荧光发光光谱

第六章 光致发光材料光致发光材料荧光荧光荧光光谱分析光谱分析

案 例：

200300400500600700050010001500200025003000

262.4534.4

Intens

ity/a.u.wavelength/nm550600650700010002000300040005000

567627.8

Intensity/a.u.

wavelength/nm

5506006507007500500100015002000250030003500629.8

Intensity/a.u.

wavelength/nm 8001000120014001600020406080100

Intensity/a.u.

λ/nm

概 念：

当物质受到诸如光照、外加电场或电子束轰击等的激发后，吸收了外界能量，

其电子处于激发状态，物质只要不因此而发生化学变化，当外界激发停止以后，

处于激发状态的电子总要跃迁回到基态。在这个过程中，一部分多余能量通过光

或热的形式释放出来。如果这部分能量是以光的电磁波形式发射出来，就称为发

光现象。概括地说，发光就是物质内部以某种方式吸收能量以后，以热辐射以外

的光辐射形式发射出多余的能量的过程。用光激发材料而产生的发光现象，称为

光致发光。日常生活中常见的如日光灯和夜明像章的发光就是光致发光。一只日

光灯，接通电源以后，首先使灯管中的水银蒸汽发出紫外光（这叫做气体发光），

然后紫外光激发灯管管壁上的荧光粉，从而发出可见光。夜明像章之所以能在晚图6-1 CaS:Eu,Sm激发光谱（监控波长630nm） 图6-2 CaS:Eu,Sm荧光光谱（监控波长630nm）

图6-3 CaS:Eu,Sm红外上转换发射光谱

（980nm激发） 图6-4 CaS:Eu,Sm红外响应光谱 上闪闪发光，是因为像章上涂了一层所谓长余辉的发光材料。当日光或灯光中的

短波光照射这种像章的时候，像章上的长余辉发光材料吸收了激发光的能量并储

原子发射光谱、荧光光谱和化学发光光谱是分析化学中常见的光谱技术，它们在原子结构分析和元素检测等方面具有重要的应用价值。然而，这三种光谱具有不同的原理和特点。下面将分别介绍原子发射光谱、荧光光谱和化学发光光谱的区别。

一、原子发射光谱

1. 原理：原子发射光谱是利用原子在能级跃迁时所发射的特征光谱线进行分析的一种技术。当原子受到激发能量后，原子的电子会跃迁至较高的能级，而后再跃迁至较低的能级时会发射出特征波长的光谱线。通过测量这些特征光谱线的强度和波长，可以确定样品中各种元素的含量和种类。

2. 应用：原子发射光谱广泛应用于金属材料分析、环境污染物检测、地质勘探等领域，尤其在工业生产中具有重要的应用价值。

3. 优势：原子发射光谱的灵敏度高、测定范围广，能够同时检测多种元素，具有较高的分析精度和准确度。

二、荧光光谱

1. 原理：荧光光谱是利用物质在受到紫外光激发后，发射出荧光光谱进行分析的一种技术。当样品受到紫外光激发后，部分分子会吸收能量并跃迁至激发态，随后分子会再跃迁至基态并发射出荧光光谱，通过测量荧光光谱的强度和波长，可以得到样品的成分和结构信息。

2. 应用：荧光光谱在生物医学、材料科学、环境监测等领域具有广泛的应用，尤其在生物分析和药物检测中得到广泛应用。

3. 优势：荧光光谱对于生物分子具有较高的灵敏度和选择性，能够实现实时、非破坏性的分析。

三、化学发光光谱

1. 原理：化学发光光谱是利用化学反应产生的发光进行分析的一种技术。当两种或多种试剂混合后，在化学反应的作用下产生的化学发光可以被测定，通过测量化学发光的强度和时间，可以获得样品的化学成分和反应动力学信息。

2. 应用：化学发光光谱广泛应用于医学诊断、食品安全检测、环境监测等领域，尤其在微量分析和实时检测方面具有重要意义。

3. 优势：化学发光光谱对于微量物质具有较高的检测灵敏度和快速响应性，适用于多种复杂样品的分析。

原子发射光谱、荧光光谱和化学发光光谱分别具有不同的原理和应用特点，它们在元素分析和化学反应动力学研究中发挥着重要的作用。随着科学技术的不断进步和发展，这三种光谱技术在分析化学领域的应用前景将更加广阔。四、原子发射光谱、荧光光谱和化学发光光谱在实际应用中的比较

荧光发光光谱

荧光光谱（也称为荧光测定法或荧光分光光度计）是一种分析样品荧光的电磁光谱学。

它涉及使用一束光，通常是紫外线，激发某些化合物分子中的电子并使它们发光； 通常但不一定是可见光。

一种补充技术是吸收光谱。

在单分子荧光光谱的特殊情况下，发射光的强度波动是从单个荧光团或荧光团对测量的。测量荧光的设备称为荧光计。

分子具有称为能级的各种状态。 荧光光谱主要关注电子和振动状态。

通常，被检查的物质具有感兴趣的基电子态（低能态）和较高能的激发电子态。 在这些电子状态中的每一个中，都有各种振动状态。

在荧光中，物质首先通过吸收光子从其基态电子状态激发到处于激发电子状态的各种振动状态之一。

与其他分子的碰撞导致激发分子失去振动能量，直到它从激发电子态达到最低振动状态。

然后分子再次下降到基电子态的各种振动水平之一，在此过程中发射光子。

由于分子可能会下降到基态的几个振动能级中的任何一个，因此发射的光子将具有不同的能量，从而具有不同的频率。

因此，通过分析荧光光谱中发出的不同频率的光，以及它们的相对强度，可以确定不同振动能级的结构。

对于原子种类，过程是相似的； 然而，由于原子种类没有振动能级，因此发射的光子通常与入射辐射处于相同的波长。

这种重新发射吸收的光子的过程是共振荧光，虽然它是原子荧光的特征，但也可以在分子荧光中看到。

在典型的荧光（发射）测量中，激发波长是固定的，而检测波长是变化的，而在荧光激发测量中，检测波长是固定的，而激发波长在感兴趣的区域中是变化的。

发射图是通过记录一系列激发波长产生的发射光谱并将它们组合在一起来测量的。

这是一个三维表面数据集：作为激发和发射波长函数的发射强度，通常描绘为等高线图。

原子光谱,荧光光谱,化学发光谱的区别

原子光谱、荧光光谱和化学发光谱是三种不同的光谱分析方法，它们之间存在显著的区别。

1. 原子光谱：原子光谱是由原子中的电子在能量变化时所发射或吸收的一系列波长的光所组成的光谱。原子吸收光源中部分波长的光形成吸收光谱，为暗淡条纹；发射光子时则形成发射光谱，为明亮彩色条纹。每一种原子的光谱都不同，遂称为特征光谱。原子光谱中各条谱线的强度互不相同，它与相应的两能级间的跃迁几率有关。原子光谱是一些线状光谱，发射谱是一些明亮的细线，吸收谱是一些暗线。原子的发射谱线与吸收谱线位置精确重合。

2. 荧光光谱：荧光是物质吸收电磁辐射后受到激发，受激发原子或分子在去激发过程中再发射波长与激发辐射波长相同或不同的辐射。当激发光源停止辐照试样以后，再发射过程立刻停止，这种再发射的光称为荧光。荧光光谱是物体经过较短波长的光照，把能量储存起来，然后缓慢放出较长波长的光，放出的这种光就叫荧光。

3. 化学发光谱：化学发光法是分子发光光谱分析法中的一类，它主要是依据化学检测体系中待测物浓度与体系的化学发光强度在一定条件下呈线性定量关系的原理，利用仪器对体系化学发光强度的检测，而确定待测物含量的一种痕量分析方法。

综上所述，这三种光谱分析方法在原理和应用上存在显著的区别。原子光谱主要关注原子的能级跃迁和光的发射与吸收；荧光光谱则关注物质吸收电磁辐射后的激发和再发射过程；而化学发光谱则是利用化学反应过程中产生的光强来进行定量分析的方法。