荧光光谱分析技术概述....................................................................................................................... 1荧光光谱分析原理.1 ................................................................................................................................... 4荧光分析法.2 ........................................................................................................................ 4定性分析法.2.1
4 ......................................................................................................................... 2.2定量分析法
荧光光谱分析原理1光谱法是辐射能与物质组成和结构的相光学分析法
分为光谱法和非光谱法，不涉及能级跃非光谱法不包含物质内能的变化，互作用，以光谱的出来为基础，迁，而是辐射方向和物理性质的改变。
光学分析方法分类
1表分析法特征具体方法
射线荧光光谱、分子荧X光谱法原子发射光谱、原子荧光光谱、光的发射光光谱、分子磷光光谱、化学发光、电子能谱、俄歇电子能谱射线原子吸收光谱、紫外-可见分光光度法、红外光谱、X光的吸收吸收光谱、核磁共振光谱、电子自旋共振光谱、光声光谱拉曼光谱光的散射
比浊法、散射浊度法光的散射非光谱法
折射法、干涉法光的折射
X射线衍射、电子衍射光的衍射
旋光色散法、偏振法、圆二向色法光的转动
, 光波愈短荧光发光机理可按量子理论通俗解释: 光具有波动、粒子二重性,
当某些物质受到紫外线或较短波长其光子能量愈强; 反之波长愈长其能量则弱。当, , 吸收了全部或部分光能量, 使其分子的能级升高而处于亚稳定状态光照射其中一部分化为热量, , 这些分子就会立即释放多余的能量恢复到稳定的基态时因为有部分能, 向基态跃迁时是以“光”形式释放而消失。但对某些物质而言, 光波愈, 量被消耗所以重新发出的光能量总比吸收的能量要小。由于能量愈小, , 所以物质所激发的荧光总比照射它的光波要长。磷光的能量较荧光还要小长, 这就是两者的区别。寿命可达数小时之久所以它的波长比荧光要长, ,
如果物质的分子吸收了紫外和可见区电磁辐射后，它的电子能跃迁至激发本身又回复到基态如果吸收辐然后以热能的形式将这一部分能量释放出来，态，再发射的波射能后处于电子激发态的分子以发射辐射的方式释放这一部分能量，
长可以同分子所吸收的波长相同，也可以不同，这一现象称为光致发光。最常见的两种光致发光现象是荧光和磷光。这两种光致发光的机理不同，荧光发光过程
-3s-10s的时间间隔。而磷光则往往能延续10因在激发光停止后10s内停止发光，此，可通过测定发光寿命的长短来区分荧光和磷光。
一些化学物质从外界吸收并储存能量而进入激发态，当其从激发态再回复到基态时，过剩的能量以电磁辐射的形式放射(即发光)称之为荧光。可产生荧光的分子
或原子在接收能量后即刻引起发光，当激发光停止照射后，发光过程几乎立即停止。由化学反应所引起的荧光称为化学荧光，由光激发所引起的荧光称为光致荧光。
按产生荧光的基本微粒的不同，荧光可分为原子荧光、X射线荧光和分子荧光。原子外层电子吸收电磁辐射后，由基态跃迁至激发态，在回到较低能态或基态时，发射出一定波长的辐射，即原子荧光。原子荧光又可分为共振荧光、直跃线荧光、阶跃线荧光、反斯托克斯荧光和敏化荧光。通过测量待测元素的原子蒸气在特定频率辐射能激发下所产生的荧光强度来测定待测元素含量的方法称为原子荧光光谱法。
用初级X射线激发原子内层电子所产生的次级X射线称为X射线荧光。基于测量X射线荧光的波长及强度以进行定性和定量分析的方法称为X射线荧光分析法。
处在基态的物质分子吸收激发光后跃迁到激发态，这些激发态分子在因转动、振动等损失一部分激发能量后，以无辐射跃迁下降到低振动能级，再从低振动能级下降到基态，在此过程中，激发态分子将以光的形式释放出所吸收的能量，称之为分子荧光，即通常所说的荧光。
由于物质分子结构不同，所吸收光的波长和发射的荧光波长也有所不同。利用这个特性，可以定性鉴别物质。同一种分子结构的物质，用同一波长的激发光照射，可发射相同波长的荧光。若该物质的浓度不同，则浓度大时，所发射的荧光强度亦强，利用这个性质可以进行定量测定。以物质发射的荧光强度与浓度之间的线性关系为依据进行定量分析及以荧光光谱的形状和荧光峰对应的波长进行定性分析的方法称为荧光分析法，也称作分子荧光光谱法或荧光光谱法。
在荧光分析中，将荧光分为自然荧光和人工荧光两种。自然荧光又称一次荧光、自发荧光、自体荧光或原发荧光，是指某些物质勿需经过处理，当受到激发光照射就能产生荧光的现象。人工荧光又称二次荧光、继发荧光、染色荧光，是指某些物质必须经过化学处理才能被激发产生荧光的现象。本文所述荧光为自然荧光。．
荧光物质产生荧光的过程可分为四个步骤：
处于基态最低振动能级的荧光物质分子受到紫外线的照射后，吸收了和它①所具有的特征频率相一致的光线，从而跃迁到第一电子激发态的各个振动能级。
被激发到第一电子激发态的各个振动能级的分子，通过无辐射跃迁，降落②到第一电子激发态的最低振动能级。
降落到第一电子激发态的最低振动能级的分子，继续降落到基态的各个不③同振动能级，同时发射出相应的光量子，即荧光。
到达基态的各个不同振动能级的分子，再通过无辐射跃迁最后回到基态的④最低振动能级。
图1 产生荧光的过程
扫描激发单色器，使不同波长的入射光激发荧光物质，产生的荧光通过固定波长的发射单色器照射到检测器上，检测相应的荧光强度，记录荧光强度对激发光波长的关系曲线，即为激发光谱。激发光谱反映了不同波长激发光引起物质发射某一波长荧光的相对效率，可供鉴别荧光物质，在进行荧光测定时供选择适宜的激发波长。
保持激发光的波长和强度不变，物质所产生的荧光通过发射单色器照射到检测器上，扫描发射单色器并检测各波长下相应的荧光强度，记录荧光强度对荧光发射波长的关系曲线，即为荧光光谱。荧光光谱表示荧光物质所发射的荧光在各种波长下的相对强度，可供鉴别荧光物质，并作为荧光测定时选择适当的测定波长或滤光片的根据。在建立荧光分析法时需根据荧光光谱来选择适当的测定波长这和分光光度法与比色法需根据吸收光谱来选择适当的测定波长或滤或滤光片，
光片一样，因此荧光光谱对于荧光分析具有特定的意义。
荧光光谱一般具有以下特征：
斯托克斯位移在溶液荧光光谱中，所观察到的荧光的波长总是大于激发①光的波长，即在激发与发射之间存在着一定的能量损失。
荧光发射光谱的形状与激发波长无关由于内转化和碰撞振动弛豫的速②度非常快，分子即使被激发到高于S1的电子态的更高振动能级，也很快地丧失多余的能量而衰变到S1电子态的最低振动能级，所以分子的吸收光谱可能有几个吸收带，但其荧光光谱却只有一个发射带。由于荧光发射发生于第一电子激发态的最低振动能级，而与荧光物质分子被激发至哪一个电子态无关，所以荧光光谱的形状通常与激发波长无关。
与吸收光谱的镜像关系荧光物质的荧光发射光谱和它的吸收光谱之间③存在着“镜像对称”关系。荧光光谱的形成是激发态分子从第一电子激发单重态的最
低振动能级(S1)辐射跃迁至基态(S0)的各个不同振动能级所引起的，荧光光谱的形状与基态中振动能级的分布情况有关。吸收光谱中第一吸收带的形成是由于基态分子被激发到第一电子激发单重态的各不同振动能级引起的，而基态分子在通常情况下是处于最低振动能级的，因此第一吸收带的形状与第一电子激发单重态中振动能级的分布情况有关。一般情况下，基态和第一电子激发单重态中振动能级的分布情况是相似的。根据弗兰克－康顿(Frank-Condon)原理，电子跃迁速率非常之快。假如在吸收光谱中某振动能级间的跃迁几率最大，其相反跃迁的几率也应该最大，因此荧光光谱和吸收光谱之间呈镜像对称关系。
2荧光分析法
2.1定性分析法
分子荧光光谱法可测荧光物质的激发光谱和发射光谱两个特征光谱。因此，它对物质的定性鉴别可靠性更强。荧光定性分析常采用直接比较法，即将试样与已知物质并列于紫外光之下，根据它们所发出的荧光的性质、颜色和强度，来鉴定他们是否含有同一荧光物质。这种鉴定法不限于固体试样，也可用于液体试样，也可将已知物质在数种不同溶剂中配成各种不同浓度和不同酸度的溶液而加以比较。进行定性分析时，通常要有纯品作对照，不但要比较激发光谱的一致性，而且还要比较发射光谱的一致性。
2.2定量分析法
荧光是物质在吸收光能之后发射而出，因此溶液的荧光强度与该溶液吸收光能的程度以及溶液中荧光物质的荧光量子效率有关。溶液被入射光激发后，可以在溶液的各个方向观测荧光强度。但由于激发光的一部分被透过，因此在透射光溶液的荧光一般是在与激发光束垂直的方向观测。的方向观察荧光是不适宜的。．强度可用式（1）表示:
?clYI?I2.30ff（1）
在一定的条件下，式中的ε为荧光物质分子的摩尔吸光系数；c为溶液中荧光物质的浓度；l为样品光程，I是激发光强度，Y是物质的荧光效率。溶液的f0荧光强度与溶液的浓度呈线性关系，这就是荧光分析法的定量依据。
1 原子荧光光谱法的基本原理 1.1 原子荧光光谱法原理 原子荧光光谱法（AFS)是原子光谱法中的一个重要分支，是介于原子发射(AES）和原子吸收（AAＳ)之间的光谱分析技术，它的基本原理就是：固态、液态样品在消化液中经过高温加热，发生氧化还原、分解等反应后样品转化为清亮液态,将含分析元素的酸性溶液在预还原剂的作用下，转化成特定价态，还原剂 KBH 4 反应产生氢化物和氢气，在载气（氩气)的推动下氢化物和氢气被引入原子化器(石英炉）中并原子化。特定的基态原子(一般为蒸气状态)吸收合适的特定频率的辐射,其中部分受激发态原子在去激发过程中以光辐射的形式发射出特征波长的荧光,检测器测定原子发出的荧光而实现对元素测定的痕量分析方法。1.2 原子荧光的类型 原子荧光是一种辐射的去活化(ｄｅcactｉｖatioｎ)过程。当有原子吸收由一合适的激发光源发射出的特征波长辐射后被激发，接着辐射区活化而发射出荧光。基本上，荧光线的波长和激发线的波长相同,也有可能比激发线的波长长，但比激发线波长短的情况也有，但不多。原子荧光有5中基本类型:①共振荧光。即激发波长与产生的荧光波长相同时，这种荧光称为共振荧光,是原子荧光分析中最常用的一种荧光;②直跃线荧光。即激发波长大于产生的荧光波长相同时，这种荧光称为直跃线荧光；③阶跃线荧光。即激发波长小于产生的荧光波长相同 时,这种荧光称为阶跃线荧光;④热助阶跃线荧光.既原子吸收能量由基态E 激发 至E 2能级时,由于受到热能的进一步激发,电子可能跃迁至于E 2 相近的较高能级 E 3，当其由E 3 跃迁到较低能级E 1 时所发射的荧光，称为热助阶跃线荧光;⑤热助 反Stokes荧光。即电子从基态E 0邻近的Ｅ ２ 能级激发至E ３ 能级时，其荧光辐射 过程可能是由Ｅ ３回到Ｅ 所发出的荧光成为热助反Sｔokes荧光。 1．3 汞的检测方法 汞及其化合物属于剧毒物质,是国际国内进出口商品中一项重要理化指标。汞在体内达到一定量时，将对人的神经系统、肾、肝脏产生严重的损害。汞测定方法有冷原子吸收光谱法、二硫腙比色法、原子荧光光谱分析法、电热原子吸收
三维荧光光谱分析法 荧光强度与激发波长Kex、发射波长Kem、衰变时间( t)、荧光寿命(S)、吸光系数(E)、偏振度(P ) 及待测组分浓度(c) 等因素有关。若主要研究荧光强度与Kex 和Kem 的关系, 就构成了Kex2K em2F 三维荧光光谱(EEM ) , EEM 光谱技术简化了复杂组分繁琐的分离过程, 提高了荧光分析的灵敏度、选择性和实用性, 还可进行指纹分析和技术鉴定。许金钩小组应用EEM 技术和方法,获得了生物大分子、有机小分子荧光探针、以及荧光探针分子与生物大分子相互作用的大量信息, 并运用Mon te2Carlo 数学模型对EEM 进行总体积分,建立了EEM 总体积分方法, 用于样品中有机物质和药物分子的定量分析, 获得满意的结果。除了使用EEM 技术和方法外, 还可以根据实际需要, 选择荧光衰变时间( t)、偏振度(P )、荧光寿命(S) 等参数,构成Kex2K em2x (待定参数) 三维荧光光谱, 从不同的角度出发来提高荧光分析的灵敏度、选择性。这种分析技术不仅被用来进行物质的定性和定量分析,而且被用于测定生物大分子的形状、大小、构象, 以及固态物质、生物大分子与有机分子和金属离子相互作用等的研究, 在临床医学、环境检测、法医鉴定、生命科学以及有序介质中生物大分子荧光探针光谱特性的研究等方面, 发挥着极为重要的作用。但由于多维荧光光谱技术中需要处理大量的实验数据,因此在研制仪器的同时, 还要开发许多有实用价值的数学处理方法和多维光谱软件120 世纪70 年代发展起来的同步导数荧光技术在混合物的连续测定中发挥着重要作用, 这一方法的特点是同时扫描激发波长和发射波长, 并对得出的图谱进行微分处理, 使容易重叠的波峰彼此完全分开, 便于得出可靠的测量结果。有人对人血尿中temopo rt in2po lyethylene glyno l 共轭物分别用HPLC、C I 和荧光光谱分析法进行测定, 发现荧光光谱分析法是其中最简便、迅速、灵敏的分析方法, 新一代荧光指示剂如酪氨
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与不同强度的可见光,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。 西班牙的内科医生与植物学家N、Monardes于1575年第一次记录了荧光现象。17世纪,Boyle与Newton等著名科学家再次观察到荧光现象。17世纪与18世纪,又陆续发现了其它一些发荧光的材料与溶液,但就是在荧光现象的解释方面却没有什么进展。1852年,Stokes在考察奎宁与叶绿素的荧光时,用分光计观察到其荧光的波长比入射光的波长稍长,才判明这种现象就是这些物质在吸收光能后重新发射不同波长的光,而不就是由光的漫射所引起的,从而导入了荧光就是光发射的概念。同时,她由发荧光的矿物“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与Hertz利用电子冲击发光进行定量研究;1922年Frank与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,荧光的观察就是靠肉眼进行的,直到1928年,才由Jette与West研制出第一台光电荧光计。早期的光电荧光计的灵敏度就是有限的,1939年Zworykin与Rajchman发明光电倍增管以后,在增加灵敏度与容许使用分辨率更高的单色器等方面,就是一个非常重要的阶段。1943年Dutton与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与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、偏振与寿命)的变化情况来表征生物大分子在性质与构象上的变化。 很多化合物由于本身具有大的共轭体系与刚性的平面结构,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。但就是,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,其原因之一就是荧光分析法具有很高的灵敏度。在微量分析的各种方法中,应用较为广泛的有比色法与分光光度法。但在方法的灵敏度方面,荧光分析法的灵敏度一般要比这两种方法高2～3各数量级。随着现代电子技术的迅速发展,对于微弱光信号检测的灵敏度已大大提高,荧光分析的灵敏度常可达亿分之几,在与毛细管电泳分离技术结合、采用激
红外光谱分析概述（上） 1．红外光谱 红外光谱是反映红外辐射强度或其他与之相关性质随波长（波数）变化的谱图。目前，它是一种被广泛应用于研究表征物质的化学组成，在分子层次上的结构及分子间相互作用的有力手段。红外射线发现于1800年，在用普通温度计测量可见光谱的温度效应时，在红光一端的外侧观察到有较强的热效应。后来，实验证实了这是由一种肉眼看不见、波长比红光更长的电磁辐射所造成的，这种电磁辐射被称为红外光。通常将红外辐射的波长范围定为0.8～1000微米，并可粗略地分为三个波段：（1）近红外的波段为0.8～2.5微米，波数为12500～4000厘米-1；（2）中红外的波段为2.5～25微米，波数为4000～400厘米-1；（3）远红外的波段为25～1000微米，波数为400～10厘米，目前，实验上已能测定到2500微米，波数为4厘米-1。相应地有近红外光谱、中红外光谱和远红外光谱。 红外光谱的形式虽然多种多样，从本质上可分为发射光谱和吸收光谱两大类。物体的红外发射光谱是指样品在通过受激或自发辐射的条件下，所发射的红外光的强度随波长(波数)变化的光谱图，红外发射光谱主要决定于物体的温度和化学组成。吸收光谱是指样品对红外辐射的吸收能力随波长(波数)变化的光谱图，在实验上，使红外光与样品发生相互作用，测定红外光与物质相互作用前后光强的变化与波长(波数)之间的关系, 称红外吸收光谱。 2．分子的振动和转动光谱 对于分子体系而言，其振动和转动是量子化的，其能级差所对应的光子的波长落在红外光范围，因此是红外光谱(拉曼光谱)的主要研究对象。研究指出，红外光谱的研究范围不仅仅局限于分子的振动、转动跃迁，某些特殊体系的电子能级跃迁亦可能落在红外光谱波段范围内，例如，超大规模共轭体系的电子跃迁、某些稀土离子的f-f能级跃迁等等。不过目前绝大多数的红外光谱研究工作仍集中于分子的振动能级跃迁上，以最简单的双原子为例，其振动吸收Eν可近似地表示为： 式中h为普朗克常数；ν为振动量子数（取正整数）；n0为简谐振动频率。当ν=0时，分子的能量最低，称为基态。处于基态的分子受到频率为n0的红外射线照射时，分子吸收了能量为n0的光量子，跃迁到第一激发态，得到频率为n0的红外吸收带, 它称为分子振动的基频。反之，处于该激发态的分子也可发射频率为n0的红外射线而恢复到基态。n0的数值决定于分子的约化质量μ和力常数κ： κ决定于原子的核间距离、原子的特性和化学键及键级等。 在多原子分子体系中，各原子在平衡位置附近作相对运动。这些振动方式可以被分解为各种简正振动的线性组合，所谓简正振动就是指分子中各原子以同一频率、同一相位在平衡位置附近作简揩振动。含N个原子的非线分子有3N-6个简正振动方式；线性分子有3N－5种简正振动方式。 对于分子的转动而言，往往可以假定分子为刚性转子，则其转动能量Er为： 红外光谱分析概述（中）
X荧光光谱分析仪工作原理 用X射线照射试样时，试样可以被激发出各种波长的荧光X射线，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，为此使用的仪器叫X射线荧光光谱仪。由于X光具有一定波长，同时又有一定能量，因此，X射线荧光光谱仪有两种基本类型：波长色散型和能量色散型。下图是这两类仪器的原理图。 用X射线照射试样时，试样可以被激发出各种波长的荧光X射线，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，为此使用的仪器叫X射线荧光光谱仪。由于X光具有一定波长，同时又有一定能量，因此，X射线荧光光谱仪有两种基本类型：波长色散型和能量色散型。下图是这两类仪器的原理图。 现将两种类型X射线光谱仪的主要部件及工作原理叙述如下： 1.X射线管
两种类型的X射线荧光光谱仪都需要用X射线管作为激发光源。上图是X射线管的结构示意图。灯丝和靶极密封在抽成真空的金属罩内，灯丝和靶极之间加高压（一般为40KV）,灯丝发射的电子经高压电场加速撞击在靶极上，产生X射线。X射线管产生的一次X射线，作为激发X射线荧光的辐射源。只有当一次X射线的波长稍短于受激元素吸收限lmin时，才能有效的激发出X射线荧光。笥?SPAN lang=EN-US>lmin的一次X射线其能量不足以使受激元素激发。 X射线管的靶材和管工作电压决定了能有效激发受激元素的那部分一次X射线的强度。管工作电压升高，短波长一次X射线比例增加，故产生的荧光X射线的强度也增强。但并不是说管工作电压越高越好，因为入射X射线的荧光激发效率与其波长有关，越靠近被测元素吸收限波长，激发效率越高。 X射线管产生的X射线透过铍窗入射到样品上，激发出样品元素的特征X射线，正常工作时，X射线管所消耗功率的0.2%左右转变为X射线辐射，其余均变为热能使X射线管升温，因此必须不断的通冷却水冷却靶电极。 2.分光系统
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)。
第27卷第5期 唐山师范学院学报 2005年9月 Vol. 27 No.5 Journal of Tangshan Teachers College Sep. 2005 ────────── 收稿日期：2005-04-02 作者简介：孙继红（1969-），男，河北丰南人，唐山第九中学中教一级教师。 - 19 - 荧光分析技术新进展 孙继红1，钱丹青2 （1.唐山第九中学，河北 唐山 063000；2.唐山学院 机电系，河北 唐山 063000） 摘 要：荧光分析法因具有灵敏度高,线性范围宽等优点。综述了近年来荧光分析技术的发展情况，并对各种荧光分析新技术的特点和应用进行了归纳。 关键词：荧光分析；HPLC ；离子色谱 中图分类号：O657.3 文献标识码：B 文章编号：1009-9115（2005）05-0019-02 近年来荧光分析研究发展迅速，年文献量不断增加。主要应用领域有中西药、临床、生物大分子、食品营养和添加剂等试样。激光诱导荧光法诊断恶性肿瘤，显微荧光法研究药物与细胞的相互，DNA 编序及含量的荧光法测定均是目前受到关注的热点问题。 1 荧光分析新技术 近些年更多的研究者转向充分利用或开发仪器软件技术，以期提高发光分析的选择性和灵敏度，这方面年均论文数量增长了约两倍。刘绍璞先生等率先研究了分子二级散射光谱、共振荧光光谱、共振瑞利散射光谱的分析应用并取得了丰硕成果。郑飞跃等利用解卷积法、黄俊利用相调制技术研究了荧光寿命的测量。潘利华等[1-3]研究了激光诱导荧光寿命测量以及在稀土元素测定中的应用。其它关于金属配合物及镁、铝测定[4][5]及塑封料中铀的测定也有报道[6]。 导数光谱、多维光谱、偏振光谱、磁效应、时间分辨技术、恒能量、固定波长或可变角荧光法等，单独或几种方法的结合并借以化学计量学手段，在提高分析选择性方面具有很大的优越性，而且论文日趋增多，在医药临床、环境检测、石油勘探等领域得到广泛应用。吡哌酸的固体表面延迟荧光测定具有较好的灵敏度[7]。高灵敏检测器以及荧光成像技术对提高分析灵敏度、从有限样品中获取更丰富的化学信息显 示出大的威力。电感偶合检测器件（CCD ）[8-10]、增强型CCD （ICCD ）[11][12]结合毛细管电泳及激光诱导荧光技术，使得分析检出限显著降低。荧光成像技术[13]可望获得单细胞的化学信息。国外单细胞或单分子检测的研究非常活跃，而上述技术的联合应用对此是必不可少的。 荧光免疫及生化分析持续好的势头。赵启仁等[14]研究了铕标记抗癌胚抗原单克隆抗体C17的应用。周四元等[15]提出对氟苯酚2过氧化氢2辣根过氧化物酶体系酶联荧光免疫法，并用于人血清中乙肝表面抗原和表面抗体测定。姚凤姬等[16]用非标记铕络合物荧光免疫法测定了血清中金属硫蛋白。王敏灿等[17]合成了荧光免疫分析中增强22萘甲酰三氟 丙酮。李建中等用新合成的荧光标记试剂KLUK 标记靶细胞K562，采用时间分辨技术，测量了NK 细胞毒性，具有很好的应用前景。 2 荧光检测技术与其它仪器联用 荧光分析法因具有灵敏度高，线性范围宽等优点，愈来愈引起人们的重视，尤其是近年来激光、计算机、电子学等新技术的飞速发展，加速了荧光分光光度计与其它技术的结合而形成多种多样的新型荧光分析。 荧光分光光度计的联用技术与紫外可见分光光度计的联用技术有许多相似之处。首先它可以作为一种仪器的检测器，其次可以作为一个独立的主体与其它附件相连接，形成一种新的测试系统，最后它还可以与其它分析技术相结合构成一种新型的分析仪器。 2.1 荧光检测与HPLC 联用 液相色谱检测器种类很多，灵敏度较高、选择性较好的荧光检测器在进行微量分析中经常使用。如许多芳香族化合物如蒽、菲、芴等在特定条件下发出特征荧光，利用HPLC 的荧光检测器可以同时测定上述物质。Tanabe 等[18]设计一种供HPLC 用的多波长荧光检测系统，有4个干涉滤光片和光电倍增管通道;Gluckman 等[19]研制的荧光检测器，流通池为150μL ，可用于毛细管HPLC 和超临界色谱，其最小检测量为0.2pg 。 2.2 荧光检测与离子色谱联用 Mho 等人[20]研制一套供离子色谱用的双光束激光激发间接荧光检测器，它用具有荧光的淋洗离子维持恒定背景信号，当待测离子淋出时，信息观测信号减少。这种荧光检测器可以检测纳克级阴离子，方法灵敏度非常高。 2.3 激光光源引入荧光分光光度计 激光光源引入荧光计在我国开发较早，也是目前应用比较成熟的仪器之一，如测铀仪就是其中的代表[21]。时间分辨激光荧光分光光度计的研制成功，大大改善了荧光仪器的性能，这类仪器已广泛应用于环境监测、稀土分析、冶金、化
荧光光谱分析技术概述....................................................................................................................... 1荧光光谱分析原理.1 ................................................................................................................................... 4荧光分析法.2 ........................................................................................................................ 4定性分析法.2.1 4 ......................................................................................................................... 2.2定量分析法 荧光光谱分析原理1光谱法是辐射能与物质组成和结构的相光学分析法 分为光谱法和非光谱法，不涉及能级跃非光谱法不包含物质内能的变化，互作用，以光谱的出来为基础，迁，而是辐射方向和物理性质的改变。 光学分析方法分类 1表分析法特征具体方法 射线荧光光谱、分子荧X光谱法原子发射光谱、原子荧光光谱、光的发射光光谱、分子磷光光谱、化学发光、电子能谱、俄歇电子能谱射线原子吸收光谱、紫外-可见分光光度法、红外光谱、X光的吸收吸收光谱、核磁共振光谱、电子自旋共振光谱、光声光谱拉曼光谱光的散射 比浊法、散射浊度法光的散射非光谱法 折射法、干涉法光的折射 X射线衍射、电子衍射光的衍射 旋光色散法、偏振法、圆二向色法光的转动 , 光波愈短荧光发光机理可按量子理论通俗解释: 光具有波动、粒子二重性, 当某些物质受到紫外线或较短波长其光子能量愈强; 反之波长愈长其能量则弱。当, , 吸收了全部或部分光能量, 使其分子的能级升高而处于亚稳定状态光照射其中一部分化为热量, , 这些分子就会立即释放多余的能量恢复到稳定的基态时因为有部分能, 向基态跃迁时是以“光”形式释放而消失。但对某些物质而言, 光波愈, 量被消耗所以重新发出的光能量总比吸收的能量要小。由于能量愈小, , 所以物质所激发的荧光总比照射它的光波要长。磷光的能量较荧光还要小长, 这就是两者的区别。寿命可达数小时之久所以它的波长比荧光要长, , 如果物质的分子吸收了紫外和可见区电磁辐射后，它的电子能跃迁至激发本身又回复到基态如果吸收辐然后以热能的形式将这一部分能量释放出来，态，再发射的波射能后处于电子激发态的分子以发射辐射的方式释放这一部分能量， 长可以同分子所吸收的波长相同，也可以不同，这一现象称为光致发光。最常见的两种光致发光现象是荧光和磷光。这两种光致发光的机理不同，荧光发光过程 -3s-10s的时间间隔。而磷光则往往能延续10因在激发光停止后10s内停止发光，此，可通过测定发光寿命的长短来区分荧光和磷光。 一些化学物质从外界吸收并储存能量而进入激发态，当其从激发态再回复到基态时，过剩的能量以电磁辐射的形式放射(即发光)称之为荧光。可产生荧光的分子
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
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）
红外光谱分析概述 1．红外光谱红外光谱是反映红外辐射强度或其他与之相关性质随波长（波数）变化的谱图。目前，它是一种被广泛应用于研究表征物质的化学组成，在分子层次上的结构及分子间相互作用的有力手段。红外射线发现于1800年，在用普通温度计测量可见光谱的温度效应时，在红光一端的外侧观察到有较强的热效应。后来，实验证实了这是由一种肉眼看不见、波长比红光更长的电磁辐射所造成的，这种电磁辐射被称为红外光。通常将红外辐射的波长范围定为0.8～1000微米，并可粗略地分为三个波段：（1）近红外的波段为0.8～2.5微米，波数为12500～4000厘米-1；（2）中红外的波段为2.5～25微米，波数为 （3）远红外的波段为25～1000微米，波数为400～4000～400厘米-1； 10厘米，目前，实验上已能测定到2500微米，波数为4厘米-1。相应地有近红外光谱、中红外光谱和远红外光谱。 红外光谱的形式虽然多种多样，从本质上可分为发射光谱和吸收光谱两大类。物体的红外发射光谱是指样品在通过受激或自发辐射的条件下，所发射的红外光的强度随波长(波数)变化的光谱图，红外发射光谱主要决定于物体的温度和化学组成。吸收光谱是指样品对红外辐射的吸收能力随波长(波数)变化的光谱图，在实验上，使红外光与样品发生相互作用，测定红外光与物质相互作用前后光强的变化与波长(波数)之间的关系, 称红外吸收光谱。 2．分子的振动和转动光谱
对于分子体系而言，其振动和转动是量子化的，其能级差所对应的光子的波长落在红外光范围，因此是红外光谱(拉曼光谱)的主要研究对象。研究指出，红外光谱的研究范围不仅仅局限于分子的振动、转动跃迁，某些特殊体系的电子能级跃迁亦可能落在红外光谱波段范围内，例如，超大规模共轭体系的电子跃迁、某些稀土离子的f-f 能级跃迁等等。不过目前绝大多数的红外光谱研究工作仍集中于分子的振动能级跃迁上，以最简单的双原子为例，其振动吸收Eν可近似地表示为： 式中h为普朗克常数；ν为振动量子数（取正整数）；ν0为简谐振动频率。当ν=0时，分子的能量最低，称为基态。处于基态的分子受到频率为ν0的红外射线照射时，分子吸收了能量为ν0的光量子，跃迁到第一激发态，得到频率为ν0的红外吸收带, 它称为分子振动的基频。反之，处于该激发态的分子也可发射频率为ν0的红外射线而恢复到基态。ν0的数值决定于分子的约化质量μ和力常数κ： κ决定于原子的核间距离、原子的特性和化学键及键级等。 在多原子分子体系中，各原子在平衡位置附近作相对运动。这些振动 方式可以被分解为各种简正振动的线性组合，所谓简正振动就是指分子中各原子以同一频率、同一相位在平衡位置附近作简揩振动。含N 个原子的非线分子有3N-6个简正振动方式；线性分子有3N－5种简正振动方式。 对于分子的转动而言，往往可以假定分子为刚性转子，则其转动能量Er为： J=0,1,2,3,…,n
第四章原子吸收光谱法与原子荧光光谱法 4-1 . Mg原子的核外层电子31S0→31P1跃迁时吸收共振线的波长为285.21nm,计算在2500K 时其激发态和基态原子数之比. 解: Mg原子的电子跃迁由31S0→31P1 ,则 g i／g0=3 跃迁时共振吸收波长λ=285.21nm ΔEi=h×c／λ =（6.63×10-34）×（3×108）÷（285.31×10-9） =6.97×10-19J 激发态和基态原子数之比： Ni／N0＝（g i／g0）×e-ΔEi／kT 其中: g i／g0=3 ΔEi／kT=-6.97×10-19÷〔1.38×10-23×2500〕 代入上式得： Ni／N0＝5.0×10-9 4-2 .子吸收分光光度计单色器的倒线色散率为1.6nm／mm，欲测定Si251.61nm的吸收值，为了消除多重线Si251.43nm和Si251.92nm的干扰，应采取什么措施？ 答： 因为: S1 =W1/D = (251.61-251.43)/1.6 = 0.11mm S2 =W2/D =（251.92-251.61）/1.6 =0.19mm S1＜S2 所以应采用0.11mm的狭缝. 4-3 .原子吸收光谱产生原理，并比较与原子发射光谱有何不同。 答： 原子吸收光谱的产生：处于基态原子核外层电子，如果外界所提供特定能量（E）的光辐射恰好等于核外层电子基态与某一激发态（i）之间的能量差（ΔEi）时，核外层电子将吸收特征能量的光辐射有基态跃迁到相应激发态，从而产生原子吸收光谱。 原子吸收光谱与原子发射光谱的不同在于： 原子吸收光谱是处于基态原子核外层电子吸收特定的能量，而原子发射光谱是基态原子通过电、热或光致激光等激光光源作用获得能量；原子吸收光谱是电子从基态跃迁至激发态时所吸收的谱线，而原子发射光谱是电子从基态激发到激发态，再由激发态向基态跃迁所发射的谱线。
理解分子荧光分析的基本原理 理解激发光谱发射光谱同步光谱三维荧光光谱的含义 掌握分子荧光发射光谱的特性 了解荧光光谱仪器的组成及各部分作用 掌握影响荧光强度的内部结构因素和外部环境因素 了解光谱分析法的应用范围 第一章分子荧光光谱分析 1概述 分子荧光光谱分析也叫荧光分光光度法，是当前普遍使用并有发展前途的一种光谱分析技术。物质的分子吸收了紫外和可见光后它的电子跃迁到激发态，然后以热能的形式将这一部分能量释放出来，本身回复到基态。。如果吸收辐射能后处于电子激发态的分子以发射辐射的方式释放这一部分能量，再发射的波长可以同分子所吸收的波长相同也可以不同，这个现象叫光致发光，最常见的光致发光现象是荧光和磷光。 当用一种波长的光照射某种物质时，这个物质会在极短的时间内发射出比照射波长更长的光，这种光称为荧光。对于荧光来说，当激发光停止照射后，发光过程几乎立即（10-9-10-6 S）停止; 当用一种波长的光照射某种物质时，这如果种物质在较长的时间内发射出比照射波长更长的光，这种光称为磷光。对于磷光来说，当激发光停止照射后，发光过程将持续一段时间（10-1-10 S）; 磷光和荧光的发光机理是不同的。 由于物质分子结构不同，所吸收的光的波长和发射的荧光波长也有所不同，利用这个特性可以定性鉴别物质。同一种分子结构的物质用同一波长的激发光照射可以发射相同波长的荧光，若该物质的浓度不同，则浓度大时，所发射的荧光强度也强，利用这个性质可以进行定量测定。用荧光进行定性和定量的方法叫荧光分析法。 2荧光分析的原理 2.1分子荧光发生过程 2.1.1荧光与磷光
2.1.1.1 分子的电子能级与激发过程 分子除了电子不断运动外，分子本身还有振动和转动。量子力学表明，这些运动的能量是量子化的，所以分子有电子能级，分子振动能级，及分子转动能级。每个电子能级中有包含一系列的振动能级和转动能级。. . 图1 分子电子能级，振动能级和转动能级示意图 室温下大多数分子处于基态的最低振动能级。处于基态的分子吸收能量（电能，热能，光能，化学能）后被激发为激发态。激发态不稳定将很快衰变为基态，若返回到基态伴随着光子的辐射，这种现象称为发光。现在从分子结构上讨论荧光发光产生的机理。 每个分子具有一系列严格分立的能级，称为电子能级。而每个电子能级中又包含者一系列振动能级和转动能级。我们用S0 S1 Sn表示电子的基态，第一电子激发的单线态和第N电子激发的单线态。T1表示第一电子激发的三线态。 电子激发的单线态和相应的三线态的区别在于电子自旋方向不同，另外三线态的能级稍微低一些。 电子能态的的多重性用M= 2S+1表示, S为电子自旋量子数的代数和，其数值为0或1。大多数分子含有偶数个电子。基态时这些电子成对地填充在能量
有机化合物的红外光谱分析 系别：化学物理系 学号：PB09206108 姓名：倪宇飞
有机化合物的红外光谱分析 一、实验目的 （1）初步掌握两种基本样品制备技术及傅立叶变换红外光谱仪的简单操作。 （2）通过谱图解析及标准谱图的检索，了解由红外光谱鉴定未知物的一般过程。 二、实验原理 （1）原理概述 物质分子中的各种不同基团，在有选择的吸收不同频率的红外辐射后，发生振动能级之间的跃迁，形成各自独特的红外吸收光谱。据此，可对物质进行定性和定量的分析。特别是对化合物结构的分析，应用更为广泛。 （2）对试样的要求 A.试样应该是单一组分的纯物质，纯度应大于98%，便于与纯化合物的标准进行 对照，多组分试样应尽量在测试前预先用分馏、萃取、重结晶、区域熔融和色谱法进行分离提纯； B.试样中不应含有游离水。本身水有红外吸收，会严重干扰样品的谱图，而且会 侵蚀吸收池的盐窗，游离水的吸收为止约为3400cm-1以及1630cm-1； C.试样的浓度和测试厚度应该选择适当，以使光谱图中的大多数吸收峰透射比处 于10%～80%范围内。 （3）制样方法 本次实验中的提供了固体和液体两种未知待测样品，因此有针对性的采用了两种制样方法 A.液膜法 对于沸点较高的的液体，直接将样品滴在两块NaCl盐窗之间，形成没有气泡的毛细厚度液膜，之后用夹具固定，放入仪器的光路中进行测试。本实验中由于液体的流动性较差，故只用一片盐窗即可； B.KBr压片法，将1～2mg固体试样与200mg纯KBr研细混合，研磨至粒径小 于2微米，在油压机上压成透明薄片即可用于测定。 （4）仪器工作原理 傅立叶变换红外光谱仪主要由光源（硅碳棒、高压汞灯）、Michelson干涉仪、检测器、计算机和记录仪组成
荧光光谱分析 一、实验目的 1、了解荧光光谱的基本原理； 2、熟悉荧光光谱仪的基本原理和操作规程； 3、了解荧光光谱的基本分析方法。 二、荧光光谱原理 分子吸收辐射后,使其价电子处于不稳定的激发态，随后以光的形式辐射出能量、这称为“光致发光”。在二次发光的发射过程中，最常见的两种光致发光是分子荧光(fluorescence)和分子磷光(phosphorescence)。由测量分子荧光和磷光强度而建立起来的定量分析法称为分子荧光分析法和分子磷光分析法。在化学反应过程中，分子吸收反应释放出的化学能产生激发态物质，这种激发态物质发出的光辐射称为化学发光(chemiluminescence)。根据化学发光强度或发光总量来确定物质组分含量的分析方法称为化学发光分析法。化学发光分析、分子荧光分析和磷光分析统称为分子发光分析法。 2.1、荧光及磷光的产生原理 含有孤对电子n和π轨道的分子，吸收光能后产生π→π*和n→π*电子跃迁。在通常情况下，基态分子的电子自旋是配对的，净自旋S＝0，光谱项的多重性2S+1＝l，这种状态称为单重态。电子激发态的多重性也是2S+1。若有一个电子激发至高能轨道时，当S=0, 此时分子所处的状态就称为激发单重态；若—个电子激发至高能轨道，但S＝1时，即2S+l ＝3，这种状态的分子就处于激发三重态。假若分子中含有奇数电子，则S＝1/2时，分子处于二重态。 在图11-1电子激发能级图中，处于激发态的分子可以有多种辐射形式去激发而回到基态。首先由于与同类分子或其它分子碰撞，损失一部分能量，产生无辐射跃迁。然后，若能态的多重性不变(激发单重态向基态单重态跃迁)所产生的辐射称为荧光。而能态的多重性改变(激发三重态向基态单重态跃迁)时产生的辐射称为磷光。由图11-1可知，吸收光谱的能级高于荧光光谱能级，荧光光谱能级又高于磷光光谱能级。所以，荧光波长较磷光短；荧光的寿命约为10-9～10-6s, 而磷光的寿命约为10-3～10s; 一般荧光在常温下即可以发射，但磷光必须在极低的温度下（液氮，-196o C）才可以发射。
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 由于有机化合物分子中引入了助色基团或其他发色基团而产生
原子荧光法复习题 一、填空： 1.原子荧光分析中，荧光类型有、、、热助线荧光和敏化原子荧光等。 答案：共振荧光、直跃线荧光、阶跃线荧光 2.原子荧光光谱仪中，目前有和两类仪器。 答案：色散系统、非色散系统 3.七十年代末，由于、及各种高效原子化器的使用，AFS技术得到了较大发展。 答案：高强度空心阴极灯、激光器 4.荧光猝灭的程度与及有关。 答案：被测元素、猝灭剂的种类 5.在原子荧光分析中，原子浓度较高时容易发生，它可使荧光信号变化和荧光谱线，从而峰值强度。 答案：自吸、变宽、减少 6.在原子荧光分析中，无论是连续光源或者线光源，光源强度越高，其测量线性工作范围。答案：越宽 7.原子荧光光谱仪的检测部分主要包括、以及放大系统和输出装置。 答案：分光系统、光电转换装置 8.在原子荧光分析中，石英原子化器炉温过高会使降低、增高，但较高的炉温又有利于消除干扰，所以应根据实际情况确定原子化温度。 答案：灵敏度、噪声、气相 9.在原子荧光分析中，测定灵敏度随观测高度增加而，观测高度太低时，会增加，观测高度太高时，会使和下降。 答案：降低、噪声、灵敏度、精度 10.原子荧光光谱仪中，以供电的空心阴极灯，可以使增强几十至几百倍。 答案：脉冲、谱线 11.在原子荧光分析的实际工作中，会出现空白大于样品强度的情况，这是因为空白溶液中不存在的原因。 答案：荧光、干扰 12.在原子荧光分析中，样品分析时，标准溶液的应和样品完全一致，同时必须做。 答案：介质、空白 13.在原子荧光分析中，当光电倍增管的负高压增加时，和水平同时增加，当灵敏度可以满足要求时，应尽量采用的负高压。 答案：信号、噪声、较低 14. 原子荧光光谱仪一般由四部分组成：、、和。 答案：光源（激发光源）、原子化器、光学系统（单色仪）、检测器 15.石英原子化器的外屏蔽气是用以防止周围的进入，产生，以保证较高及稳定的。
第4章原子荧光光谱分析 4.1 原子荧光光谱的产生和特性 4.2 原子荧光光谱分析的定量关系 4.3 原子荧光光谱仪器 4.4 蒸气发生样品导入技术 4.5 蒸气发生-原子荧光光谱分析技术4.6 蒸气发生-原子荧光光谱分析的干扰4.7 蒸气发生-原子荧光测量要点 4.8 非蒸气发生原子荧光光谱分析技术
4.1 原子荧光光谱的产生和特性 原子荧光光谱分析法是上世纪60年代中期发展起来的一种新的痕量分析方法。 原子荧光光谱分析法具有很高的灵敏度，校正曲线的线性范围宽，能进行多元素同时测定。 在冶金、地质、石油、农业、生物医学、地球化学、材料科学、环境科学等各个领域内获得了相当广泛的应用。
气态自由原子处于基态，当吸收激发光源发出的一定频率的辐射能量后，原子由基态跃迁至高能态，即处于激发状态。处于激发态的原子很不稳定，在极短的时间(≈10-8s)内即会自发地释放能量返回到基态。若以辐射的形式释放能量，则所发射的特征光即为原子荧光。 原子荧光是光致发光，所以当激发光源停止照射之后，再发射过程立即停止。
4.1.2.1 共振荧光 共振荧光是指激发波长与发射波长相同的荧光。 由于原子的激发态和基态之间共振跃迁的概率一般比其他跃迁的概率大得多，所以共振跃迁产生的谱线是最有用的分析谱线。 当原子处于由热激发产生的较低的亚稳能级，则共振荧光也可从亚稳能级上产生：称为热助共振荧光。
4.1.2.2 非共振荧光 非共振荧光是指激发波长与发射波长不同的荧光。 （1）斯托克斯荧光 当发射荧光波长比激发光波长长时，即为斯托克斯荧光。 ①直跃线荧光 直跃线荧光是指激发谱线和荧光谱线的高能级相同的荧光。原子受到光辐射激发，从基态跃迁到较高的激发态，然后直接跃迁到能量高于基态的亚稳态能级，发射出波长比激发光波长要长的原子荧光。 类似的，当原子处于由热激发产生的较低亚稳能级，再通过吸收非共振线而激发的直跃线荧光称为热助直跃线荧光。 ②阶跃线荧光 阶跃线荧光是指当激发谱线和发射谱线的高能级不同时所产生的荧光，也分为正常阶跃线荧光和热助阶跃线荧光两类。