【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 子吸收光度計(jì)中，則要求三者處于一條直線上；非色散原子熒光光度計(jì)采用日盲光電倍增管，它的光陰極是有 CsTe材料做成的，對(duì) 16002800A波長(zhǎng)的輻射有很高的靈敏度，對(duì)大于 3200A波長(zhǎng)則不靈敏。 單色器 檢測(cè)器火焰加光器非色散型原子熒光儀示意圖 定量分析方法及應(yīng)用 分析方法 F∝C ， 采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法進(jìn)行定量分析 。 應(yīng)用實(shí)例 已應(yīng)用于石油產(chǎn)品 、 燃料 、 化工 、 地球化學(xué) 、 水質(zhì) 、生物 、 同位素分析中 。 應(yīng)用示例 原子熒光光譜法分析實(shí)例 試 樣 測(cè) 量 元 素 含量 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差 /% 湖水 Ca Mg Co Cu Fe Mn Ni Zn 純水 Ca Mg Ag Ni Mn 粗柴油 Ni 肥料 Cu Fe Zn Mn Ca Mg 面粉 Hg 血清 Cu Zn 5 尿 Pb 5181。g/mL 低合金銅 Si 電解銅 Zn % 鎳基合金 As Bi Pb Se Te 1 ppm Back 第四章 熒光及磷光光譜法 原理 熒光和磷光的產(chǎn)生 激發(fā)光譜、熒光和磷光光譜 熒光的 影響因素 熒光強(qiáng)度 熒光和磷光的產(chǎn)生 amp。 分子熒光 是指分子在輻射能 （ 紫外 、 可見光 、 紅外光等 ） 的照射下 ， 電子躍遷至單重激發(fā)態(tài) ， 并以無輻射馳豫方式回到第一單重激發(fā)態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí) ， 由此再躍回基態(tài)或基態(tài)中的其它振動(dòng)能級(jí)時(shí)所發(fā)出的光 。 amp。 分子磷光 是指處于第一最低單重激發(fā)態(tài)的分子以無輻射馳豫方式進(jìn)入第一最低三重激發(fā)態(tài) ， 再由三重激發(fā)態(tài)躍遷回至基態(tài)而發(fā)出的光 。 amp。 單重態(tài) (S)與三重態(tài) (T)的區(qū)別在于：電子自旋方向不同 ， 且后者的能級(jí)稍低一些 （ 見示意圖 ） 。 單重激發(fā)態(tài)電子的自旋方向仍然和處于基態(tài)軌道的電子配對(duì) ， 且單重態(tài)分子具有抗磁性 ；三重激發(fā)態(tài)中 ， 兩個(gè)電子平行自旋 。 基態(tài)單重態(tài) 激發(fā)單重態(tài) 激發(fā)三重態(tài)單重態(tài)及三重態(tài)激發(fā)示意圖 amp。 處于激發(fā)態(tài)的電子，通常以輻射躍遷方式或無輻射躍遷方式再回到基態(tài)。輻射躍遷主要涉及到熒光、延遲熒光或磷光的發(fā)射；無輻射躍遷則是指熱的形式輻射其多余的能量，包括振動(dòng)馳豫（ VR），內(nèi)部轉(zhuǎn)移（ IR），系間竄躍（ IX）及外部轉(zhuǎn)移（ EX）等。各種躍遷方式發(fā)生的可能性及程度，與熒光物質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)及激發(fā)時(shí)的物理和化學(xué)環(huán)境等因素有關(guān)。激發(fā)能量的傳遞途徑 如圖所示 。 傳遞途徑熒光 返遲熒光 磷光 振動(dòng)弛豫 內(nèi)轉(zhuǎn)移外轉(zhuǎn)移 系間穿躍輻射躍遷 無輻射躍遷激發(fā)態(tài)能量傳遞途徑 amp。 結(jié)合熒光和磷光的產(chǎn)生過程 ， 進(jìn)一步說明各種能量傳遞方式 （ 熒光發(fā)射 、 磷光發(fā)射 、 振動(dòng)馳豫 、 內(nèi)部轉(zhuǎn)移 、 系間竄躍 、 外部轉(zhuǎn)移 ） 在其中所起的作用 。 設(shè)處于基態(tài)單重態(tài)的電子吸收波長(zhǎng)為 的輻射之后，分別激發(fā)至第二單重態(tài) S2和第一單重態(tài) S1， 如圖所示 。 S 2S 0S 1內(nèi)轉(zhuǎn)移外轉(zhuǎn)移系間竄躍吸光 ? ? 吸光 ? ? 熒光 ??磷光振動(dòng)弛豫 系間竄躍 外轉(zhuǎn)移內(nèi)轉(zhuǎn)移T 1熒光、磷光能級(jí)圖 ① 振動(dòng)馳豫 指在同一電子能級(jí)中，電子由高振動(dòng)能級(jí)轉(zhuǎn)至低振動(dòng)能級(jí)，而將多余的能量一熱的形式發(fā)出。發(fā)生振動(dòng)馳豫的時(shí)間為 1012s。 ②內(nèi)轉(zhuǎn)移 當(dāng)兩個(gè)電子能級(jí)非常靠近以致其振動(dòng)能級(jí)有重疊時(shí)，常發(fā)生電子由高能級(jí)以無輻射躍遷方式轉(zhuǎn)移至低能級(jí)。 ③熒光發(fā)射 處于第一激發(fā)單重態(tài)中的電子躍遷回至基態(tài)各振動(dòng)能級(jí)時(shí)，將得到最大波長(zhǎng)為 λ 3的熒光。熒光的產(chǎn)生在 106～ 109s內(nèi)完成。注意基態(tài)中也有振動(dòng)馳豫躍遷。 ④ 系間竄躍 指不同多重態(tài)間的無輻射躍遷。這是產(chǎn)生延遲熒光的機(jī)理。例如 S1→T 1就是一種系間竄躍。通常，發(fā)生系間竄越時(shí)，電子由 S1的較低震動(dòng)能級(jí)轉(zhuǎn)移至 T1的較高振動(dòng)能級(jí)處。有時(shí)也可能發(fā)生 T1→S 1，然后由 S1發(fā)生熒光。這是產(chǎn)生延遲熒光的機(jī)理。 ⑤磷光發(fā)射 電子由第一激發(fā)單重態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)，有可能以系間竄躍方式轉(zhuǎn)到第一激發(fā)三重態(tài)，再經(jīng)過振動(dòng)馳豫，轉(zhuǎn)至其最低振動(dòng)能級(jí)，由此激發(fā)態(tài)躍回至基態(tài)時(shí)，便發(fā)射磷光。這個(gè)躍遷過程（ T1→S 0）是自旋禁阻的，其發(fā)光速率較慢，約為104～ 100s。因此，這種躍遷所發(fā)射的光，在光照停止后，仍可持續(xù)一段時(shí)間 ⑥外轉(zhuǎn)移 指激發(fā)分子與溶劑分子或其它溶質(zhì)分子的相互作用及能量轉(zhuǎn)移，使熒光或磷光強(qiáng)度減弱甚至消失。這一現(xiàn)象稱為“ 熄滅 ” 或 “ 猝滅 ” 。 Back 激發(fā)光譜、熒光和磷光光譜 熒光和磷光均為光致發(fā)光，因此必須選擇合適的激發(fā)光波長(zhǎng)。這可根據(jù)它們的激發(fā)光譜曲線來確定。繪制激發(fā)光譜時(shí)，固定測(cè)量波長(zhǎng)為熒光（或磷光）最大發(fā)射波長(zhǎng)，然后改變激發(fā)光波長(zhǎng)，根據(jù)所測(cè)得的熒光強(qiáng)度與激發(fā)光波長(zhǎng)的關(guān)系，即得到激發(fā)光譜曲線。 在激發(fā)光譜的最大波長(zhǎng)處，處于激發(fā)態(tài)的分子數(shù)目是最多的，這可說明所吸收的光能量也是最多的，自然能產(chǎn)生最強(qiáng)的熒光。如果固定激發(fā)光波長(zhǎng)為其最大激發(fā)波長(zhǎng)處，然后測(cè)定不同波長(zhǎng)時(shí)所發(fā)射的熒光或磷光強(qiáng)度，即可得到熒光或磷光光譜曲線（參見 萘的激發(fā)光譜、熒光和磷光發(fā)射光譜曲線圖 ）。 在熒光和磷光的產(chǎn)生過程中，因存在多種形式的無輻射躍遷而損失了部分能量，故它們的最大發(fā)射波長(zhǎng)都向長(zhǎng)波長(zhǎng)方向轉(zhuǎn)移；尤其磷光波長(zhǎng)的移動(dòng)較多，而且它的強(qiáng)度也相對(duì)較弱 。 200 300 400 500相對(duì)強(qiáng)度?? nmA F萘的激發(fā)光譜、熒光和磷光光譜 熒光的影響因素 熒光的影響因素包括： 量子產(chǎn)率、熒光與有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的關(guān)系、金屬鰲合物的熒光 、溶劑的影響、熒光的淬滅 。 amp。 量子產(chǎn)率 量子產(chǎn)率（ Φ）通常用下式表示： 也叫熒光效率。 熒光的量子產(chǎn)率，與熒光產(chǎn)生時(shí)涉及的輻射和無輻射躍遷過程的速率常數(shù)有關(guān)。若用數(shù)學(xué)表達(dá)式表達(dá)這些關(guān)系，既 式中： Kf為熒光發(fā)射過程的速率常數(shù) ， 主要取決于化學(xué)結(jié)構(gòu) ； 為其它過程的速率常數(shù)的總和 ， 主要取決于化學(xué)環(huán)境，同時(shí)也與化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)。 激發(fā)分子總數(shù)發(fā)射熒光的分子數(shù)????? if f kk k?amp。 熒光與有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的關(guān)系 ①躍遷類型 因躍遷具有較大的摩爾吸收系數(shù)且壽命較短，故此過程常能發(fā)生較強(qiáng)的熒光；另外各種躍遷過程的競(jìng)爭(zhēng)也有利于熒光的發(fā)射。 ②共軛效應(yīng) 容易實(shí)現(xiàn) Л → Л * 激發(fā) 的芳香族化合物易發(fā)生熒光。增加分子體系的共軛度，也就是增大熒光物質(zhì)的摩爾吸收系數(shù)，可使熒光增強(qiáng)， ③剛性結(jié)構(gòu)和共平面效應(yīng) 熒光物質(zhì)的剛性和共平面性增加，可使分子與溶劑或其它溶質(zhì)分子的相互作用減小，從而有利于熒光的發(fā)射。 ④取代基效應(yīng) 芳香族化合物具有不同取代基時(shí)，其熒光強(qiáng)度和熒光光譜都有很大的不同。一般，給電子基團(tuán)如： OH、 NHOCH NR2等增強(qiáng)熒光；而吸電子基團(tuán)如 NO COOH等減弱熒光。 amp。 金屬鰲合物的熒光 除過渡元素的順磁性原子會(huì)發(fā)生線狀熒光光譜外 ， 大多數(shù)無機(jī)鹽金屬離子是不能產(chǎn)生熒光的 。 但有些情況下 ， 金屬鰲合物卻能產(chǎn)生很強(qiáng)的熒光 ， 并可用于痕量金屬離子的測(cè)定 。 ① 鰲合物中配對(duì)體的發(fā)光 不少有機(jī)化合物具有共軛雙鍵 ， 但因不是剛性結(jié)構(gòu) ， 分子處于同一平面 ， 因而不發(fā)生熒光 。 若這些化合物和金屬離子形成鰲合物 ， 隨著分子的剛性增強(qiáng) ， 平面結(jié)構(gòu)增大 ， 常會(huì)發(fā)生熒光 。 一般說來 ， 能產(chǎn)生這類熒光的金屬離子具有硬酸型結(jié)構(gòu) ， 如 Be、 Mg、 Al、 ZR、 Th等 。 ② 鰲合物中金屬離子的特征熒光 通常是鰲合物先通過配位體電子躍遷而被激發(fā) ， 接著配位體把能量轉(zhuǎn)移給金屬離子 ， 導(dǎo)致金屬離子發(fā)射特征熒光 。 amp。 溶劑的影響 增大溶劑的極性 ， 將使 n→ Л * 躍遷的能量增大 ， Л → Л *躍遷的能量降低 ， 從而導(dǎo)致熒光增強(qiáng) 。 amp。 熒光的淬滅 熒光分子與溶劑分子或其它溶質(zhì)分子的相互作用引起熒光強(qiáng)度降低的現(xiàn)象稱為熒光淬滅 。 這些引起熒光強(qiáng)度降低的物質(zhì)稱為淬滅劑 。 引起熒光淬滅的原因包括 ： ① 碰撞淬滅 （ 主要原因 ） :指單重激發(fā)態(tài)的熒光分子與淬滅劑發(fā)生碰撞后 ， 使激發(fā)態(tài)分子以無輻射躍遷方式回到基態(tài) ， 因而產(chǎn)生淬滅作用 。 ② 能量轉(zhuǎn)移 :產(chǎn)生于淬滅劑與處于激發(fā)單重態(tài)的熒光分子作用后 ， 發(fā)生能量轉(zhuǎn)移 ， 使淬滅劑得到激發(fā) 。 ③ 氧的淬滅作用：順磁性的氧分子與處于單重激發(fā)態(tài)的熒光物質(zhì)分子相互作用 ， 促進(jìn)形成順磁性的三重態(tài)熒光分子 ， 即加速系間竄躍所致 。 ④ 自熄滅和自吸收：當(dāng)熒光物質(zhì)濃度較大時(shí) ， 常會(huì)發(fā)生自熄滅現(xiàn)象 ， 使熒光強(qiáng)度降低 。 熒光強(qiáng)度 發(fā)射的熒光光強(qiáng) IF應(yīng)正比于該系統(tǒng)吸收的激發(fā)光的光強(qiáng) ， 即： 式中： I0是入射光強(qiáng)度 ， I是通過厚度為 b的介質(zhì)后的光強(qiáng) 。 常數(shù) K′ 取決于熒光效率 。 根據(jù)比耳定律： 當(dāng) I0一定時(shí) ， 經(jīng)過一定轉(zhuǎn)換 ， 可寫為： 在低濃度時(shí) ， 熒光強(qiáng)度與物質(zhì)的濃度呈線性關(guān)系 。 當(dāng)高濃度時(shí) ， 由于自熄滅和自吸收等原因 ， 使熒光強(qiáng)度與分子濃度不呈線性關(guān)系 ， 而發(fā)生直線彎曲現(xiàn)象 。 Back )( 039。 IIKI F ??bcII ??? 100KCI F ? 熒光光譜儀（熒光光度計(jì)） ? 熒光分析使用的儀器可分為 ： 目視、光電、分光三種類型。 ? 熒光光度計(jì)的組成： 通常均由 光源 、 單色器 （濾光片或光柵）、液槽及 檢測(cè)器 組成 。 ? 重點(diǎn)掌握熒光光度計(jì)的 工作原理 和 儀器結(jié)構(gòu)圖 光源第一單色器樣品池 第二單色器 檢測(cè)器放大器和記錄器I 0FI熒光光譜儀示意圖 ? 熒光光度計(jì)的工作原理： 由光源發(fā)出的光 ， 經(jīng)第一單色器 （ 激發(fā)光單色器 ） 后 ，得到所需要的激發(fā)光波長(zhǎng) 。 通過樣品池后 ， 由于一部分光線被熒光物質(zhì)所吸收 ， 故其透射強(qiáng)度減為 I。 熒光物質(zhì)被激發(fā)后 ， 將向四面八方發(fā)射熒光 ， 但為了消除入射光及散射光的影響 ， 熒光的測(cè)量應(yīng)在與激發(fā)光成直角的方向上進(jìn)行 。 儀器中的第二單色器稱為熒光單色器 。 它的作用是消除溶液中可能共存的其它光線的干擾 ， 以獲得所需要的熒光 。 熒光作用于檢測(cè)器上 ， 得到相應(yīng)的電訊號(hào) ， 經(jīng)放大后