CPL圆偏振荧光光谱仪测量原理
CPL圆偏振荧光光谱仪测量原理
主要用途：圆偏振荧光在发光材料、生物蛋白、信息显示存储、电子学、非线性光学等领域有广泛的用途和应用前景，引起科学家极大的关注和兴趣。
采用圆偏振荧光光谱仪可提供分子激发态的结构信息，表征聚合物结构，成为研究有机化合物的立体构型的一个重要方法。
工作原理：光是一种电磁波，可用振动的电场和与之垂直的磁场来描述，若光波在其传播途径中具体某一点上只有一个振动方向，但振动方向随光波的传播而有规律的偏转一定角度但振幅不变，其电场矢量末端的运动轨迹为螺旋状，该螺旋的横截面为圆形，这种偏振光为圆偏振光。
人们在圆二色的基础上，发现圆偏振荧光的左、右圆偏振光的强度不同。
通常以左、右圆偏振荧光的强度差CPL=△F= FL-FR，作为圆偏振荧光的量度。
之前文献报道的圆偏振荧光检测都是在相关科研工作者自己设计和建造的仪器上进行的。
直到1972年以色列魏茨曼科技学院Steinberg和Gafni (SG) 提出图一A所示的圆偏振荧光调制测量方法，基本组成部分为：激发源、单色器、样品、光学弹性调制器、偏光片、发射单色器、光电倍增管、锁相放大器及计算机。
该方法将调制后的光电信号和PEM光学弹性调制器信号输入给锁相放大器，通过二者频率与相位锁相从荧光中提取圆偏振荧光。
1982年荷兰莱顿大学的Schippers，van den Beukle和Dekkers (SBD)提出了图一B所示的圆偏振荧光测量方法，该方法利用光子计数取代锁相放大器，解决了锁相放大器的输出不稳定问题。
其后复杂蛋白结构测量主要采用的是该方法，但是对于弱的圆偏振荧光测量还是速度很慢。
1992-1995年期间，随着TDC时间数字转换器等电子技术的发展，美国密西根大学的Schauerte，Steel，和Gafni (SSG) 进一步提出了图一C所示的圆偏振荧光直接相减测量方法。
该方法采用DGG延迟选通脉冲发生器，分别测量△F= FL-FR公式中的FL左圆偏振荧光和FR右圆偏振荧光，两者相减直接得到真正的圆偏振荧光△F，利用公式glum=2（FL-FR）/（FL+FR）求得不对称因子。
圆偏振荧光的浅析及对教学科研的启示
【学法指导】手性是宇宙间的普遍特征，体现着生命的产生和演变过程。
自然界存在的糖、核酸、淀粉及纤维素中的糖单元，是D-构型，生物大分子的基元材料α-氨基酸，绝大多数为L-构型；蛋白质和DNA 的螺旋构象是右旋的；还发现海螺的螺纹和缠绕植物绝大部分是右旋的。
进一步研究发现，生物体内存在手性环境，作用于生物体内的药物及农药，其药效作用多与它们和体内靶分子间的手性匹配和手性相关。
因此，手性药物和手性农药的研究尤其重要。
手性药物的不同对映异构体，在生理过程中会显示不同的药效。
尤其是当手性药物的一种对映异构体对治疗有效，而另一种异构体表现为有害性质时，情况更为严重。
20世纪60年代的“反应停Thalidom ide 悲剧”就是一个突出的例子。
然而，手性分子是如何形成的却一直让人迷惑不解。
在材料的研究中，手性技术已在人们的日常生活中得到了广泛的应用，深入的应用型研究正在进行当中。
圆偏振荧光（CPL ）的经过科学家的几十年不断通常光源发出的光为各向同性的自然光，在光的转换过程中光的利用效率比较低。
如彩色液晶显示器中，入射光能量的利用率还不到30%。
如使用有机圆偏振发光材料（CPL ）作为发光器件的发光层，能使光源的利用率几乎达到100%。
科学家发现，将手性引入有机化合物中能够获得圆偏振荧光，经过不断地开拓和发展，有机化合物的手性得到不断的拓展和应用。
手性化合物的圆偏振光在3D 信息显示、量子通讯、自旋电子学、信息存储、CPL 激光、非线性光学、生物探针等领域有广泛的用途和应用前景，引起科学家极大的关注和兴趣。
关于手性的概念、判断方法、绝对构型的判断方法、旋光度的概念、圆二色谱（CD ）等相关科学知识，大学有机化学教材都有详细报道与介绍，本文不再赘述。
本文主要介绍圆偏振荧光的概念、分类、定性分析、圆偏振荧光的检测设备原理，及商品化圆偏振光谱仪的出现给予我们在教学与科研方面的启示。
一、圆偏振荧光的概念如图1所示，在垂直于光传播方向的平面内，右旋偏振光的电矢量随时间的变化顺时针旋转，而右旋偏振光在三维空间中电矢量左旋。
荧光偏振技术原理
Polarized excitation
100% 0%
<100% >0%
§1 传统荧光偏振技术及发展情况概述
如何衡量：偏振偏）来表示
对于完全偏振发射，P = 1；对于自然光，P = 0
§1 传统荧光偏振技术及发展情况概述
偏振值的影响参数
➢ 分子的偏振性与分子旋转弛豫时间成比例，分子旋转弛豫时间是分子转过 68.5度角时所用的时间；
开发一种普适、简单的荧光偏振增强剂仍然是一个重要的任务。
§2 纳米增强荧光偏振一般策略及应用
纳米材料的生物功能化方法
非共价功能化途径
静电相互作用 π-π堆积作用 范德华力
碳基纳米材料：石墨烯，碳纳米管，碳纳米颗粒等
与DNA发生π-π堆积作用 与多肽发生π-π静电作用等
ssDNA/dsDNA与碳基纳米材 料之间的相互作用差别悬殊
J. Mater. Chem. B, 2013, 1, 2018-2021.
§2 纳米增强荧光偏振一般策略及应用
聚乙烯纳米颗粒增强荧光偏振信号放大分析方法
Chem. Asian J. 2014, 9, 2755-2760.
§2 纳米增强荧光偏振一般策略及应用
金纳米颗粒、硅纳米颗粒等虽然能有效增强荧光偏振值，但是 探针与纳米颗粒需要复杂的共价连接；
AuNP Enhancement
AuNP-DNA System 0.2 ppb
Quantitative Analysis
DNA-DNA System
§2 纳米增强荧光偏振一般策略及应用
DNAzyme自组装荧光偏振探针
MAP探针
Anal. Biochem. 2010, 401, 47-52.
§2 纳米增强荧光偏振一般策略及应用
荧光光谱仪ppt课件
荧光光谱法特点
灵敏度高； 用量少； 选择好； 应用范围不如吸收光谱法广； 对温度、pH值等因素变化比较敏感；
荧光分析的基本原理
1.荧光的激发光谱：固定测量波长（选最大荧光 /发射波长），化合物发射的荧光(或磷光)强 度与照射光波长的关系曲线。
2.荧光光谱 ：固定激发光波长（选最大激发/吸 收波长）， 化合物发射的荧光(或磷光)强度与 发射光波长关系曲线。
获得分子信息（如测量分子内间距、决定键合平衡、 研究结构变化等）；
医药研究（如研究膜结构和功能、确定抗体的形态、 研究生物分子的异质性、评价药物的相互作用、确 定酶的活性和反应、荧光免疫分析、监测体内化学 过程等）；
环境监测（如水和空气中污染物的鉴别和计量等）。
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。
荧光分析法所测量的是待测物质所发荧光光谱 仪
荧光光度 计
荧光光谱仪
主要内容
荧光光谱仪的工作原理 荧光光谱仪的结构
荧光产生的基本原理
荧光：某些物质吸收光能量后，可发射波长 与激发光波长相同或不同的光，当激发光源 停止照射试样，再发射过程立即停止，这种 再发射的光称为荧光（fluorescence）。
荧光分析法：通过测定物质分子产生的荧光 强度进行物质的定性与定量分析的方法。
3. 最大激发波长(λex)和最大荧光波长(λem)
荧光发射光谱 磷光光谱
荧光激发光谱
菲
λex
λem
200 260 320 380 440 500 560 620 室温下菲的乙醇溶液荧（磷）光光谱
偏振镜的原理和使用技巧
偏振镜的原理和使用技巧随着一些专业数码相机的普及，大家越来越关注滤镜的使用，最简洁的就属UV镜了，它的作用是滤除紫外线（但现在大家都用它来爱护镜头了）。
而偏振镜PL和CPL,许多新手却不敢涉及，总是感觉它太玄、难用。
其实，偏振镜原理不简单，使用也很简洁，是最有用的滤镜之一，下面就让我对偏振镜做一个比较全面的介绍。
一、原理在高中我们学过，光是一种电磁波，是由与传播方向垂直的电场和磁场交替转换的振动形成的。
这种振动方向与传播方向垂直的波我们称之为横波。
声波是靠空气或别的媒质前后压缩振动传播的，它的振动方向与传播相同，这类波我们称之为纵波。
横波有一个特性，就是它的振动是有极性的。
在与传播方向垂直的平面上，它可以向任一方向振动。
我们•般把光波电场振动方向作为光振动方向。
假如一束光线都在同一方向上振动，我们就称它们是偏振光，或严格一点，称为完全偏振光。
一般的自然光在各个方向振动是匀称分布的，是非偏振光。
但是，光滑的非金属表面在肯定角度下（称为布儒斯特角，与物质的折射率有关）反射形成的眩光是偏振光。
偏离了这个角度，就会有部分非偏振光混杂在偏振光里。
我们称这种光线为部分偏振光。
部分偏振光是有程度的。
偏离的角度越大，偏振光的成分越少，最终成为非偏振光。
有了偏振光，有时会给我们照相带来不利，。
玻璃表面的反射光，使我们拍摄不到玻璃橱窗里面的东西，水面的反射光使我们拍摄不到水中的鱼，树叶表面Sa的反射光使树叶变成白色，等等。
晴空的蓝天在与太阳方向成90度的垂直方向散射的也是偏振光，它使蓝天变的不那么幽深。
这时，我们就需要用到偏振镜。
传播方向偏振光原理图非偏振光原理图二、PL 和CPL无色的UV镜镜头的偏振光射到半反射镜上，假如角度合适，会正常反射出来。
假如角度不合适，又会没有光线反射出来，这就会导致AE有可能不准，AF有可能失效。
这种状况下就要使用圆偏振镜（CPL镜）了。
圆偏振镜系由一片线偏振镜与一片四分之一波片（为特别双折射材料）胶合而成。
荧光光谱的原理及应用
荧光产生的条件
化合物能够产生荧光的必要条件是：
它吸收光子发生多重性不变的跃迁时所吸收的能量小 于断裂其最弱的化学键所需要的能量。
另外，化合物要能发生荧光，其结构中必须有荧光基团。 荧光基团都是含有不饱和键的基团，当这些基团是分子的
共轭体系的一部分时，则该化合物可能产生荧光。
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影响荧光的主要因素
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主要光谱参量
吸收谱反映出的是物质的基态能级与激发态能级之间所有的允许跃迁。 通常状态下的物质的表观颜色大部分时候取决于其吸收特性。
激发谱则反映的是基态与所有与该荧光发射有关的能级之间的跃迁。其所 呈现的关系比吸收谱要有选择性，但有时候又不如吸收谱来的直接。
电子跃迁到不同激发态能级 时，吸收不同波长的能量(如 能级图l2 ,l1)，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 )。因此，发射 谱的形状与激发波长无关。
吸收光谱的短波方向。这是由于高温使更多的激发态分子处于高振动 能级，荧光主要从激发态的高振动能级发出所致。
既没发生斯托克位移也没发生反斯托克位移的荧光称共振荧光。
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镜像规则
荧光发射是光吸收的逆过程。荧光发射光谱与吸收光谱有类似镜影 的关系。但当激发态的构型与基态的构型相差很大时，荧光发射光 谱将明显不同于该化合物的吸收光谱。
照测定，并可通过公式计算目标化合物的荧光量子产率：
= s[Iεscs/(Isεc)]
s、 εs、cs和Is分别是参照物的荧光量子产率（已知）、摩尔消光系数、溶 液浓度和荧光强度； 、 ε 、c和I分别是被测物的荧光量子产率（未知）、摩 尔消光系数、溶液浓度和荧光强度。
参照物应是已知、无自吸收、无浓度猝灭、在被测物所用溶剂中可溶、易 纯化、稳定和对杂质不敏感的物质。常用的参照物如罗丹明B和喹啉硫酸氢盐 等。
线偏振镜（PL）和圆偏振镜（CPL）的原理与使用
线偏振镜(PL)和圆偏振镜(CPL)的原理与使用我们知道，光是一种电磁波，是由与传播方向垂直的电场和磁场交替转换的振动形成的。
它与无线电波没有本质的区别，仅波长更短一些而已。
这种振动方向与传播方向垂直的波我们称之为横波。
声波是靠空气或别的媒质前后压缩振动传播的，它的振动方向与传播相同，这类波我们称之为纵波。
图一：光是一种电磁波横波有一个特性，就是它的振动是有极性的。
在与传播方向垂直的平面上，它可以向任一方向振动。
我们一般把光波电场振动方向作为光波振动方向。
如果一束光线都在同一方向上振动，我们就称它们是偏振光，或严格一点，称为完全偏振光。
一般的自然光在各个方向振动是均匀分布的，是非偏振光。
但是，光滑的非金属表面在一定角度下(称为布儒斯特角，与物质的折射率有关)反射形成的眩光是偏振光。
偏离了这个角度，就会有部分非偏振光混杂在偏振光里。
我们称这种光线为部分偏振光。
部分偏振光是有程度的。
偏离的角度越大，偏振光的成分越少，最终成为非偏振光。
在以下的原理性讨论中，我们将不严格区分偏振光和部分偏振光。
图二：自然光和部分偏振光许多偏振光在摄影中是有害的。
玻璃表面的反射光，使我们拍摄不到玻璃橱窗里面的东西，水面的反射光使我们拍摄不到水中的鱼，树叶表面的反射光使树叶变成白色，等等。
晴空的蓝天在与太阳方向成90度的垂直方向散射的也是偏振光，它使蓝天变的不那么幽深。
如果消除了这些偏振光，许多照片会显得颜色更加饱和，画面更加清晰。
能够滤除偏振光的滤镜叫做偏振镜。
普通的偏振镜叫做线偏振镜(PL镜)。
把偏振镜装到镜头的前端，仔细旋转偏振镜，使得有害眩光减至最小甚至消失，这样就能拍摄出没有眩光的照片了。
如果拍摄蓝天，天会显得更蓝、更暗。
cpl测试 jasco cpl 测试原理
cpl测试 jasco cpl 测试原理Jasco cpl测试原理引言：CPL（Circular Polarization Luminescence）测试是一种用于分析材料结构和化学成分的技术。
本文将重点介绍Jasco CPL测试仪的原理和应用。
一、Jasco CPL测试仪简介Jasco CPL测试仪是由Jasco公司开发的一种专业实验设备，用于测量物质的圆偏振荧光光谱。
该仪器基于紫外-可见吸收光谱和荧光光谱的原理，结合了圆偏振技术，可以提供更多关于样品的结构信息。
二、CPL测试原理CPL测试原理基于分子的手性性质和荧光发射过程。
手性分子是指其镜像不能通过旋转或平移重叠在一起的分子。
CPL测试通过测量物质在不同波长下的圆偏振荧光光谱，来分析物质的手性性质。
CPL测试仪由光源、样品室、光谱仪和检测器等组成。
首先，通过光源产生的偏振光照射到样品上，样品吸收光子并激发到激发态。
然后，激发态的分子通过非辐射跃迁返回基态，发射出荧光。
荧光光子同样具有圆偏振性质，其圆偏振度可以通过光谱仪和检测器测量得到。
三、CPL测试的应用1. 分析手性物质：CPL测试可以用于分析手性分子的结构和性质。
手性分子在生物医药、化学合成等领域具有重要应用，因此CPL测试在药物研发、有机合成等领域具有广泛应用前景。
2. 研究材料性质：CPL测试还可以用于研究材料的光学性质和电子结构。
例如，通过CPL测试可以评估有机发光材料的性能，为新材料的设计和合成提供指导。
3. 检测光学器件：CPL测试可用于检测光学器件的性能和质量。
例如，光纤通信中的偏振光耦合器和偏振控制器等器件，其偏振特性对性能影响较大。
CPL测试可以评估这些器件的性能并进行质量控制。
4. 生物分子研究：CPL测试在生物分子的结构和功能研究中也有应用。
例如，蛋白质的手性结构对其功能具有重要影响，CPL测试可以提供有关蛋白质的结构信息，帮助科学家理解其功能机制。
四、CPL测试的优势1. 高灵敏度：CPL测试仪具有高灵敏度，可以检测到低浓度的荧光信号。
荧光偏振技术原理
§1 传统荧光偏振技术及发展情况概述
3. 核酸分析
实时监测DNA双链的形成和解链s. 2003, 31: e70.
§1 传统荧光偏振技术及发展情况概述
4. 水解酶催化反应
实时监测蛋白酶催化过程
核酸酶检测及药物筛选
荧光偏振技术原理
Chem. Commun. 2011, 47, 4763-4765.
§2 纳米增强荧光偏振一般策略及应用
T4 polynucleotide kinase activity and inhibition
荧光偏振技术原理
J. Mater. Chem. B, 2013, 1, 2018-2021.
汞离子检测荧光偏振探针检测限达到0.2 ppb ，比传统荧光偏振方法提高2个数量级，检测 时间只需20分钟，具有良好的特异性
AuNP Enhancement
AuNP-DNA System 0.2 ppb
Quantitative Analysis
荧光偏振技术原理
DNA-DNA System
§2 纳米增强荧光偏振一般策略及应用
§2 纳米增强荧光偏振一般策略及应用
聚乙烯纳米颗粒增强荧光偏振信号放大分析方法
荧光偏振技术原理
Chem. Asian J. 2014, 9, 2755-2760.
§2 纳米增强荧光偏振一般策略及应用
金纳米颗粒、硅纳米颗粒等虽然能有效增强荧光偏振值，但是 探针与纳米颗粒需要复杂的共价连接；
开发一种普适、简单的荧光偏振增强剂仍然是一个重要的任务。
荧光偏振技术原理
§1 传统荧光偏振技术及发展情况概述
20世纪50年代Weber进一步拓展了荧光偏振理论并首次将荧光偏振用于生化 分析领域。
圆形偏振镜CPL的使用方法
圆形偏振镜CPL的使用方法：CPL（圆形偏振镜）是大家普遍会拥有的滤镜，一般用于风景摄影，消除掉不必要的偏振光，使整个画面更加清透，更有通透的感觉，但是该怎么使用才会看得出来有效果呢？现在向大家介绍使用CPL的技巧、原理和运用的方法。
使用CPL的例子有：1.用于风景摄影，可以凸显蓝天与白云的层次，或令蓝天更浓郁2.消除水面的反光3.消除雪地的散射光线4.增加色彩的饱和度5.加强蓝色的效果未加CPL 叶子上有反光加了CPL 叶子上反光消除未加CPL 水面有反光加了CPL 水面反光消除CPL的安装和便用方法：购买合适大小（需配合镜头的口径，如77mn、52mm等）的CPL后，把CPL装到镜头上。
需留意CPL跟其他滤镜不同，CPL包含两块可转动的镜片，所以谨记要把一边镜片牢固地安装在镜头上，另一面的镜片由它自由转动便可。
当使用CPL滤镜时，我们需要一边转动CPL的前镜片，一边利用取景器来观察画面，当转动到一个你认为合适的角度后便可以按快门拍摄了。
请留意，如果你把相机由横置变为竖直拍摄，则必须重新调整CPL角度。
风景摄影中使用CPL的技巧：很多时候CPL会用于风景摄影，消除不必要的反光，让整体画面更清澈，更通透。
但是怎样使用CPL才会有效果呢？遵循以下的原则即可：1.不要面对直射的强光或者太阳，这样的效果不明显；2.要消除水面的反光，最好与水面呈45度夹角，效果会比较显著；3.仔细观察取景器内颜色饱和度的变化（如果第一次使用，可以拿LCD屏幕来练习，在旋转的同时，会发现液晶屏幕出现由亮变暗的现象）；4.观察取景器时，切记逆时针转动，避免因锁的不够牢靠，不慎将CPL给转落了下来；5.要加强蓝天的效果，还是要有个大原则，千万不可以逆光，否则CPL也无法挽回你怎么拍都是灰白的蓝天。
那么到底要怎么样旋转CPL达到最佳角度呢？由于CPL前端光栅环并没有一定的刻度表标示，且标示的实质意义也不大，一切都得根据你拍摄的物体，与镜头的角度来决定旋转的最佳位置在哪里。
荧光光谱的原理及应用
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量子产率
一般情况下，荧光量子产率（)不随激发光波长而改变，这被称为 Kasha-Vavilov规则。但如果形成的激发态会导致化学反应或系间窜越
与内转换的竞争，则可能使受到影响。例如，在低压气相以254 nm 的光激发苯， = 0.4，而当以小于240 nm的光激发苯时，则未检测 到荧光。这是由于苯的高振动能级的S1态会使其转变为杜瓦苯。不同 化合物的差别可以很大。
2.激发态形成后，其分子的构型将很快进一步调整，以达到 激发态的稳定构型，这又损失了部分能量；
3.发射荧光的激发态多为（π，π*）态，这种激发态较基态 时有更大的极性，因此将在更大程度上为极性溶剂所稳定，使 激发态的能量进一步降低。
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反斯托克位移
不过，有时在高温下也可观察到反斯托克位移现象，即荧光光谱移向
1/F≈104 max
注意：
在讨论寿命时，不要把寿命与跃迁时间混淆起来。跃迁时间是跃迁
频率的倒数，而寿命是指分子在某种特定状态下存在的时间。 通过测量寿命，可以得到有关分子结构和动力学方面的信息。
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延迟荧光
一般荧光寿命为10-8s，最长可达10-6s。但有时却可能 观察到长达10-3s。这种长寿命的延时发射的荧光，被称
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荧光产生的条件
化合物能够产生荧光的必要条件是：
它吸收光子发生多重性不变的跃迁时所吸收的能量小 于断裂其最弱的化学键所需要的能量。
另外，化合物要能发生荧光，其结构中必须有荧光基团。 荧光基团都是含有不饱和键的基团，当这些基团是分子的
共轭体系的一部分时，则该化合物可能产生荧光。
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影响荧光的主要因素
圆偏振发光材料应用
圆偏振发光材料应用英文回答：Circularly polarized luminescent materials, also known as CPL materials, have a wide range of applications in various fields. One of the main applications is in thefield of displays and optoelectronic devices. CPL materials can be used to enhance the performance of organic light-emitting diodes (OLEDs) and liquid crystal displays (LCDs).In OLEDs, CPL materials can be used as the emissive layer to improve the efficiency and color purity of the devices. By using circularly polarized light, the OLEDs can achieve a higher contrast ratio and better color reproduction. This is particularly important for applications such as high-definition televisions andvirtual reality displays.In LCDs, CPL materials can be used as the polarizing layer to control the polarization state of the light. Byusing circularly polarized light, the LCDs can achieve a wider viewing angle and better image quality. This is particularly important for applications such as smartphones and tablets.Another important application of CPL materials is in the field of chiral sensing and imaging. By incorporating CPL materials into sensors or imaging devices, it is possible to selectively detect or visualize chiral molecules or structures. This can be used in various applications such as pharmaceutical research, environmental monitoring, and forensic analysis.For example, in pharmaceutical research, CPL materials can be used to study the interaction between chiral drugs and their target molecules. By using circularly polarized light, it is possible to differentiate between the enantiomers of a drug and understand their biological activity. This can help in the development of moreeffective and safer drugs.In environmental monitoring, CPL materials can be usedto detect the presence of chiral pollutants or contaminants in water or air. By using circularly polarized light, it is possible to selectively detect the chiral forms of the pollutants and determine their concentration. This can help in assessing the environmental impact of certain chemicals and developing strategies for pollution control.In forensic analysis, CPL materials can be used to identify the presence of chiral substances at crime scenes. By using circularly polarized light, it is possible to differentiate between different types of fingerprints or trace evidence. This can help in the investigation and solving of crimes.In conclusion, circularly polarized luminescent materials have a wide range of applications in displays, optoelectronic devices, chiral sensing, and imaging. They can enhance the performance of OLEDs and LCDs, selectively detect chiral molecules, and help in various fields such as pharmaceutical research, environmental monitoring, and forensic analysis.中文回答：圆偏振发光材料，也称为CPL材料，在各个领域有着广泛的应用。
偏振发射光谱的原理和应用
偏振发射光谱的原理和应用1. 偏振发射光谱简介偏振发射光谱是指利用偏振光和发射光之间的相互作用来研究材料光学特性的一种分析技术。
通过测量物质发射光在不同偏振方向上的特性，可以获取关于材料结构、电子态和光学特性等方面的信息。
偏振发射光谱在物理、化学、光电子学和材料科学等领域得到广泛应用。
2. 偏振发射光谱的原理偏振发射光谱的原理可以归结为两个主要过程：发射光的产生和偏振光的测量。
2.1 发射光的产生偏振发射光谱的发射光可以是荧光、磷光或其他发射光。
当一个光子激发材料中的电子，电子会跃迁到一个较低的能级上，释放出一个光子，即发射光。
这个发射光的偏振方向和发射光的能量有关，因为电子的跃迁过程中受到不同偏振的激发光的影响。
2.2 偏振光的测量为了测量发射光的偏振性，需要使用偏振器和极化检测器。
偏振器可以选择特定的光偏振方向，并将发射光分为偏振光和未选择的偏振光。
而极化检测器则可以测量这种偏振光的强度。
3. 偏振发射光谱的应用偏振发射光谱在许多领域中都有广泛的应用。
以下是其中一些典型的应用：3.1 材料科学偏振发射光谱在材料科学中的应用非常广泛。
通过测量材料的偏振发射光谱，在材料结构和电子态方面可以获得有关信息。
这对于材料的研究和开发非常重要。
3.2 生物医学偏振发射光谱在生物医学领域也有许多应用。
例如，通过测量荧光偏振光谱可以研究生物分子的结构和动力学。
这对于理解生物体内的生物化学过程和疾病诊断具有重要意义。
3.3 光电子学偏振发射光谱在光电子学领域中扮演着重要角色。
通过测量发射光的偏振性，可以获得关于光电子器件中电子态的信息。
这对于光电子器件的设计和优化非常关键。
3.4 光学在光学领域，偏振发射光谱也有许多应用。
例如，可以通过测量材料的偏振发射光谱来研究材料的光学特性。
这对于开发新型光学材料和光学器件具有重要价值。
4. 结论偏振发射光谱是一种重要的分析技术，可以用于研究材料的光学特性。
它的原理基于发射光的产生和偏振光的测量。
荧光光谱技术的基本原理和应用
荧光光谱技术的基本原理和应用荧光光谱技术是一种非常重要的分析方法，广泛应用于生物医学、环境监测、化学分析等领域。
该技术是通过激发样品中的荧光物质，获得荧光信号并进行分析，从而得到有关样品的信息。
本文将介绍荧光光谱技术的基本原理和一些常见的应用。
荧光光谱技术的基本原理可以归纳为激发、荧光和检测三个过程。
首先，通过外部能量源（如激光、UV灯等）激发样品中的荧光物质。
这些荧光物质能够吸收激发光的能量，并跃迁到激发态。
在激发态，荧光物质具有较高的能量，不稳定且寿命很短。
接着，荧光物质会从激发态经过非辐射跃迁回到基态。
在这个过程中，荧光物质释放出荧光光子，具有一定的波长和强度。
最后，通过光学设备检测并记录荧光光子的强度和波长信息。
荧光光谱技术的应用非常广泛。
在生物医学领域，荧光光谱技术被广泛应用于病原体检测、蛋白质研究和细胞成像等方面。
例如，通过标记抗体或荧光染料，研究者可以追踪特定蛋白质在细胞内的分布和活动，从而了解细胞的功能和病理过程。
此外，荧光光谱技术还可以用于检测和分析DNA、RNA等核酸分子，具有高灵敏度和高选择性的优点。
在环境监测方面，荧光光谱技术可以用于水质、大气和土壤等环境样品的分析。
例如，通过加入特定的荧光探针，可以对水中的重金属、有机污染物等进行定量分析。
这种方法具有准确、快速和高灵敏度的特点，可以为环境保护和治理提供重要的数据支持。
此外，荧光光谱技术还被应用于食品安全、药物研发和化学分析等领域。
在食品安全方面，荧光光谱技术可以用于检测食品中的污染物、添加剂和微生物等，保障食品的质量和安全性。
在药物研发方面，荧光标记技术可以用于药物的传递和释放研究，帮助科研人员研发更安全、有效的药物。
在化学分析方面，荧光光谱技术可以用于分析和检测样品中的有机化合物、无机离子和环境污染物等，具有高灵敏度和快速性的优势。
总之，荧光光谱技术是一种非常重要的分析方法，在许多领域发挥着关键作用。
通过了解荧光光谱技术的基本原理和应用，我们可以更好地理解它的意义和潜力。
荧光光谱的原理与应用PPT课件
= 荧光发射量子数/吸收的光子数 = kf[S1]/吸光速率 = If/Ia
精选课件
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量子产率
一般情况下，荧光量子产率（)不随激发光波长而改变，这被称为 Kasha-Vavilov规则。但如果形成的激发态会导致化学反应或系间窜越
与内转换的竞争，则可能使受到影响。例如，在低压气相以254 nm 的光激发苯， = 0.4，而当以小于240 nm的光激发苯时，则未检测到 荧光。这是由于苯的高振动能级的S1态会使其转变为杜瓦苯。不同化 合物的差别可以很大。
照测定，并可通过公式计算目标化合物的荧光量子产率：
= s[Iεscs/(Isεc)]
s、 εs、cs和Is分别是参照物的荧光量子产率（已知）、摩尔消光系数、溶 液浓度和荧光强度； 、 ε 、c和I分别是被测物的荧光量子产率（未知）、摩 尔消光系数、溶液浓度和荧光强度。
参照物应是已知、无自吸收、无浓度猝灭、在被测物所用溶剂中可溶、易
数。假定在时间时测得的It为I0的1/e，则是我们定义的荧光寿命。
精选课件
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荧光寿命
寿命是衰减常数k的倒数。事实上，在瞬间激发后的某个时间，荧光强度
达到最大值，然后荧光强度将按指数规律下降。从最大荧光强度值后任一
强度值下精选降课件到其1/e所需的时间都应等于。
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荧光寿命
如果激发态分子只以发射荧光的方式丢失能量，则荧光 寿命与荧光发射速率的衰减常数成反比。
内转换：多重度相同的电子能级中等能级间的无辐射 能级跃迁。
通过内转换和振动弛豫，高激发单重态的电子跃回第一 激发单重态的最低振动能级。
无辐射跃迁失活的途径
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；
光谱仪的工作原理 光谱仪工作原理
光谱仪的工作原理光谱仪工作原理光谱仪工作原理光谱分析方法作为一种紧要的分析手段，在科研、生产、质控等方面都发挥着大的作用。
无论是穿透吸取光谱，还是荧光光谱，拉曼光谱，是获得单波长辐射手段。
由于现代单色仪可具有很宽的光谱范围（UV—IR），高光谱辨别率（0.001nm），自动波长扫描，完整电脑掌控功能，易和其它周边设备搭配为性能自动测试系统，使用电脑自动扫描多光栅光谱仪已成为光谱讨论。
在光谱学应用中，获得单波长辐射的手段。
除了用单色光源（如光谱灯、激光器、发光二极管）、颜色玻璃和干涉滤光片外，大都使用扫描选择波长的单色仪。
当前更多地应用扫描光栅单色仪，在连续的宽波长范围（白光）选出窄光谱（单色或单波长）辐射。
当一束复合光线进入光谱仪的入射狭缝，先由光学准直镜准直成平行光，再通过衍射光栅色散为分开的波长（颜色）。
利用不同波长离开光栅的角度不同，由聚焦反射镜再成像于出射狭缝。
通过电脑掌控可更改出射波长。
光栅基础光栅作为紧要的分光器件，他的选择与性能直接影响整个系统性能。
为帮忙用户选择，在此做一简要介绍。
光栅分为刻划光栅、复制光栅、全息光栅等。
刻划光栅是用钻石刻刀在涂有金属的表面上机械刻划而成；复制光栅是用母光栅复制而成。
典型刻划光栅和复制光栅的刻槽是三角形。
全息光栅是由激光干涉条纹光刻而成。
全息通常包括正弦刻槽。
刻划光栅具有衍射效率高的特点，全息光栅光谱，杂散光低，且可作到高光谱辨别率。
原子吸取光谱仪的维护介绍原子吸取是指呈气态的原子对由同类原子辐射出的特征谱线所具有的吸取现象。
当辐射投射到原子蒸气上时，假如辐射波长相应的能量等于原子由基态跃迁到激发态时所需要的能量时，就会引起原子对辐射的吸取，产生吸取光谱。
原子吸取光谱仪的维护：1. 开机前，检查各插头是否接触良好，调好狭缝位置，将仪器面板的全部旋钮回零再通电。
开机应先开低压，后开高压，关机则相反。
2. 空心阴极灯需要确定预热时间。
灯电流由低到高渐渐升到规定值，防止蓦地上升，造成阴极溅射。
荧光光谱的原理与应用课件
03
生物成像技术的融合
荧光光谱技术面临的挑战
荧光背景干 扰 光漂白和光毒性 深层组织成像
荧光光谱技术的未来发展前景
新技术的应用 多模态成像融合
临床应用拓展
CATALOGUE
荧光光谱的实际案例分析
利用荧光光谱研究生物大分子的结构与功能
总结词
详细描述
ห้องสมุดไป่ตู้ 利用荧光光谱检测化学反应的动力学参数
总结词
详细描述
荧光光谱仪器的构造
荧光光谱仪器的应用
荧光光谱仪器在多个领域都有广泛的应用，如生物医学、环境监测、化学分析等。在生物医学领域，荧光光谱可以用来检测 生物组织中的荧光标记物，研究生物分子的结构和功能。在环境监测领域，荧光光谱可以用来检测水体中的污染物。在化学 分析领域，荧光光谱可以用来检测化学物质的成分和浓度。
THANKS
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荧光光谱仪器的发展趋势是提高测量精度和稳定性、拓展应用领域和降低成本等。随着技术的不断进步和应用需求的增加， 荧光光谱仪器将会在更多领域发挥重要作用。
CATALOGUE
荧光光谱的应用领域
荧光光谱在生物学中的应用
生物分子相互作用研究 生物标记与成像 生物分子的结构和构象变化
荧光光谱在化学中的应用
利用荧光光谱监测环境污染物的浓度
总结词
详细描述
利用荧光光谱诊断疾病
要点一
总结词
荧光光谱技术可以用于诊断疾病，通过测量生物样本中与 疾病相关的荧光标记物的光谱特征，可以辅助医生进行疾 病诊断和病情评估。
要点二
详细描述
荧光光谱技术利用某些与疾病相关的生物分子在特定条件 下会发出荧光的特性，通过测量这些荧光标记物的光谱特 征，可以辅助医生进行疾病诊断和病情评估。这种技术可 以用于癌症、感染性疾病等疾病的诊断和治疗监测，对于 提高疾病诊断的准确性和及时性具有重要意义。
荧光偏振技术原理
§2 纳米增强荧光偏振一般策略及应用
氧化石墨烯增强荧光偏振信号分析方法
Chem. Commun. 2013, 49, 1942-1944.
§2 纳米增强荧光偏振一般策略及应用
氧化石墨烯增强荧光偏振信号分析方法
“signal-off” “signal-on”
Anal. Chem. 2013, 85, 1424-1430.
感谢您的关注！
AuNP Enhancement
AuNP-DNA System 0.2 ppb
Quantitative Analysis
DNA-DNA System
§2 纳米增强荧光偏振一般策略及应用
DNAzyme自组装荧光偏振探针
MAP探针
Anal. Biochem. 2010, 401, 47-52.
§2 纳米增强荧光偏振一般策略及应用
Polarized excitation
100% 0%
<100% >0%
§1 传统荧光偏振技术及发展情况概述
如何衡量：偏振值的定义
P= +
偏振值一般以mP（毫偏）来表示
对于完全偏振发射，P = 1；对于自然光，P = 0
§1 传统荧光偏振技术及发展情况概述
偏振值的影响参数
➢ 分子的偏振性与分子旋转弛豫时间成比例，分子旋转弛豫时间是分子转过 68.5度角时所用的时间；
J. Mater. Chem. B, 2013, 1, 2018-2021.
§2 纳米增强荧光偏振一般策略及应用
聚乙烯纳米颗粒增强荧光偏振信号放大分析方法
Chem. Asian J. 2014, 9, 2755-2760.
§2 纳米增强荧光偏振一般策略及应用
CPL镜（圆偏振镜）和PL镜（线偏振镜）的工作原理及使用常识
CPL镜（圆偏振镜）和PL镜（线偏振镜）的工作原理及使用常识CPL镜（圆偏振镜）和PL镜（线偏振镜）的工作原理及使用常识光线本身也是一种电磁波，既然是波就有振动方向，来自太阳的光线，本身包含相互垂直的两个方向振动的成分，光线经反射和漫射之后，某个方向的振动会减弱，从而成为偏振光，因而，光滑物体表面的反光和天空的漫射光就是偏振光，而这些光线会影响摄影成像的清晰度。
偏振镜可以选择让某个方向振动的光线通过，于是使用偏振镜可以减弱物体表面的反光（光滑金属和镜面，由于反射率很高，偏振现象不强），可以突出蓝天白云和压暗天空，在静物摄影和风光摄影中，偏振镜十分有用。
要了解偏振镜首先需要我们知道什么是偏振光。
摄像离不开光线，光又是一种电磁波，它可以在与传播方向垂直的平面上向任何方向振动。
一般情况下，自然光在各个方向上振动是均匀分布的。
当被摄物为非金属并且有光滑表面的时候，在一定的自然光照射角度下，其反射光除向各个方向振动均匀分布的自然光外，有部份集中在一个方向振动的光波，这部份光称为偏振光。
这些含有自然光和偏振光的光线通过摄像机的镜头进入摄像机后形成影像。
当我们观看这些拍摄成的画面时，很多时候会发现画面中的这些由偏振光形成的眩光破坏了画面的完善性。
例如我们在拍摄橱窗中的主体时，由于玻璃的反光（偏振光)导致橱窗中被摄主体不清晰；某些角度拍摄的花卉的绿色叶子发灰，发白；在风光摄影中，拍摄的蓝天不够蓝，水面有很难看的反光等。
因此在很多情况下，偏振光对摄影是有害的。
那么如何解决偏振光对摄像的影响呢?我们可以加装一片偏振镜来解决这个问题。
偏振镜是一种附加在相机镜头上的可消除或部份消除偏振光的附加镜。
偏振镜一般是用经碘浸染加工过的聚乙烯醇膜，胶合在二片平板光学玻璃之间制成的。
它能让与其偏振方向同向的线偏振光透过约80％的光强，而与其偏振方向垂直振动的线偏振光则只能通过不足1％。
偏振镜镜面颜色接近黑色，镜片外缘可转动。
它由镜片主体和一个与其相连并可以旋转的后座框组成。
荧光光谱仪原理及其使用方法(哪些峰不是样品峰)
如荧光素（大）与酚酞（=0）；芴（=1）与联苯（ =0.18）。
4）取代基： 给电子取代基增强荧光（p-共轭），如-OH、-OR、 -NH2、-CN、NR2等； 吸电子基降低荧光，如 -COOH、-C=O、 NO2、-NO、-X等；如苯环被卤素取代，从氟苯到碘苯，荧光逐渐
岛津荧光光谱仪RF-5301PC
岛津国际贸易（上海）有限公司
分子发光
处于基态的分子吸收能量（电、热、化学和光能）被激 发至激发态，然后从不稳定的激发态返回至基态并发射出光 子，此种现象称为发光。发光分析包括荧光、磷光、化学发 光、生物发光等。
物质吸收光能后所产生的光辐射称之为荧光和磷光。
不同类型的发光
功能强大、操作简便的软件系统
功能： ➢激发光谱、荧光、同时光谱测定 ➢定量分析（１－３次标准曲线） ➢时间扫描—动力学
检索最佳的激发光和荧光波长
➢只需打开
自动检索最佳激发光和荧光波长
➢从瑞利散射、拉曼散射及２次光中自动判断出荧光
➢使复杂的波长设置简单化
多样的数据处理
➢四则运算 ➢数据变换（1-4介导数，倒数，对数） ➢曲线平滑 ➢峰值检测 ➢面积计算 ➢活度值计算等 ➢计算平均值
换句话说，不管激发波长如何，电子都是从第一电子激发态的 最低振动能层跃迁到基态的各个振动能层。
iii）镜像对称
通常荧光光谱与吸收光谱呈镜像对称关系。
蒽的荧光光谱和吸收光谱
解释：能层结构相似性
荧光为第一电子激发单重态的最
低振动能层跃迁到基态的各个振动能
层而形成，即其形状与基态振动能级
分布有关。
吸收
样品形态
• 液体
– Cell suspensions – Transparent solutions
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主要用途：
圆偏振荧光在发光材料、生物蛋白、信息显示存储、电子学、非线性光学等领域有广泛的用途和应用前景，引起科学家极大的关注和兴趣。
采用圆偏振荧光光谱仪可提供分子激发态的结构信息，表征聚合物结构，成为研究有机化合物的立体构型的一个重要方法。
工作原理：
光是一种电磁波，可用振动的电场和与之垂直的磁场来描述，若光波在其传播途径中具体某一点上只有一个振动方向，但振动方向随光波的传播而有规律的偏转一定角度但振幅不变，其电场矢量末端的运动轨迹为螺旋状，该螺旋的横截面为圆形，这种偏振光为圆偏振光。
人们在圆二色的基础上，发现圆偏振荧光的左、右圆偏振光的强度不同。
通常以左、右圆偏振荧光的强度差CPL=△F= FL-FR，作为圆偏振荧光的量度。
之前文献报道的圆偏振荧光检测都是在相关科研工作者自己设计和建造的仪器上进行的。
直到1972年以色列魏茨曼科技学院Steinberg和Gafni (SG) 提出图一A所示的圆偏振荧光调制测量方法，基本组成部分为：激发源、单色器、样品、光学弹性调制器、偏光片、发射单色器、光电倍增管、锁相放大器及计算机。
该方法将调制后的光电信号和PEM光学弹性调制器信号输入给锁相放大器，通过二者频率与相位锁相从荧光中提取圆偏振荧光。
1982年荷兰莱顿大学的Schippers，van den Beukle和Dekkers (SBD)提出了图一B所示的圆偏振荧光测量方法，该方法利用光子计数取代锁相放大器，解决了锁相放大器的输出不稳定问题。
其后复杂蛋白结构测量主要采用的是该方法，但是对于弱的圆偏振荧光测量还是速度很慢。
1992-1995年期间，随着TDC时间数字转换器等电子技术的发展，美国密西根大学的Schauerte，Steel，和Gafni (SSG) 进一步提出了图一C所示的圆偏振荧光直接相减测量方法。
该方法采用DGG延迟选通脉冲发生器，分别测量△F= FL-FR公式中的FL左圆偏振荧光和FR右圆偏振荧光，两者相减直接得到真正的圆偏振荧光△F，利用公式glum=2（FL-FR）/（FL+FR）求得不对称因子。
该方法同时解决了以上两种方法中锁相环输出不稳定与测量速度慢的问题，使用该方法商业化生产的圆偏振荧光光谱仪主要是美国Olis公司圆偏振荧
光光谱仪DSM-172C, DSM- 245, RSM-1000。
图一圆偏振荧光光谱仪原理图。