分子光谱法：荧光分光光度计的分析应用

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：分子光谱法是由分子中电子能级、振动和转动能级的变化产生的，表现形式为带光谱。进行分子荧光光谱分析的仪器称荧光分光光度计。

分子光谱法是由分子中电子能级、振动和转动能级的变化产生的，表现形式为带光谱。属于这类分析方法的有紫外-可见分光光度法（UV-VIS）、红外光谱法（IR）、分子荧光光谱法（MFS）和分子磷光光谱法（MPS）等^[4]。

1.紫外-可见分光光度法（UV-VIS）

紫外-可见分光光度法是根据物质分子对波长为200～760nm这一范围的电磁波的吸收特性所建立起来的一种定性、定量和结构分析方法。操作简单、准确度高、重现性好。波长长（频率小）的光线能量小，波长短（频率大）的光线能量大。分光光度测量是关于物质分子对不同波长和特定波长处的辐射吸收程度的测量。

紫外-可见分光光度计由以下5个部件组成：

1）辐射源。必须具有稳定的、有足够输出功率的、能提供仪器使用波段的连续光谱，如钨灯、卤钨灯（波长范围350～2500nm），氘灯或氢灯（180～460nm），或可调谐染料激光光源等。

2）单色器。它由入射、出射狭缝、透镜系统和色散元件（棱镜或光栅）组成，是产生高纯度单色光束的装置，其功能包括将光源产生的复合光分解为单色光和分出所需的单色光束。

3）试样容器，又称吸收池。供盛放试液进行吸光度测量之用，分为石英池和玻璃池两种，前者适用于紫外到可见区，后者只适用于可见区。容器的光程一般为0.5～10cm。

4）检测器，又称光电转换器。常用的有光电管或光电倍增管，后者较前者更灵敏，特别适用于检测较弱的辐射。近年来还使用光导摄像管或光敏二极管矩阵作检测器，具有快速扫描的能力。

5）显示装置。这部分装置发展较快。较高级的光度计常备有微处理机、荧光屏显示和记录仪等，可将图谱、数据和操作条件都显示出来。(https://www.chuimin.cn)

2.红外光谱法（IR）

红外光谱法又称红外分光光度分析法，简称IR，分子吸收光谱法的一种。是利用物质对红外光区的电磁辐射的选择性吸收来进行结构分析及对各种吸收红外光的化合物的定性和定量分析的方法。被测物质的分子在红外线照射下，只吸收与其分子振动、转动频率相一致的红外光谱。对红外光谱进行剖析，可对物质进行定性分析。化合物分子中存在着许多原子团，各原子团被激发后，都会产生特征振动，其振动频率也必然反映在红外吸收光谱上。据此可鉴定化合物中的各种原子团，也可进行定量分析。具有特征性强、测定快速、不破坏试样、试样用量少、操作简便、能分析各种状态的试样、分析灵敏度较低、定量分析误差较大的特点。

3.分子荧光光谱法（MFS）

利用某些物质分子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。当物质分子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 s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，而让荧光物质所发出的荧光通过发射单色器照射于检测器上，亦即进行扫描，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。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。荧光发射光谱的形状与激发光的波长无关。进行分子荧光光谱分析的仪器称荧光分光光度计。它由5部分组成：光源，单色器，样品池，检测器，显示装置。

荧光激发光谱和发射光谱可用来鉴定有机化合物。冷却至77K，可获得高度分辨的低温荧光光谱，有利于鉴别。还可采用同步扫描荧光法，及1～4阶的导数荧光光谱和三维光谱等，来鉴别多组分荧光物质。

4.分子磷光光谱法（MPS）

磷光分析法具有灵敏度高（比紫外-可见分光光度法高2～3个数量级），选择性好，工作曲线线性范围宽，且能提供激发光谱、发射光谱、发光强度、发光寿命、量子产率、荧光偏振诸多信息等优点，已成为一种重要的分析技术。在生物、医学、药物、环境、石油化工等诸多领域都有广泛的应用。

分子发光包括荧光、磷光、化学发光和生物发光。光与物质作用产生激发态分子，其返回基态时的发光现象称为光致发光，荧光和磷光都是光致发光。通过化学反应或生物反应产生激发态分子，其返回基态时的发光分别称为化学发光和生物发光。磷光由于寿命长，光照停止时仍有发光，所以测试时在检测器之前有一个载玻片，在激发光停止间隙获得的发射光即为磷光，激发光存在时获得的发射光是磷光和荧光的总和。

分子光谱法：荧光分光光度计的分析应用

相关推荐