熒光光譜儀概況及發(fā)展歷史

1.原理

在吸收紫外和可見電磁輻射的過程中，分子受激躍遷至激發(fā)電子態(tài)，大多數(shù)分子將通過與其它分子的碰撞以熱的方式散發(fā)掉這部分能量，部分分子以光的形式放射出這部分能量，放射光的波長不同于所吸收輻射的波長。

后一種過程稱作光致發(fā)光。分子發(fā)光包括熒光、磷光、化學(xué)發(fā)光、生物發(fā)光和散射光譜等?；诨衔锏臒晒鉁y量而建立起來的分析方法稱為分子熒光光譜法。

由光源發(fā)出的光通過切光器使其變成斷續(xù)之光，通過激發(fā)光單色器變成單色光，此光即為熒光物質(zhì)的激發(fā)光。被測的熒光物質(zhì)在激發(fā)光照射下所發(fā)出的熒光，經(jīng)過單色器變成單色熒光后照射于光電倍增管上，由其所發(fā)生的光電流經(jīng)過放大器放大輸至記錄儀。一個激發(fā)，一個發(fā)射，采用雙單色器系統(tǒng)，可分別測量激發(fā)光譜和熒光光譜。目前國內(nèi)外熒光光譜儀示意圖如圖一：

圖一 熒光光譜儀原理示意

2.分類

熒光光譜儀是測定材料發(fā)光性能的基本設(shè)備。 通用熒光光譜儀大致可分為3種：

(1) 基本型：在200-800 nm的紫外可見波段的穩(wěn)態(tài)光譜儀。

(2) 擴展型：覆蓋200-1700 nm波段的紫外可見-近紅外穩(wěn)態(tài)光譜儀。

(3) 綜合型：覆蓋上述兩個波段，同時可測瞬態(tài)光譜的光譜儀。

3.主要用途

(1)熒光激發(fā)光譜和熒光發(fā)射光譜;

(2)同步熒光(波長和能量)掃描光譜;

(3)3D(Ex Em Intensity) ;

(4)Time Base和CWA(固定波長單點測量);

(5)熒光壽命測量，包括壽命分辨及時間分辨;

(6)計算機采集光譜數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)(Datamax和Gram32)。

4.發(fā)展歷史

第一次記錄熒光現(xiàn)象的是16世紀西班牙的內(nèi)科醫(yī)生和植物學(xué)家N.Monardes，1575年他提到在含有一種稱為“LignumNephriticum”的木頭切片的水溶液中，呈現(xiàn)了極為可愛的天藍色。在17世紀，Boyle(1626—1691)和Newton(1624—1727)等著名科學(xué)家再次觀察到熒光現(xiàn)象。之后熒光就引起了許多科學(xué)家的研究興趣，熒光分析方法也越來越多的被應(yīng)用到生物和化學(xué)分析當中。

當然熒光分析方法的發(fā)展，與儀器應(yīng)用的發(fā)展是分不開的。總體來說，熒光光譜儀自問世以來經(jīng)過了三個階段的發(fā)展過程：

(1)手動式;

(2)自動掃描;

(3)微機化。

19世紀以前，熒光的觀察是靠肉眼進行的，直到1928年，才由Jette和West提出了第一臺光電熒光計。光電熒光計的靈敏度是有限的，1939年Zworykin和Rajchman發(fā)明光電倍增管以后，在增加靈敏度和容許使用分辨率更高的單色器等方面，是一個非常重要的階段。1943年Dutton和Bailey提出了一種熒光光譜的手工校正步驟，1948年由Studer推出了第一臺自動光譜校正裝置，到1952年才出現(xiàn)商品化的校正光譜儀器。

審核編輯黃宇