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S
i 表示，由此可推出，S
即为基态的单重态，S
1
为第一跃迁能级激发态的单重
态，S
2
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T
i 来表示，T
1
即为第一激发态中
的三重态，T
2
即为第二激发态中的三重态，以此类推。
分子跃迁至各个激发态中，状态不稳定，随时会释放出能量，释放能量的类型有两种：一种是辐射跃迁，另一种是非辐射跃迁，释放能量会回到稳定的基态。图1表示激发态的分子释放能量的过程。
图1 分子释放能量方式
分子的辐射跃迁过程
处于不稳定激发态的分子会跃迁至能量较低的能级，释放能量，如图2为激发和发射能级跃迁图。辐射跃迁的过程会发出荧光或磷光。
荧光过程（F）：当分子在激发态跃迁至此激发态的最低振动能级后，仍不稳定，继续跃迁至第一激发态的最低振动能级，并伴随着振动弛豫和能转换的发生。到达第一激发态的最低振动能级，进而再跃迁至基态，并伴随着能量辐射，此辐射光即为荧光。图2中F表示荧光辐射。由于分子在较高的能级跃迁至第一激发态的最低振动能级时，消耗能量，因此，分子跃迁至基态发出荧光，能量小于激发态的能量。荧光的发射波长大于荧光激发光的波长。
磷光过程（P）：如果分子在较高激发态释放能量跃迁至第一激发态的最低振动能级，并没有继续跃迁至基态的不同振动能级，而是系间跨越至此激发态的一个三重态，从三重态跃迁至基态的各个不同振动能级，发出磷光，如图2中的P 过程。由于系间跨越消耗一定的能量，因此磷光发出的能量要小于荧光发出的能量，磷光具有比荧光长的发射光谱。
分子的非辐射跃迁过程
处于不同激发态的分子，并不是所有的都进行辐射跃迁，有些过程属于非辐射跃迁，如：系间跨越、各个激发态之间的内转换与外转换、激发态内部的振动弛豫。
系间跨越（ISC ）：表示分子在激发态的单重态跃迁至此激发态相同能级的三
重态，发生的原因为电子的自旋角动量之和不等于0，系间跨越导致发射的荧光强度非常微弱。并不是所有的分子都会发生系间跨越，一些物质分子中含有质量较重的原子，或分子中含有顺磁性物质（如氧分子），容易发生系间跨越。图2中ISC 为系间跨越过程。
内转换（IC ）：表示分子从某一激发态的最低振动能级跃迁至下一个激发态
的最高振动能级，并释放能量的过程。由于跃迁前后的两个能级能量差别较小，因此内转换过程释放的能量较少，图2中IC 为内转换过程。
外转换：表示溶液中的溶质分子在运动过程中与其他物质碰撞，碰撞过程使
得溶质分子具有的能量降低，外转换出现于溶质分子由第一激发态的最低振动能级向基态的最高振动能级跃迁的过程，导致发射的荧光或磷光强度衰减或猝灭。
振动弛豫（VR ）：表示处于激发态的溶质分子，在运动过程中与其他介质的
分子相互碰撞，将能量传递给介质分子，并跃迁至相同激发态的最低振动能级。图2中VR 为振动弛豫过程。 S2
S1
S0V
A2A1F IC IC
IC IC ISC
ISC
P S0T1
T2
VR
VR
VR
VR
VR
图2 分子能级跃迁示意图
4 影响荧光强度的因素
分子内部因素对荧光强度的影响
有机物的种类繁多，并不是所有的有机物都具有光致荧光效应。具有发射荧
光特性的有机物，其分子结构比较特殊，在紫外-可见光范围内能够对激发光有
吸收作用，而且物质分子具有发射荧光的量子效率，即量子产率。
量子产率
荧光物质的量子产率表示其发射荧光的能力，分子的量子产率越高，发射荧
光的能力就越强。量子产率的定义为：在激发光作用下，物质发射荧光的光子数与所吸收的激发光的光子数之比ΦF ：
A
F F N N =Φ（1） 式中ΦF ——量子产率；
N F ——发射的荧光光子数；
N A ——吸收的激发光光子数。
分子在激发光的照射下，吸收光能量，跃迁至激发态，并回到基态发出荧光，分子回到基态的过程分为辐射跃迁和非辐射跃迁返回两种形式。用辐射跃迁和非辐射跃迁的分子数来表示荧光量子产率，可以表示为：
∑Φ+=K
k k F F F （2） 由式2可知，荧光的量子产率与分子的非辐射过程和辐射过程有关。当辐射
过程的荧光常数越大时，荧光量子产率越大；当非辐射过程的跃迁速率越大时，荧光量子产率越小。有光致荧光的原理可知，荧光量子产率总是小于1，物质的荧光量子产率越大，说明有更多的分子参与辐射跃迁，发出的荧光强度就越强。 分子结构
分子在基态吸收光能量，跃迁到激发态时，返回基态的形式有三种：辐射跃迁、非辐射跃迁以及光化学反应。这三种过程中，速率常数较大的途径起主要作用。当辐射跃迁中荧光发射阶段的速率常数大于另外两种途径时，物质分子发出的荧光强度比较大。分子发射荧光的强度与分子结构密切相关，主要体现在：
（1）分子的结构含有后共轭的双键。共轭组分越大，双键电子越容易被激发。绝大多数的荧光类物质都具有环状结构，荧光峰值与环的结构有关，环的结构越大，峰值越容易出现红移，荧光峰值也越高。当环的总数相同，但结构不同时，呈线性的环，分子的荧光峰值要大于呈非线性的。
（2）能产生荧光的物质分子结构为刚性平面结构。平面的结构有利于分子的稳
定性，不易于外界环境的其他分子发生碰撞，避免了荧光猝灭。
（3）荧光物质分子的结构中，取代基团为给电子取代基。这种结构有助于荧光峰值出现红移，使得荧光强度增强。
（4）分子的跃迁发生在紫外-可见光区，即为π→π*型跃迁，这种跃迁具有较高的荧光强度。
环境因素对荧光强度的影响
影响荧光强度的环境因素主要包括溶剂、PH 值和温度不同时的影响以及有序介质和测量激发光源的不同等等，具体影响及产生原因如下所述。
溶剂性质的影响
由于溶剂分子和溶质分子间存在静电作用，并且溶质分子具有不同的偶极、极化率，在混合溶液中荧光体分子与溶剂分子间的相互作用程度不同将会造成其光谱产生很大变化，即使光谱图像发生Stokes 位移。由于不同溶剂对荧光体的光谱图有着不同的影响，所以为了能够更好的实验检测，需要针对不同的被测物质选择适当的溶剂。
PH 值的影响
溶液酸碱性对荧光体荧光特性的影响主要是由于氢键造成的，当被测物是具有-H键或-OH键的有机物质时，在PH值不同时，-H键或-OH键会与其他分子发生反应形成复合物从而使荧光强度发生改变进而影响物质的荧光光谱。氢键的影响有两种情况：一种是吸收光谱和荧光光谱都受影响，这是因为氢键配合物的产生是在激发之前；另一种情况是只有荧光光谱受影响，这是因为氢键配合物的产生在激发之后。
温度的影响
通常情况下，溶液的荧光量子产率和荧光强度与温度的变化都成反比关系，这主要是由于溶液中介质的黏度的变化引起的，当温度升高时会引起黏度的减小从而造成溶液溶剂分子与周围环境发生碰撞的几率和频率变大，分子通过其他形式释放能量，这样产生的荧光效应就会变弱；随着温度的降低，溶液溶剂分子与周围环境发生碰撞的几率变小，分子能量以荧光形式释放的几率变大，此时荧光效应变强。所以在实验时，应当保持室内温度的恒定，使测量结果稳定。
有序介质的影响
常见的有序介质有表面活性剂或者环糊精溶液等等，将其加入到溶液当中后
将对物质的荧光特性产生非常明显的影响。表面活性剂两端的粒子性质截然不同，一端具有极强的亲水性，一端具有极强的厌水性，因此加入活性剂的溶液不管是水还是油性溶剂都能够降低表面张力和表面自由能，使溶质易溶于溶液。表面活性剂一般是非光活性物质，毒性小，价格便宜，实用方便。目前胶束溶液主要用来提高测定的灵敏度。环糊精与表面活性剂相似，其分子结构中存在一个亲水的外缘和一个疏水的空腔，空腔能够与许多有机物结合形成稳定性特别好的主客体包合物，使荧光强度增强，故其得到了广泛的应用。
激发光源的影响
激发光源对荧光光谱的影响作用主要是由激发光源的波长和强度不同所造
成的。由于物质对光的吸收具有选择性，当激发物质的激发波长发生细小改变时很可能引起荧光效率的巨大改变；而当激发光的能量大于某一临界值时，可能引起某些荧光物质发生的光化学反应如光解变化，化学变化一旦发生就是不可逆的，并且改变了分子的结构，所以荧光光谱也会随之改变，荧光强度随光照射时间增加而逐渐下降，尤其对于浓度非常小的溶液来说，光化学分解所造成的影响尤其严重尤其是有毒化合物发生光化学分解后的产物还是有毒的。因此，进行荧光测量时应当针对不同的被测物选择不同大小的狭缝来改变摄入的激发光强。 5 荧光强度与溶液浓度的关系
朗伯-比尔定律(Beer-Lambert law)，是光吸收的基本定律，也是利用光谱
进行物质浓度测量的理论基础，包括朗伯关系定律和比尔关系定律。
朗伯关系定律是对于物质对光的吸收程度和吸收介质厚度之间的关系的阐
述，即在激发光的波长和被测荧光体的浓度不变的情况下，光的吸收强度只与它 的光程长度成正比。比尔关系定律是指在介质厚度和激发光波长保持不变时，光的吸收强度与浓度成正比。
朗伯-比尔定律具体可表示为当一束单色光照射到吸收介质表面上，在通过
一定厚度的介质后，由于介质吸收了一部分光能，透射光的强度就要减弱。吸收介质的浓度愈大，介质的厚度愈大，则光强度的减弱愈显著，其数学表达式为：
cl t ε-I =I 100（3）
cl t ε-=I I =A )/lg(0（4）
式中，A 是吸光度；I t 、I 0为透射光和入射光强度；c 为吸光物质的浓度；ε为
摩尔吸光系数；l 为透射光程。
溶液的荧光发射强度是由荧光物质的荧光效率、溶液的吸光程度和液层厚度
共同决定的。但是朗伯-比尔定律并不适用于所有范围内浓度的测定，在特定频率特定光强的照射下，只有当溶液浓度很稀时，物质的浓度与其产生的荧光强度 才近似成正比关系，可以应用下面的朗伯-比尔定律的线性表达式：
kc cl c c =I =I ε?0303.2（5）
当εcl>时，则荧光强度与溶液的浓度不成线性关系，此时应该考虑幂级数
中的二次方甚至三次方等高次项。
这一现象主要是由于浓度效应造成的，而浓度效应除了受到内滤效应的影响
外，还受到激发态分子与其他状态分子形成的二聚合物或复合物有关，二聚合物 或复合物能够引起光谱的改变或强度的下降。
6 荧光分析方法分类及优点
同步荧光分析（Synchronous Fluorescence Analysis ）
与常用荧光测定方法最大的不同就是同步扫描激发和发射两个单色器的波
长，由测得荧光强度信号与对应的激发(发射)波长构成光谱图。根据激发和发射波长在荧光同步检测中保持关系的不同可以将同步荧光分析分为四种不同的类型，即恒波长同步、恒能量同步、可变角(或可变波长)同步和恒基体同步荧光法。除了较高的灵敏度外，同步荧光法的优点主要有简化谱图、窄化谱带、减少光谱重叠、提高选择性和减少散射干扰等等。
三维荧光光谱（Three Dimensional Fluorescence Spectrum ，TDFS ）
是一种新型的荧光分析技术，由于获取手段和视角不同，其具有不同的命名，常见的有三维荧光光谱、总发光光谱以及激发—发射矩阵和等高线光谱等等。与普通的荧光分析法的不同主要是其能够获得激发波长与发射波长同时变化时的荧光强度信息。
时间分辨荧光分析（Time-resolved Fluorescence Analysis）
是指在物质受激发后不是立即检测，而是过段时间后再荧光检测，这样就可检测出荧光寿命不同的物质，这主要是由于不同荧光物质的荧光寿命不同所造成的。利用脉冲法测量荧光寿命主要可用脉冲取样法和光子计数法两种，在适当的激发光源和检测系统中，可以得到在固定波长的荧光强度—时间曲线和在固定时间的荧光发射光谱，可以用来实现那些混合物中荧光光谱重叠严重但其荧光寿命差异明显的组分之间的辨别测定；可以消除杂质和背景荧光来提高信噪比，同时也用于溶剂弛豫时间测量和自由基的存在检测等方面。
导数荧光分析方法（The Derivative Fluorescence Analysis）
由于在室温条件下，矿物油光谱的谱带普遍较宽，在其混合物的光谱图中，导数光谱技术的引入可以很好地解决谱带具有严重的重叠现象的问题。导数光谱具有大大减小光谱干扰、增强特征光谱的精细结构的分辨能力和区分光谱的细微变化等优点，但同时也存在信噪比降低的缺点。导数光谱在进行定量测定时，其求值方法主要有基线法、峰距法和峰零法等等。
7 数据处理分析方法
主成分分析法（PCA）
是一种数学变换的方法, 它把给定的一组相关变量通过线性变换转成另一组不相关的变量，这些新的变量按照方差依次递减的顺序排列。在数学变换中保持变量的总方差不变，使第一变量具有最大的方差，称为第一主成分，第二变量的方差次大，并且和第一变量不相关，称为第二主成分，依次类推。
是希望用较少的变量去解释原来数据中的大部分变量，将许多相关性很高的变量转化成彼此相互独立或不相关的变量。通常是选出比原始变量个数少，能解释大部分数据中变量的几个新变量，即所谓主成分，并用以解释资料的综合性指标。由此可见，主成分分析实际上是一种降维方法。
BP神经网络算法
是一种按误差逆传播算法训练的多层前馈网络，BP网络能学习和存贮大量的输入-输出模式映射关系，而无需事前揭示描述这种映射关系的数学方程。它的学习规则是使用最速下降法，通过反向传播来不断调整网络的权值和阈值，使网络的误差平方和最小。BP神经网络模型拓扑结构包括输入层(input)、隐层
(hide layer)和输出层(output layer)。
逐步回归分析法
基本思想是将变量逐个引入模型，每引入一个解释变量后都要进行F检验，并对已经选入的解释变量逐个进行t检验，当原来引入的解释变量由于后面解释变量的引入变得不再显著时，则将其删除。以确保每次引入新的变量之前回归方程中只包含显著性变量。这是一个反复的过程，直到既没有显著的解释变量选入回归方程，也没有不显著的解释变量从回归方程中剔除为止。以保证最后所得到的解释变量集是最优的。
8 荧光法检测矿物油的可行性分析
由关于荧光产生机理的分析研究可知，荧光能否产生与物质分子的结构之间存在着密切的关系，即物质的分子结构决定着其产生的激发光谱、发射光谱以及相对应的荧光强度。结合前面内容，可知物质能否发出荧光和利用荧光来进行测
量必须满足以下条件：
第一，物质能够产生荧光，这要求物质发光内部要具有光吸收的结构，在受到光照射时可以吸收光能。通常情况下，能发出荧光的有机物主要是某种有机试剂或金属离子与脂肪族有机化合物之间形成的配合物或者是芳香族化合物等，这类化合物能够发出荧光主要是由于其吸光特性因其分子的价电子的重新排列(即跃迁)而得到了增强。
第二，较高的荧光量子产率，这是因为无法定量定性地对产率过低的荧光物质进行光谱分析。在已知的众多的有机物中，仅有一小部分具有较高的荧光产率。通过对其分子结构的分析可知，在具备下列分子结构特点时，物质才能发出强荧光。(1)具有大的共轭π键结构；(2)具有刚性的平面结构；(3)取代基团为供电子取代基；(4)具有较低的单线电子激发态S1为π*型。这样的分子结构有助于产生的较高荧光量子产率的主要解释如下。
(1)一般能够发生荧光的物质的分子都含有共轭双键π键体系。共轭键的存在能够增大荧光物质的摩尔吸光系数，使其分子更容易被激发从而发生荧光。而且在能够发出荧光的物质中大都含有芳环或杂环结构，芳环的存在是荧光发生红移的原因。
(2)当物质分子具有刚性平面结构时，分子之间的振动将会减小，使溶剂和
溶质分子之间的相互作用减小，可以减少激发态分子的非辐射跃迁几率，因而增加荧光产率。
(3)取代基有给电子基团和吸电子基团两种，给电子基团如-OH、-OR、-CN 等由于增强了电子的共轭程度可使荧光增强；吸电子基团如-COOH、-NO等可以减弱甚至猝灭荧光。所以取代基的性质不同对物质的荧光产率有着明显不同。
(4)第一电子激发态S
是π*型，不含杂质原子(N、O、S等)的有机荧光体
1
均属于这一类，由π到π*的跃迁属于电子的自旋允许跃迁，与其他跃迁类型的摩尔吸光系数相比，其摩尔吸光系数要大的多。
第三，有利的外部实验环境条件，知道不仅分子的结构能够影响物质分子荧光的产生和荧光量子产率的高低，外界工作条件如PH值、温度、溶剂的选择等等的改变都会导致荧光体的分子结构和荧光特性的变化。
而要研究的矿物油恰恰满足以上要求，即矿物油主要是包括碳氢元素形成的烃类和非烃类构成，其中在能够产生荧光的物质中，共轭双键化合物和芳香族化合物占有主导地位，这些化合物都具有不饱和π键结构，具有很强的荧光特性。并且针对于本文要检测研究的汽煤柴三种矿物油来说，它们本身在组成上含有的C原子多少就不同，即具有芳环或者杂环的个数有着明显的区别，即在激发光源相同的情况下，矿物油的荧光光谱的荧光强度及波形形状等荧光特性都是因油种的不同而有明显差异，这就是矿物油能够进行荧光测量的理论依据。
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S i 表示，由此可推出，S 即为基态的单重态，S 1 为第一跃迁能级激发态的单重 态，S 2 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T i 来表示，T 1 即为第一激发态中 的三重态，T 2 即为第二激发态中的三重态，以此类推。
紫外可见吸收光谱一紫外吸收光谱分析 基于物质对200-800nm光谱区辐射的吸收特性而建立起来的分析测定方法称为紫外-可见吸收光谱法或紫外-可见分光光度法。它属于分子吸收光谱，是由于分子内电子跃迁而产生的光谱。 紫外光谱的产生 物质分子的能量具有量子化的特征(即物质分子的能量具有不连续的特征) 。一个分子有一系列能级，其中包括许多电子能级，分子振动能级以及分子转动能级。分子吸收特定的波长的光而产生吸收光谱 分子的紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的，从化学键的性质上考虑，与电子光谱有关的主要是三种电子： (1)形成单键的c电子；(2)形成双键的n电子；(3) 分子中非键电子即n电子。 化合物不同，所含的价电子类型不同，所产生的电子跃迁类型不同，根据分子轨道理论，分子中这三种电子能级的高低次序大致是： (c)v(n)v( n) v(n * )v( c * ) c，冗是成键轨道，n是非键轨道， c* , n *是反键轨道 由于电子能级间跃迁的同时总伴随有振动和转动能级间的跃迁。即电子光谱中总包含 有振动能级和转动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带。
紫外光谱的表示方法
紫外光谱图是由横坐标、纵坐标和吸收曲线组成的 横坐标表示吸收光的波长，用nm （纳米）为单位。 纵坐标表示吸收光的吸收强度，可以用 A （吸光度）、T （透射比或透光率或透过率）、 1-T （吸收率）、?（吸收系数）中的任何一个来表示。 吸收曲线表示化合物的紫外吸收情况。曲线最大吸收峰的横坐标为该吸收峰的位置, 纵坐标为它的吸收强度。 250 A /nm 翠腔的紫外光谨图 四、紫外光 谱中常用的几个术语 1. 发色基团和助色基团 发色基团：是能导致化合物在紫外及可见光区产 生吸收的基团，不论是否显示颜色 都称为发色基团。一般不饱和的基团都是发色基团（ C=C C=O N=N 、三键、苯环等） 200 300
第十二章荧光分析法（药学） 一、A型题 1.若需测定生物试样中的微量氨基酸应选用下述哪种分析方法（）。 A、荧光光度法 B、磷光光度法 C、化学发光法 D、X荧光光谱法 E、原子荧光光谱法 答案：A 2.分子荧光分析比紫外-可见分光光度法选择性高的原因是（）。 A、分子荧光光谱为线状光谱，而分子吸收光谱为带状光谱 B、能发射荧光的物质比较少 C、荧光波长比相应的吸收波长稍长 D、荧光光度计有两个单色器，可以更好地消除组分间的相互干扰 E、分子荧光分析线性范围更宽 答案：B 3荧光量子效率是指（）。 A、荧光强度与吸收光强度之比 B、发射荧光的量子数与吸收激发光的量子数之比 C、发射荧光的分子数与物质的总分子数之比 D、激发态的分子数与基态的分子数之比 E、物质的总分子数与吸收激发光的分子数之比 答案：B 4.激发光波长和强度固定后，荧光强度与荧光波长的关系曲线称为（）。 A、吸收光谱 B、激发光谱
C、荧光光谱 D、工作曲线 E、标准工作曲线 答案：C 5.荧光波长固定后，荧光强度与激发光波长的关系曲线称为（）。 A、吸收光谱 B、激发光谱 C、荧光光谱 D、工作曲线 E、标准工作曲线 答案：B 6.一种物质能否发出荧光主要取决于（）。 A、分子结构 B、激发光的波长 C、温度 D、溶剂的极性 E、激发光的强度 答案：A 7.下列结构中荧光效率最高的物质是（）。 A、苯酚 B、苯 C、硝基苯 D、苯甲酸 E、碘苯 答案：A
8.下列因素会导致荧光效率下降的有（）。 A、激发光强度下降 B、溶剂极性变小 C、温度下降 D、溶剂中含有卤素离子 E、激发光强度增大 答案：D 9.为使荧光强度和荧光物质溶液的浓度成正比，必须使（）。 A、激发光足够强 B、吸光系数足够大 C、试液浓度足够稀 D、仪器灵敏度足够高 E、仪器选择性足够好 答案：C 10.在测定物质的荧光强度时，荧光标准溶液的作用是（）。 A、用做调整仪器的零点 B、用做参比溶液 C、用做定量标准 D、用做荧光测定的标度 E、以上都不是 答案：D 11.荧光分光光度计与分光光度计的主要区别在于（）。 A、光源 B、光路 C、单色器 D、检测器
分子荧光分析法基本原理 一. 分子荧光的发生过程 （一）分子的激发态——单线激发态和三线激发态 大多数分子含有偶数电子，在基态时，这些电子成对地存在于各个原子或分子轨道中，成对自旋，方向相反，电子净自旋等于零：S=?+(-?)=0，其多重性M=2S+1=1 (M 为磁量子数)，因此，分子是抗（反）磁性的，其能级不受外界磁场影响而分裂，称“单线态”； 图1 单线基态（A）、单线激发态（B）和三线激发态（C） 当基态分子的一个成对电子吸收光辐射后，被激发跃迁到能量较高的轨道上，通常它的自旋方向不改变，即 ?S=0，则激发态仍是单线态，即“单线(重)激发态”； 如果电子在跃迁过程中，还伴随着自旋方向的改变，这时便具有两个自旋不配对的电子，电子净自旋不等于零，而等于1： S=1/2+1/2=1 其多重性： M=2S+1=3 即分子在磁场中受到影响而产生能级分裂，这种受激态称为“三线(重)激发态”； “三线激发态” 比“单线激发态” 能量稍低。但由于电子自旋方向的改变在光谱学上一般是禁阻的，即跃迁几率非常小，只相当于单线态→单线态过程的 10-6~10-7。 （二）分子去活化过程及荧光的发生： （一个分子的外层电子能级包括S0（基态）和各激发态S1，S2，…..，T1…..，每个电子能级又包括一系列能量非常接近的振动能级） 处于激发态的分子不稳定，在较短的时间内可通过不同途径释放多余的能量（辐射或非辐射跃迁）回到激态，这个过程称为“去活化过程”，这些途径为： 1. 振动弛豫：在溶液中，处于激发态的溶质分子与溶剂分子间发生碰撞，把一部分能量以热的形式迅速传递给溶剂分子（环境），在10-11~10-13 秒时间回到同一电子激发态的最低振动能级，这一过程称为振动弛豫。
荧光分析法测定维生素B2 一、实验目的 1.学习与掌握荧光光度分析法测定维生素B2的基本原理与方法; 2.熟悉荧光分光光度计的结构及使用方法; 3、学习掌握固体及液体试样的荧光测试方法。 二、实验原理 当用一种波长的光照射某种物质时,这种物质会在极短的时间内,发射出一种比照射光波长较长的光,这种发射出来的光就叫做荧光。当照射光停止照射时,荧光也随之很快地消失。利用某些物质被紫外光照射后所产生的、能够反映出该物质特性的荧光,以进行该物质的定性分析与定量分析,称为荧光分析。 实验证明,荧光通常发生于具有刚性平面的л-电子共轭体系分子中。随着л-电子共轭度与分子平面度的增大,荧光也就越容易产生。因此几乎所有对分析化学有用的荧光体系都含有一个以上的芳香基团,芳环数越多,荧光愈强。能发荧光的纯无机物很少,通常就是利用有机配位体与金属离子形成荧光络合物进行无机离子的分析。 图1.荧光分光光度计的结构原理图
荧光分光光度计工作原理(图1)可简述为:光源发出的光束经激发单色器色散,提取所需波长单色光照射于样品上,由样品发出的荧光经发射单色器色散后照射于检测器上,检测器把荧光强度信号转变为电信号并经放大器放大后,由信号显示系统显示或者记录。 荧光光谱包括激发光谱与发射光谱两种。激发光谱就是就是指发射单色器波长固定,而激发单色器进行波长扫描所得到的荧光强度随激发光波长变化的曲线。荧光发射光谱就是指激发单色器波长固定,发射单色器进行波长扫描所得到的荧光强度随发射光波长变化的曲线。一般所说的荧光光谱实际上仅指荧光发射光谱。这一光谱为分析指出了最佳的发射波长。 荧光定性定量分析与紫外可见吸收光谱法相似。定性时,就是将实验测得样品的荧光激发光谱与荧光发射光谱与标准荧光光谱图进行比较来鉴定样品成分,一般荧光定性的依据就是荧光光谱峰的个数、位置、相对强度及轮廓。 定量分析时,一般以激发光谱最大峰值波长为激发光波长,以荧光发射光谱最大峰值波长为发射波长,测量样品的荧光强度。对同一物质而言,荧光强度F 与该物质的浓度c 有以下的关系: F = 2、303Фf I0 a b c ⑴ Фf－荧光过程的量子效率; a－荧光分子的吸收系数; I0－入射光强度; b－试液的吸收光程。 在I0 与b 不变时,2、303Фf I0 a b为常数,则⑴式可以表示为 F＝Kc ⑵ ⑵即可作为荧光定量检测的依据。 图2 VB2的结构式
荧光分析法在生物领域的应用于发展摘要：本文对荧光分析法在检测细胞活性，测定生物样品，推断生物成虫日龄，研究生 物群落动态的应用与进展进行了综述与分析。并就其包含的不同方法进行一一介绍，展望了荧光分析法技术在生物领域中的应用前景。 关键词:荧光分析法生物领域应用发展 引言：利用某些物质被紫外光照射后所发生的能反映出该物质特性的荧光，可以进行定性或定量分析的方法。当照射停止后，如化合物的发射在10-9秒钟内停止，则称荧光超过此限度即称为磷光。特点：灵敏度更高10-10-10-12g/ml，应用不如UV广泛。SO2分子受特定光照射后处于激发态的SO2分子返回基态时发出荧光, 其荧光强度与SO2呈线性关系, 从而可测出气体浓度。当检测仪器系统确定后，荧光总光强I与SO2浓度的之间的关系可表示为：I=KC 在稳定的条件下，这些参数也随之确定，k可视为常数。因此，式I=kC 表示的紫外荧光光强I与样气的浓度C成线性关系。这是紫外荧光法进行定量检测的重要依据。 荧光色谱法相关内容 1.荧光色谱法的近期发展状况 （1）近10年来,由于微量分析的需要迅速增加,灵敏度高选择性强的荧光分析法日益受到重视。有关文献数量猛增,内容也从一般仪器及分析方法介绍发展到高精度、高灵敏度、自动化、多用途的新仪器新技术研究。荧光分析对象从以无机样品为主发展到以有机及生化样品为主,并从成分分析向化学结构、化学形式、微观分析、空间分布等状态分析发展,应用遍及各个领域。荧光光谱图册也陆续出版,美国费城Sadtler研究实验室自1974年起出版标准荧光光谱图及各专用荧光光谱图(如药物)。荧光分析法的应用范围与发射光谱法、火焰光度法、质谱法等相仿,成为一种重要的仪器分析方法。 （2）荧光分析法在纳米生物分析中的应用巨大。纳米荧光探针、纳米生物传感器等纳米生物分析材料器件的特性及其在生物分析中的应用。对发光量子点、复合型荧光纳米粒子和具有光学活性的金属纳米粒子作为生物分子的标记探针取得了成果。 2.荧光分析法基本原理分子角度 分子的激发态，单线激发态和三线激发态 大多数分子含有偶数电子，在基态时，这些电子成对地存在于各个原子或分子轨道中，成对自旋，方向相反，电子净自旋等于零：S=?+(-?)=0，其多重性M=2S+1=1 (M 为磁量子数)，因此，分子是抗（反）磁性的，其能级不受外界磁场影响而分裂，称“单线态”
紫外可见吸收光谱 一紫外吸收光谱分析 基于物质对200-800nm光谱区辐射的吸收特性而建立起来的分析测定方法称为紫外-可见吸收光谱法或紫外-可见分光光度法。它属于分子吸收光谱,就是由于分子内电子跃迁而产生的光谱。 二紫外光谱的产生 物质分子的能量具有量子化的特征(即物质分子的能量具有不连续的特征)。一个分子有一系列能级,其中包括许多电子能级,分子振动能级以及分子转动能级。分子吸收特定的波长的光而产生吸收光谱分子的紫外吸收光谱就是由于分子中价电子的跃迁而产生的,从化学键的性质上考虑,与电子光谱有关的主要就是三种电子: (1)形成单键的σ电子;(2)形成双键的π电子;(3) 分子中非键电子即n电子。 化合物不同,所含的价电子类型不同,所产生的电子跃迁类型不同,根据分子轨道理论,分子中这三种电子能级的高低次序大致就是: (σ)＜(π)＜(n)＜(π*)＜( σ* ) σ,π就是成键轨道,n 就是非键轨道,σ* ,π* 就是反键轨道 由于电子能级间跃迁的同时总伴随有振动与转动能级间的跃迁。即电子光谱中总包含有振动能级与转动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带。 二紫外光谱的表示方法 紫外光谱图就是由横坐标、纵坐标与吸收曲线组成的。 横坐标表示吸收光的波长,用nm(纳米)为单位。
纵坐标表示吸收光的吸收强度,可以用A(吸光度)、T(透射比或透光率或透过率)、1-T(吸收率)、 (吸收系数) 中的任何一个来表示。 吸收曲线表示化合物的紫外吸收情况。曲线最大吸收峰的横坐标为该吸收峰的位置,纵坐标为它的吸收强度。 四、紫外光谱中常用的几个术语
1、发色基团与助色基团 发色基团:就是能导致化合物在紫外及可见光区产生吸收的基团,不论就是否显示颜色都称为发色基团。一般不饱与的基团都就是发色基团(C=C、C=O、N=N 、三键、苯环等) 助色基团:指那些本身不会使化合物分子产生颜色或者在紫外及可见光区不产生吸收的一些基团,但这些基团与发色基团相连时却能使发色基团的吸收带波长移向长波,同时使吸收强度增加。助色基团通常就是由含有孤对电子的元素所组成(-NH2, -NR2, -OH , -OR , -Cl等),这些基团借助P-π共轭使发色基团增加共轭程度,从而使电子跃迁的能量下降。 2.红移、蓝移、增色效应与减色效应 由于有机化合物分子中引入了助色基团或其她发色基团而产生结构的改变、或者由于溶剂的影响使其紫外吸收带的最大吸收波长向长波方向移动的现象称为红移。与此相反,如果吸收带的最大吸收波长向短波方向移动,则称为蓝移。 由于化合物分子结构中引入取代基或受溶剂的影响,使吸收带的强度即摩尔吸光系数增大或减少的现象称为增色效应或减色效应、分子荧光分析法 一、荧光的产生 物质分子的能级包括一系列电子能级、振动能级与转动能级。分子吸收能量后,从基态最低振动能级跃迁到第一电子激发态或更高电子激发态的不同振动能级(这一过程速度很快,大约10-15s),成为激发单重
X射线荧光光谱分析 X射线是一种电磁辐射，其波长介于紫外线和γ射线之间。它的波长没有一个严格的界限，一般来说是指波长为0.001-50nm的电磁辐射。对分析化学家来说，最感兴趣的波段是0.01-24nm，0.01nm左右是超铀元素的K系谱线，24nm则是最轻元素Li的K系谱线。1923年赫维西(Hevesy, G. Von)提出了应用X射线荧光光谱进行定量分析，但由于受到当时探测技术水平的限制，该法并未得到实际应用，直到20世纪40年代后期，随着X射线管、分光技术和半导体探测器技术的改进，X荧光分析才开始进入蓬勃发展的时期，成为一种极为重要的分析手段。 1.1 X射线荧光光谱分析的基本原理 当能量高于原子内层电子结合能的高能X射线与原子发生碰撞时，驱逐一个内层电子而出现一个空穴，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出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，所逐出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，而是以辐射形式放出，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1-1给出了X射线荧光和俄歇电子产生过程示意图。
K层电子被逐出后,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Kα射线,由M层跃迁到K层辐射的X射线叫Kβ射线……。同样,L层电子被逐出可以产生L系辐射(见图1-2)。
实验荧光光谱分析 一、实验目的与要求： 1. 了解荧光分光光度计的构造和各组成部分的作用； 2. 掌握荧光分光光度计的工作原理； 3. 掌握激发光谱、发射光谱及余辉衰减曲线的测试方法。 二、基本概念 1. 发射光谱 是指发光的能量按波长或频率的分布。通常实验测量的是发光的相对能量。发射光谱中，横坐标为波长（或频率），纵坐标为发光相对强度。 发射光谱常分为带谱和线谱，有时也会出现既有带谱、又有线谱的情况。 2. 激发光谱 是指发光的某一谱线或谱带的强度随激发光波长（或频率）变化的曲线。横坐标为激发光波长，纵坐标为发光相对强度。 激发光谱反映不同波长的光激发材料产生发光的效果。即表示发光的某一谱线或谱带可以被什么波长的光激发、激发的本领是高还是低；也表示用不同波长的光激发材料时，使材料发出某一波长光的效率。 3. 余辉衰减曲线 是指激发停止后发光强度随时间变化的曲线。横坐标为时间，纵坐标为发光强度（或相对发光强度）。 三、测试仪器 激发光谱、发射光谱及余辉衰减曲线的测试采用日本岛津RF-5301PC型荧光分光光度计。 从150W氙灯光源发出的紫外和可见光经过激发单色器分光后，再经分束器照到样品表面，样品受到该激发光照射后发出的荧光经发射单色器分光，再经荧光端光电倍增管倍增后由探测器接收。另有一个光电倍增管位于监测端，用以倍增激发单色器分出的经分束后的激发光。 光源发出的紫外-可见光或者红外光经过激发单色器分光后，照到荧光池中的被测样品上，样品受到该激发光照射后发出的荧光经发射单色器分光，由光电倍增管转换成相应电信号，再经放大器放大反馈进入A/D转换单元，将模拟电信号转换成相应数字信号，并通过显示器或打印机显示和记录被测样品谱图。 四、样品制备 液体试样
荧光分析法在生物领域的应用与进展 班级：姓名：学号： 摘要：本文综述了荧光分析法在生物领域的研究进展，其中包括检测细胞活性，测定生物样品，研究生物群落动态，研究蛋白质、核酸等生物大分子与药物小分子的相互作用等，并展望了荧光分析法在生物领域的应用前景。 关键词：荧光分析法研究进展应用发展前景 0.引言 分子受光子激发后，由第一电子激发单重态回到基态的任一振动能级伴随的光辐射称为分子荧光。利用某些物质被紫外光照射后所发生的能反映出该物质特性的荧光，可以进行定性或定量分析的方法。它有如下特点：灵敏度高，选择性优于吸收光谱法，试样量小，操作简便，发光检测的灵敏度高，发光参数多。正是因为这些优点，荧光分析法在生物领域内获得了广泛的应用。 1.荧光分析法的发展状况 1.1近十年发展状况 近10年来，由于微量分析的需要迅速增加，灵敏度高选择性强的荧光分析法日益受到重视。有关文献数量猛增，内容也从一般仪器及分析方法介绍发展到高精度、高灵敏度、自动化、多用途的新仪器新技术研究。荧光分析对象从以无机样品为主发展到以有机及生化样品为主,并从成分分析向化学结构、化学形式、微观分析、空间分布等状态分析发展，应用遍及各个领域。荧光分析法的应用范围与发射光谱法、火焰光度法、质谱法等相仿，成为一种重要的仪器分析方法。 1.2荧光分析法在药物分析中被广泛应用 荧光分析法以其灵敏度高、选择性好、操作简便等优点受到分析工作者的青睐，将荧光分析法应用于药物分析，已在药物有效成分分析鉴定、药物代谢动力学研究、临床药物与药效分析等方面取得长足发展，并广泛应用于生化分析、生物医学等领域的痕量分析。 常规荧光分析法最早被应用与分析抗疟疾药物奎宁，随着荧光分析法的发展，其应用范围日益扩大，被广泛用于抗菌素药物、止痛药、镇静剂、止血药等的分析。由于自身具有发射荧光特性的物质相对较少，并且受到拉曼峰和散射光等背景的干扰，常规荧光分析法在药物分析中的应用受到限制。为使荧光
荧光分析法在药物分析中的应用The Application of Fluorimetry in Pharmaceutical Analysis 摘要 药物分析主要应用在药物的质量控制、新药研究、药物代谢、体内药物分析等方面。荧光分析法以其灵敏度高、选择性好、方法简便、重现性好、取样量少、仪器设备简单且不昂贵等特点,近年来被广泛地运用于各种药物制剂和生物体液中的药物分析工作中.本文对荧光分析法在药物分析中的应用现状及其进展进行了综述。 关键词药物分析；荧光分析法 ABSTRACT Pharmaceutical analysis mainly used in the quality control, research, metabolism, and drug analysis in vivo. Fluorescence analysis method with its high sensitivity, good selectivity, simple method, equipment simple and inexpensive, in recent years is widely used in various pharmaceutical formulations and biological fluids works. In this paper, we will illustrate the progress of the fluorescence analysis and the application of the method in pharmaceutical analysis. Key word: Pharmaceutical analysis, Fluorescence analysis
荧光分析法的特点及在环境分析中的应用 摘要：论文综述了荧光分析法的特点及在环境分析中的应用。重点分析了荧光分析法的原理、特点，以及常用的荧光分析法的讨论。分析了荧光分析法在环境监测中的应用，测定范围和发展情况。 关键词：荧光分析；环境分析；应用 1.引言 环境中分析、监测的对象往往是微量、超微量的物质，有很多还具有时间性和空间性，因此对分析技术要求越来越高。荧光分析法和分光光度法以其灵敏度高、检测限低、准确性好等优点在近年来得到了迅速发展。荧光分子探针的设计合成以及荧光分析法在环境分析化学中的应用是方兴未艾的研究方向[1]。 分子荧光分析具有检测限低，灵敏度高，选择性好，取样量少，方法简捷快速等特点，是一种重要的光谱化学分析手段，其中荧光分子探针检测技术在环境分析化学中占有重要的地位[2]。因此，在对环境的分析中，荧光分析法应用非常广泛，从天然水、饮用水到废水、污水；从土壤、大气到动植物；从人的头发、骨骼、血液到内脏等各个器官，涉及到的样品和应用范围几乎无所不有[3]。 2.荧光分析法的原理和特点 2.1.荧光分析法 2.1.1荧光及荧光分析 荧光是荧光化合物在受到紫外光、电和化学等能量激发后，电子从基态跃迁到激发态，然后通过辐射衰变释放出光子而回复到基态，即产生荧光。这些物质会在极短的时间内(8-10秒)发射出各种颜色和不同强度的可见光，而当紫外光停止照射时，所发射的光线也随之很快地消失。 荧光分析是指利用某些物质在紫外光照射下产生荧光的特性及其强度进行物质的定性和定量的分析的方法。1852年G.G.斯托克斯(G.G.Strokes)发现荧光，真正的荧光光谱测量则始于本世纪60年代。 2.1.2荧光激发光谱和发射光谱 荧光是一种光致发光现象，由于分子对光的选择性吸收，不同波长的入射光便具有不同的激发效率。如果固定荧光的发射波长不断改变激发光的波长，并记
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。 3.1 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 o 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+仁1,电子所处的激发态为单重态，用S i 表示，由此可推出，S0 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+仁3,电子在激发态中位于第三振动能级，称为三重态，用T i 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。 分子跃迁至各个激发态中，状态不稳定，随时会释放出能量，释放能量的类型有两种：一种是辐射跃迁，另一种是非辐射跃迁，释放能量会回到稳定的基态。
X荧光光谱仪的原理结构及应用 【摘要】X荧光分析是一种快速、无损、多元素同时测定的分析技术，已广泛应用于材料、冶金、地质、生物医学、环境监测、天体物理、文物考古、刑事侦察、工业生产等诸多领域，可为相关生产企业提供一种可行的、低成本的、及时的检测、筛选和控制有害元素含量的有效途径。本文就X荧光光谱仪的工作原理及其应用做简单阐述。 【关键词】X荧光；光谱仪；原理；应用 一、X荧光的基本原理： 当一束高能粒子与原子相互作用时，如果其能量大于或等于原子某一轨道电子的结合能，将该轨道电子逐出，对应的形成一个空穴，使原子处于激发状态。此后在很短时间内，由于激发态不稳定，外层电子向空穴跃迁使原子恢复到平衡态，以降低原子能级。当较外层的电子跃迁（符合量子力学理论）至内层空穴所释放的能量以辐射的形式放出，便产生了X荧光。X荧光的能量与入射的能量无关，它只等于原子两能级之间的能量差。由于能量差完全由该元素原子的壳层电子能级决定，故称之为该元素的特征X射线，也称荧光X射线或X荧光。 X荧光光谱法就是由X射线光管发生的一次X射线激发样品，试样可以被激发出各种波长的特征X射线荧光，需要把混合的X射线按波长（或能量）分开，分别测量不同波长（或能量）的X射线的强度，以进行定性和定量分析的方法。该方法是一种非破坏性的仪器分析方法，常用的有能量色散型和波长色散型两种类型。广泛应用于钢铁、铁矿石、炉渣、石灰石、萤石、耐火材料、地质等行业的多种元素的测定。下面我以波长色散型X射线光谱仪为例讲一下它的原理及构造。 二、X荧光光谱仪的原理与仪器构造： 使用X荧光光谱法的仪器叫X射线荧光光谱仪。X荧光光谱仪是一种相对测量仪器，它是通过测量一定数量已知结果的标准样品，建立相应的正确的数学模型后，才能得到准确分析结果的测量。建立正确的数学模型必须依靠一组好的标样，代表性好，有一定的跨度范围，有准确的结果。 1、激发光源—X射线管 X光管可以分成端窗和侧窗二种，但是近代X光荧光光谱仪几乎都只采用端窗一种类型，因为它能接近试样安放，有利于提高测定灵敏度。 如图：管体内为高度真空。管内有阳极，阴极，灯丝，冷却水管，X射线出射窗（铍窗）；尾部有高压电缆接头，冷却水接口和灯丝电缆；头部为X射线出射窗口。
第十七章荧光光谱分析 当紫外线照射到某些物质的时候，这些物质会发射出各种颜色和不同强度的可见光，而当紫外线停止照射时，所发射的光线也随之很快地消失，这种光线被称为荧光。 西班牙的内科医生和植物学家于1575年第一次记录了荧光现象。17世纪，Boyle和Newton等著名科学家再次观察到荧光现象。17世纪和18世纪，又陆续发现了其它一些发荧光的材料和溶液，但是在荧光现象的解释方面却没有什么进展。1852年，Stokes在考察奎宁和叶绿素的荧光时，用分光计观察到其荧光的波长比入射光的波长稍长，才判明这种现象是这些物质在吸收光能后重新发射不同波长的光，而不是由光的漫射所引起的，从而导入了荧光是光发射的概念。同时，他由发荧光的矿物“萤石”推演而提出“荧光”这一术语。1867年，Coppelsroder进行了历史上首次的荧光分析工作，应用铝-桑色素配合物的荧光进行铝的测定。1880年，Liebeman提出了最早的关于荧光与化学结构关系的经验法则。到19世纪末，人们已经知道了600种以上的荧光化合物。20世纪以来，荧光现象被研究得更多了。例如，1905年Wood发现了共振荧光；1914年Frank 和Hertz利用电子冲击发光进行定量研究；1922年Frank和Cario发现了增感应光；1924年Wawillow进行了荧光产率的绝对测定；1926年Gaviola进行了荧光寿命的直接测定等。 荧光分析方法的发展离不开仪器应用的发展。19世纪以前，荧光的观察是靠肉眼进行的，直到1928年，才由Jette和West研制出第一台光电荧光计。早期的光电荧光计的灵敏度是有限的，1939年Zworykin和Rajchman发明光电倍增管以后，在增加灵敏度和容许使用分辨率更高的单色器等方面，是一个非常重要的阶段。1943年Dutton和Bailey提出了一种荧光光谱的手工校正步骤，1948年由Studer推出了第一台自动光谱校正装置，到1952年才出现商品化的校正光谱仪器。 荧光光谱分析法除了可以用作组分的定性检测和定量测定的手段之外，还被广泛地作为一种表征技术应用于表征所研究体系的物理、化学性质及其变化情况。例如，在生命科学领域的研究中，人们经常可以利用荧光检测的手段，通过检测某种荧光特定参数（如荧光的波长、强度、偏振和寿命）的变化情况来表征生物大分子在性质和构象上的变化。 很多化合物由于本身具有大的共轭体系和刚性的平面结构，因而具有能发射荧光的内在本质，我们称这些化合物为荧光化合物。在某些所要研究的体系中，由于体系自身含有这种荧光团而具有内源荧光，人们就可以利用其内源荧光，通过检测某种荧光特性参数的变化，对该体系的某些性质加以研究。但是，如果所要研究的体系本身不含有荧光团而不具有内源荧光，或者其内源性质很弱，这时候就必须在体系中外加一种荧光化合物即所谓荧光探针，再通过测量荧光探针的荧光特性的变化来对该体系加以研究。例如，如果我们要检测体系的极性，便可以将对极性敏感的荧光探针加入到体系中，然后通过对荧光探针的荧光特性的检测，求得体系的极性，或通过探针的荧光特性的变化来表征体系的极性的变化情况。 荧光分析法之所以发展如此迅速，应用日益广泛，其原因之一是荧光分析法具
荧光分析法在药物分析中的应用 【摘要】文章首先以胶束增敏荧光分析法以及同步荧光光谱法为例分析了荧光分析法在药物分析中的应用，然后分析了荧光分析法在药物分析中的应用进展，其中主要介绍了化学计量方法以及色谱-荧光联用技术这两种新型荧光分析法，然后在此基础上预测了荧光分析法未来的发展方向。 【关键词】荧光分析法；应用；药物分析；检测 药物分析是分析化学和药物化学的结合，主要分析化学原理、技术以及方法在生命科学以及药学研究中的具体应用。常见的药物分析法包括滴定分析法、重量分析法、电化学分析法、光化学分析法、以及色谱分析法等。其中光化学分析法又包括可见分光光度法、原子吸收光谱法以及荧光光谱法等。荧光分析法指的是利用物质的荧光特性来定性以及定量分析物质样品的方法，其具有选择性高、灵敏度高、检测限低以及信息量丰富等优点。由于很多有机药物分析都具有特征性的荧光光谱，因此在药物分析中得到了广泛应用，目前的主要应用方向有药物代谢动力学研究、药效分析、药物有效成分分析鉴定以及临床药理等。将荧光分析法应用到药物分析中具有很大的优越性，可以有效检测出药物的各项性质。 1.荧光分析法在药物分析中的应用 1.1胶束增敏荧光分析法 胶束增敏荧光分析法的基本原理如下：主客观分子的结构特征、表面电荷以及温度等所形成的微观环境有利于形成胶束，其降低了荧光分子非辐射过程的速率，但是速度常数不会发生变化，因此量子效率就会随之增加，客体分子吸附、穿入以及包络在胶束外，限制其行动。因此，客体分子的摩尔光系数以及有效吸光面积都会增加，激发态获得保护，荧光增强。胶束增敏荧光分析法利用这一点让荧光分子和表面活性剂在溶液中缔合，然后利用专属性荧光基团以及溶液化学等方法来改进荧光法专属性以及检测精度的分析法，具有操作简便、灵敏度高以及选择性好等优点，主要用来测定药物中氟罗沙星的含量。 1.2同步荧光光谱法 同步荧光法按照扫描方式的不同可以分为可变角法、恒能量法、恒基本法和横波长法，本文主要以恒波长法为例进行分析。 恒波长同步荧光分析法指的是在扫描过程中保持发射波长和激发波长固定间距的分析方法。该方法的使用需要注意波长间距△λ的选择，因为它会直接影响到荧光光谱的宽带、形状以及信号强度，继而对药物分析的结果造成影响。该方法主要用于测定多组分多环芳烃，这是因为多环芳烃的性质比较相似，各种化合物的发射和激发光谱会出现严重的光谱重叠现象，使用经典荧光法很难将混合物区分开来。而恒波长同步荧光分析法具有灵敏度高、干扰少等优点，用来测定
@ 激发光谱与发射光谱原理及应用 （一）实验目的与要求 目的：1、了解激发光谱与发射光谱在物质定性及定量分析中的原理和方法 2、学习荧光光度计的使用方法 要求：1、掌握激发光谱与发射光谱测定的原理； 2、理解激发光谱与发射光谱在物质定性及定量分析中的基本应用； 3、了解荧光光光度计的基本组成，各部件的作用； 4、学习利用Origin软件处理实验数据。 、 （二）实验原理 利用某些物质受光照射时所发生的荧光的特性和强度，进行物质的定性分析或定量分析的方法，称为荧光光谱分析。当物质吸收了特征频率的光子，就由原来的基态能级跃迁至电子激发态的各个不同振动能级。激发态分子经与周围分子撞击而消耗了部分能量，迅速下降至第一电子激发态的最低振动能级，并停留约10-9秒之后，直接以光的形式释放出多余的能量，下降至电子基态的各个不同振动能级，此时所发射的光即是荧光。产生荧光的第一个必要条件是该物质的分子必须具有能吸收激发光的结构，通常是共轭双键结构；第二个条件是该分子必须具有一定程度的荧光效率，即荧光物质吸光后所发射的荧光量子数与吸收的激发光的量子数的比值。使激发光的波长和强度保持不变，而让荧光物质所发生的荧光通过发射单色器照射于检测器上,调节发射单色器至各种不同波长处,由检测器测出相应的荧光强度，然后以荧光波长为横坐标，以荧光强度为纵坐标作图，即为荧光光谱，又称荧光发射光谱。荧光发射光谱反映物质下能级的信息。让不同波长的激发光激发荧光物质使之发生荧光，而让荧光以固定的发射波长照射到检测器上，然后以激发光波长为横坐标，以荧光强度为纵坐标，所绘制的图即为荧光激发光谱，又称激发光谱。荧光激发光谱反映物质上能级的信息。 紫外－可见光区荧光的产生，是由第一电子激发态的最低振动能级跃迁至电子基态的各个不同振动能级所致，而与荧光物质分子被激发至哪一个能级无关。因此，荧光光谱的形状与激发光的波长无关。
X荧光光谱仪主要使用领域 X荧光光谱仪原理 仪器是较新型X射线荧光光谱仪，具有重现性好，测量速度快，灵敏度高的特点。能分析F(9)～U(92)之间所有元素。样品可以是固体、粉末、熔融片，液体等，分析对象适用于炼钢、有色金属、水泥、陶瓷、石油、玻璃等行业样品。无标半定量方法可以对各种形状样品定性分析，并能给出半定量结果，结果准确度对某些样品可以接近定量水平，分析时间短。薄膜分析软件FP-MULT1能作镀层分析，薄膜分析。测量样品的最大尺寸要求为直径51mm,高40mm. 仪器类别：0303040903 /仪器仪表/成份分析仪器/荧光光度计指标信息：1.发射源是Rh靶X光管，最大电流125mA，电压60kV，最大功率3kW2.仪器在真空条件下工作，真空度<13pascals 3.5块分析晶体，可以分析元素周期表F～U 之间所有元素，含量范围是ppm～100%4.分析软件是Philips公司(现为PANalytical)最新版软件，既可作半定量，也可定量分析。精密度：在计算率 N=1483870时，RSD=0.08%稳定性计算率Nmax=6134524,Nmin=6115920,N平均=6125704,相对误差为0.03% 附件信息：循环水致冷单元，计算机P10气体瓶空气压缩机 分析对象主要有各种磁性材料(NdFeB、SmCo合金、FeTbDy)、钛镍记忆合金、混合稀土分量、贵金属饰品和合金等，以及各种形态样品的无标半定量分析，对于均匀的颗粒度较小的粉末或合金，结果接近于定量分析的准确度。X荧光分析快速，某些样品当天就可以得到分析结果。适合课题研究和生产监控。 X射线荧光光谱仪分为波长色散、能量色散、非色散X荧光、全反射X荧光。 波长色散X射线荧光光谱采用晶体或人工拟晶体根据Bragg定律将不同能量的谱线分开，然后进行测量。波长色散X射线荧光光谱一般采用X射线管作激发源，可分为顺序式(或称单道式或扫描式)、同时式(或称多道式)谱仪、和顺序式与同时式相结合的谱仪三种类型。顺序式通过扫描方法逐个测量元素，因此测量速度通常比同时式慢，适用于科研及多用途的工作。同时式则适用于相
荧光分析法在药物分析中的应用 ZMC 摘要药物分析主要应用在药物的质量控制、新药研究、药物代谢、手性药物分析等方面。荧光分析法以其灵敏度高、选择性好、方法简便、重现性好、取样量少、仪器设备亦不复杂不昂贵等特点,近年来被广泛地运用于各种药物制剂和生物体液中的药物分析工作中.本文对荧光分析法在药物分析中的应用现状及其进展进行了综述。 关键词药物分析荧光分析法 0 引言 药物分析是运用化学的、物理学的、生物学的以及微生物学的方法和技术来研究化学结构已经明确的合成药物或天然药物及其制剂质量的一门学科。常规的化学分析是在样品沉淀、分离、萃取之后通过重量分析、色层析、光分析、电分析等分析技术来完成的, 通常需消耗大量的溶剂和时间, 并且在取样和处理过程中产生大量污染物, 分析成本高。由于荧光分析法的灵敏度高，而且许多有机药物分子在荧光光谱上又都能具有各自的特征，所以，现在有很多高灵敏度的方法已经被采用。主要是应用于对生物样品和制剂进行分析测定。药物研究和生产 的过程中，分析检验保证了药品的质量。目前已广泛用于工业分
析、食品检验、环境保护、医药、生物等领域。本文通过查阅大量文献主要从近几年来荧光分析新技术等方面利用荧光分析法在药物分析中的研究进展及应用进行了简要的综述。 1 药物分析方法 在20世纪70年代后期, 荧光分析法已经引起了非常大的重视, 所以在发展的速度上得到了进一步的提高, 不止是常规的荧光分析法, 而且随着发展研究还发现了很多以前没有注意到的新方法, 并且有很高的可行性, 并在日后的药物分析中, 有着非常广泛的应用, 且越发显著。药物分析大致可分为两大部分: 一是对原药的定量分析、原药中不纯物的测定、药剂的分析等以药品质量管理为目的的测试方法; 二是对进入人体内的药物或代谢物的吸收、分布、代谢、排泄等体内动态的研究, 即临床药物分析。目前, 紫外- 可见分光光度法与高效液相色谱法是药物分析的基本技术, 此外, 还有毛细管电泳法、电化学分析法、荧光分析法、原子吸收分析法、滴定分析法、红外光谱法等。 经过几十年的努力, 药物的荧光分析法已得到长足的发展. 其主要应用领域为抗菌素类药物(如青霉素类、头孢类抗菌素、四环素类、氟喹诺酮类等) 和中枢神经药物(苯二氮杂卓类、利血平、卡马西平、普热息痛等) 的分析, 此外还有其它类药物如阿苯达唑、喜树生物碱等的分析。
荧光分析法基本概念
紫外可见吸收光谱 一紫外吸收光谱分析 基于物质对200-800nm光谱区辐射的吸收特性而建立起来的分析测定方法称为紫外-可见吸收光谱法或紫外-可见分光光度法。它属于分子吸收光谱，是由于分子内电子跃迁而产生的光谱。 二紫外光谱的产生 物质分子的能量具有量子化的特征（即物质分子的能量具有不连续的特征）。一个分子有一系列能级，其中包括许多电子能级，分子振动能级以及分子转动能级。分子吸收特定的波长的光而产生吸收光谱 分子的紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的，从化学键的性质上考虑，与电子光谱有关的主要是三种电子：（1）形成单键的σ电子；（2）形成双键的π电子；（3）分子中非键电子即n电子。 化合物不同，所含的价电子类型不同，所产生的电子跃迁类型不同，根据分子轨道理论，分子中这三种电子能级的高低次序大致是： （σ）＜（π）＜（n）＜（π*）＜（σ* ）σ,π是成键轨道，n 是非键轨道，σ* ,π* 是反键轨道 由于电子能级间跃迁的同时总伴随有振动和转动能级间的跃迁。即电子光谱中总包含有振动能级和转动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带。
二紫外光谱的表示方法 紫外光谱图是由横坐标、纵坐标和吸收曲线组成的。 横坐标表示吸收光的波长，用nm（纳米）为单位。 纵坐标表示吸收光的吸收强度，可以用A(吸光度)、T(透射比或透光率或透过率)、1-T(吸收率)、 (吸收系数) 中的任何一个来表示。 吸收曲线表示化合物的紫外吸收情况。曲线最大吸收峰的横坐标为该吸收峰的位置，纵坐标为它的吸收强度。
四、紫外光谱中常用的几个术语 1.发色基团和助色基团 发色基团：是能导致化合物在紫外及可见光区产生吸收的基团，不论是否显示颜色都称为发色基团。一般不饱和的基团都是发色基团（C=C、C=O、N=N 、三键、苯环等） 助色基团：指那些本身不会使化合物分子产生颜色或者在紫外及可见光区不产生吸收的一些基团，但这些基团与发色基团相连时却能使发色基团的吸收带波长移向长波，同时使吸收强度增加。助色基团通常是由含有孤对电子的元素所组成（-NH2 , -NR2 , -OH , -OR , -Cl等），这些基团借助P-π共轭使发色基团增加共轭程度，从而使电子跃迁的能量下降。 2．红移、蓝移、增色效应和减色效应