量分析的方法。
原子荧光的波长在紫外、可见光区。
气态自由原子吸收特征波长的辐射后，原子的外层电子从基态或低能态跃迁到高能态，约经10-8秒，又跃迁至基态或低能态，同时发射出荧光。
若原子荧光的波长与吸收线波长相同，称为共振荧光；若不同，则称为非共振荧光。
共振荧光强度大，分析中应用最多。
在一定条件下，共振荧光强度与样品中某元素浓度成正比。
该法的优点是灵敏度高，目前已有20多种元素的检出限优于原子吸收光谱法和原子发射光谱法；谱线简单；在低浓度时校准曲线的线性范围宽达3—5个数量级，特别是用激光做激发光源时更佳。
主要用于金属元素的测定，在环境科学、高纯物质、矿物、水质监控、生物制品和医学分析等方面有广泛的应用。
二、原子荧光光谱仪原理原子荧光光谱法是通过测量待测元素的原子蒸气在辐射能激发下产生的荧光发射强度，来确定待测元素含量的方法。
气态自由原子吸收特征波长辐射后，原子的外层电子从基态或低能级跃迁到高能级经过约10-8s，又跃迁至基态或低能级，同时发射出与原激发波长相同或不同的辐射，称为原子荧光。
原子荧光分为共振荧光、直跃荧光、阶跃荧光等。
发射的荧光强度和原子化器中单位体积该元素基态原子数成正比，式中：I f为荧光强度；φ为荧光量子效率，表示单位时间内发射荧光光子数与吸收激发光光子数的比值，一般小于1；Io为激发光强度；A为荧光照射在检测器上的有效面积；L为吸收光程长度；ε为峰值摩尔吸光系数；N为单位体积内的基态原子数。
原子荧光发射中，由于部分能量转变成热能或其他形式能量，使荧光强度减少甚至消失，该现象称为荧光猝灭。
三、原子荧光光谱仪结构原子荧光分析仪分非色散型原子荧光分析仪与散型原子荧光分析仪。
这两类仪器的结构基本相似，差别在于单色器部分：1、激发光源：可用连续光源或锐线光源。
常用的连续光源是氙弧灯，常用的锐线光源是高强度空心阴极灯、无极放电灯、激光等。
荧光光谱仪的原理
荧光光谱仪的原理
荧光光谱仪是一种用于测量物质荧光光谱的仪器。
它的原理基于荧光现象，即当物质受到紫外光或可见光的激发后，会发出一定波长的荧光。
荧光光谱仪通过测量这些荧光的强度和波长，可以确定物质的成分和结构。
荧光光谱仪主要由光源、激发单色器、样品池、发射单色器和检测器等部分组成。
光源通常使用氙灯或汞灯，它们能发出强烈的紫外光或可见光。
激发单色器用来选择特定波长的光，以激发样品中的特定分子。
样品池是用来放置待测样品的地方，它可以是液体、气体或固体。
发射单色器用来选择特定波长的荧光，以便于检测和分析。
检测器通常使用光电倍增管或电荷耦合器件，它们可以将荧光信号转换为电信号并放大。
在测量过程中，首先打开光源，使激发光通过激发单色器照射到样品池中。
样品中的分子吸收激发光后，电子被激发到高能级。
然后，这些电子跃迁回低能级时会释放出能量，形成荧光。
荧光经过发射单色器后被检测器接收，并转换为电信号。
最后，通过计算机处理这些信号，可以得到物质的荧光光谱图。
荧光光谱仪具有灵敏度高、分辨率好、选择性强等优点，广泛应用于化学、生物、材料科学等领域。
例如，在环境监测中，可以通过测量水样中的荧光来检测污染物；在药物研发中，可以通过测量药物分子的荧光来确定其结构和活性；在材料科学中，
可以通过测量材料的荧光来研究其光学性质和结构等。
荧光光谱分析仪课件-PPT
二、原子吸收光谱仪
原子吸收光谱法 (Atomic Absorption Spectroscopy，AAS) 基本原理：从空心阴极灯或光源中发射出一束
特定波长的入射光，在原子化器中待测元素的 基态原子蒸汽对其产生吸收，通过测定吸收特 定波长的光量大小，可求出待测元素的含量。
二、原子吸收光谱仪
原子吸收光谱法优点： 荧光光谱仪的性能指标：
显示和记录装置：显示和记录测量结果，包括了电表、数字表、记录仪等。 波长范围指荧光光谱仪的有效工作波段，包括激发通道波长范围、投射通道波长范围和荧光通道波长范围。
灵敏度高、精确高； ZEEnit650高级石墨炉原子吸收光谱仪
指其波长计数器的指示值与真实光波长的数值相符的程度。 波长范围指荧光光谱仪的有效工作波段，包括激发通道波长范围、投射通道波长范围和荧光通道波长范围。
应用范围较窄，只能用来测量发荧光的物质， 或与某些试剂作用后发荧光的物质。
二、荧光分析的基本原理
（一）激发光谱和荧光光谱
• 任何发射荧光的物质都具有两个特征光谱， 即激发光谱（excitation spectrum）和荧光光 谱(fluorescence spectrum)。
• 激发光谱和荧光光谱是荧光分析中定性和定量 的基础。
做单色器，结构较简单，功能也较差。 • 荧光分光光度计（fluorospectrophotometer）：
采用棱镜或光栅为色散元件，结构较复杂，功能较 强，但价格远远高于荧光光度计。
三、荧光光谱分析仪的原理与分类
类型：棱镜摄谱仪、光栅摄谱仪 五、荧光光谱仪的性能指标 出现故障，必须请专门人员进行检修。 速度快，可在1min～2min显示分析结果； 五、荧光光谱仪的性能指标 原子化器：将被测元素转化为原子蒸气； 六、原子光谱分析仪的使用与维护 原子吸收光谱仪在工作过程中常见的故障有：没有吸收、灵敏度低、重现性差、表头回零差、仪器噪音大、曲线弯曲、分析结果误差 大和废液不畅通等，要根据具体情况作出不同处理。 原子吸收光谱仪（atomic absorption spectrometer）：采用原子吸收光谱法进行测量的仪器，又称原子吸收分光光度仪，是20世纪 50年代中期出现并逐渐发展起来的一种新型仪器。 因此，可以通过测定荧光强度来求出该物质的含量。 分子去活化过程及荧光产生示意图 该方法能进行固体样品的多元素分析； 二、荧光分析的基本原理 指其波长计数器的指示值与真实光波长的数值相符的程度。 应用范围较窄，只能用来测量发荧光的物质，或与某些试剂作用后发荧光的物质。 摄谱仪：是用光栅或棱镜做色散元件，采用照相方式用感光板记录试样光谱的原子发射光谱仪器。 光谱纯度直接影响仪器的分辨率、灵敏度以及背景干扰。 任何发射荧光的物质都具有两个特征光谱，即激发光谱（excitation spectrum）和荧光光谱(fluorescence spectrum)。 单道扫描光谱仪：用光电倍增管为检测器，波长选择更为灵活方便，适用于较宽的波长范围。 单色器：应注意防潮、防尘、防污和防机械损伤。
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7
(b)
5
D1 - F2 D0 - F3
5 7
D1 - F1
5
7
D0 - F2 D0 - F4
7
7
D0 - F1
7
亚微米圆盘
NaGdF4:Yb3+,Er3+亚微米圆盘
Diameter: 750 nm thickness: 300 nm
NaYF4:Yb,Er
Wang Zhenling等 Small, 2012
荧光光谱分析
发光(luminescence)的分类 发光物质可以被多种形式的能量激发，依据激发源的不同， 可分为： 光致发光（Photoluminescence)－ 电磁辐射（通常为紫外 光）激发 阴极射线发光（Cathodoluminescence)－ 高能电子束激发 （10－30KV) 场致发光（Field emission display)－低能电子束激发（ 0.50－10KV) 电致发光（Electroluminescence)－ 电压激发（10－几百 伏） X－射线发光（X-ray luminescence）－X-射线激发 摩擦发光（Triboluminescence)－ 机械能激发 化学发光（Chemiluminescence）－化学反应的能量激发
200
Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 141106.
(a)
300
7 5 7
F0 - H 6 F0 - D4
7
5
F0 - G 2
5
400 500 600 700
7 7
F0 - D3
7 5
5
F0 - L 6
5
Wavelength (nm)
5 5
X10
F0 - D2
5 7
5
D1 - F0
5D -7F 500 4 6 300 600
Wavelength/nm
5D -7F 4 4 5 D4-7F3
700
图 4 300 º C下煅烧CeF3: Tb3+ 后得到样品的激发光谱(a)和 发射光谱(b)
450
500
550
600
6
Wavelength / nm
石文杰、---杨向超等
10
Intensity (a.u.)
12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 500
Wavelength (nm)
Intensity/a.u.
Wavelength (nm)
200 150 100 50 0
ex=395 ex=254
615 619
(b)
(d) em615
628 591
395 362
250 300 350 400
激发光谱、吸收光谱：与 CeF3 纳米粒子的基本一致。
发射光谱： 300- 400nm 的弱峰属于Ce3+ 的发射；
450-650 nm 的强峰归属于 Tb3+ 的发射 (5D4 - 7FJ , J=6-3) 。
LaF3 体系
J. Rare Earth，2009, 27, 33-37.
Intensity (a.u.)
荧光光谱分析
激发光谱（Excitation spectrum)
激发光谱：指发光的某一谱线或谱带的强度随着激发光 波长（或频率）的变化。激发光谱反映的是不同波长的 光对材料的激发效果，用哪些波长的光激发有效，用哪 些波长的光激发无效或效率低。 测试方法：固定发射波长（ em=固定值X nm），在比X
466
450 500
Wavelength (nm)
550
600
650
700
200
Wavelength (nm)
谢谢！
Intensity (a.u.)
700 600 500 400 300 200 100 0 500
ex=395 ex=254
615 619
(a)
8 6 4 2 0
(c) em615
627
395 362
250 300 350 400
591
466
450 500
550
600
650
700
200
250
Intensity (a.u.)
荧光光谱分析
王振领
2013. 03. 31
基本理论简介 仪器构造及工作原理 应用领域 应用举例
荧光光谱分析
基本理论 1. 发光(luminescence)的产生
激发 A 发射
A*
R A
HEAT （无发射跃迁）
具有这种发光行为的物质称为发光物质，亦称为荧光 体、磷光体或发光体－Luminophor或Phosphor
张丹、---崔琼琼等
542nm
em=542 nm ex=248 nm
5D -7F 4
584nm 621nm
249nm
489nm
(a)
225 250 275 300 325 350 500 550 600 650
Intensity / a.u.
400
300 700 600 500 400
Wang Zhenling等，Chem. Mater.，2006，18， 2030-2037.
250nm
327nm
ex = 250nm em = 327nm
Intensity (a.u.)
219nm 236nm
276nm
b a c
350 400 450 500
200
250
300
图 7 CeF3纳米粒子溶液的激发(a)、发射(b)和UV/vis吸收(c)光谱. 发射光谱： 峰值位于 327 nm 处的宽带归属于 Ce3+ 的 5d-4f 跃迁。 激发光谱：由250 nm处的强峰和几个肩峰组成, 这是由于 Ce3+ 的基态 2F5/2 向激发态 5d 的不同能级间的跃迁造成的。 UV/vis 吸收光谱基本与其激发光谱一致。
Wavelength (nm)
250nm
em = 542nm
5
D4- F5
7
ex = 250nm
Intensity (a.u.)
220nm 237nm
a c
5
b
D4- F6
5
7
D4- F4
5
7
D4- F3
7
200
300
400
500
600
700
Wavelength (nm) 图 9 乙醇溶液中Ce0.85Tb0.15F3 纳米粒子的激发(a), 发射(b)及吸收(c)光谱.
nm低的一定波长范围内进行激发扫描. 在激发光谱中X/2
nm, X/3 nm等处会出现光源的倍频峰，需滤掉。
荧光光谱分析
发射光谱（Emission spectrum)
发射光谱（亦称发光光谱）：指发光的能量按照波长
或频率的分布情况，根据发光中心性质的不同可以是
带状或线状谱，它决定了发光颜色。 测试方法：固定激发波长（ ex=固定值X nm），在 比X nm高的一定波长范围内进行发射扫描. 在发射光 谱中2X nm, 3X nm等处会出现光源的倍频峰，需选 择合适的滤光片滤掉。
荧光光谱分析
荧光光谱分析
荧光光谱仪
荧光光谱分析
荧光光谱仪
荧光光谱分析
应用
1）定性分析
2）定量分析 3）光催化材料荧光分析
4）发光材料发光性能分析
荧光光谱分析
应用举例
李敏，王振领等，无机材料学报，2003，18，1261
图 6 CeF3 (a), CeF3:Tb3+ (b) 及CeF3:Tb3+/LaF3 (核/壳) (c) 纳米粒子溶液在紫外灯下的发光照片（254 nm）.