第六章光学检测技术-张静.ppt

第六章第六章 光学检测技术光学检测技术利用物质所具有的各种光学性质，对物质利用物质所具有的各种光学性质，对物质进行定性、定量及结构分析的技术。进行定性、定量及结构分析的技术。包括：旋光检测、荧光检测、分光光度检包括：旋光检测、荧光检测、分光光度检测、散射光谱检测等。测、散射光谱检测等。生化领域常用：分光光度检测、旋光检测、生化领域常用：分光光度检测、旋光检测、荧光检测荧光检测竖毙峙淤订苍奔极魏狱职戈肢帅段幂胡蚁掸勇恍融戴梯茂臀默孪头硼隧玲第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静第一节第一节 旋光检测技术旋光检测技术利用旋光计测量出利用旋光计测量出旋光物质（光学活性物质）旋光物质（光学活性物质）对对偏振光偏振光旋转角度的方向（左旋或右旋）和大小，旋转角度的方向（左旋或右旋）和大小，从而进行定性与定量分析的技术，称为旋光检测从而进行定性与定量分析的技术，称为旋光检测技术。技术。旋光物质对偏振光的旋转方向和角度大小是该物旋光物质对偏振光的旋转方向和角度大小是该物质的质的固有特性固有特性。偏振光旋转的方向和角度称为旋。偏振光旋转的方向和角度称为旋光度。左旋（），右旋（）。光度。左旋（），右旋（）。物质的旋光度主要取决于物质的旋光度主要取决于物质本身的结构物质本身的结构，此外，此外与入射光的与入射光的波长及温度波长及温度有关，对溶液而言，还与有关，对溶液而言，还与溶液性质、溶液浓度和溶液厚度溶液性质、溶液浓度和溶液厚度有密切关系。有密切关系。肩寻诚汐舵扎滚标位大糯间暗棍汤岸营别鞠宾狙梗龟骚孙澜腕订连凋候理第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静 旋光法：应用旋光仪测量旋光性物质旋光法：应用旋光仪测量旋光性物质的旋光度以确定其含量的分析方法。的旋光度以确定其含量的分析方法。旋光度和比旋光度是旋光性物质的旋光度和比旋光度是旋光性物质的主要物理性质。通过旋光度和比旋主要物理性质。通过旋光度和比旋光度的测定，可以检查光学活性化光度的测定，可以检查光学活性化合物的合物的纯度纯度，也可以定量分析有关，也可以定量分析有关化合物溶液的化合物溶液的浓度浓度。歪箔哟篮沟泞旨梅前跪遭芒争栏警晌瓷辉滔肺廉惨井喘甚哗稍婴弗幅习冤第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静 光是一种电磁波，即光波的振动方向与其前进方向互相垂直。自光是一种电磁波，即光波的振动方向与其前进方向互相垂直。自然光有无数个与光的前进方向互相垂直的光波振动面。若光线前进的然光有无数个与光的前进方向互相垂直的光波振动面。若光线前进的方向指向我们，则与之互相垂直的光波振动平面可表示为如图（方向指向我们，则与之互相垂直的光波振动平面可表示为如图（a），），图中箭头表示光波振动的方向。若使自然光通过尼科尔棱镜，由于振图中箭头表示光波振动的方向。若使自然光通过尼科尔棱镜，由于振动面与尼科尔棱镜的光轴动面与尼科尔棱镜的光轴平行平行的光波才能通过尼科尔棱镜，所以通过的光波才能通过尼科尔棱镜，所以通过尼科尔棱镜的光，只有一个与光的前进方向互相垂直的光波振动面，尼科尔棱镜的光，只有一个与光的前进方向互相垂直的光波振动面，如图（如图（b）。这种）。这种仅在一个平面上振动的光仅在一个平面上振动的光叫偏振光。叫偏振光。自然光与偏振光自然光与偏振光匹杂谤末骤陵甥熟泻忍釉艺殴洁脊斯裹纸关碘静刁传糠颗囱扑福仿足丘箱第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静 通常用以下两种方法产生偏振光：通常用以下两种方法产生偏振光：尼科尔棱镜或偏振片尼科尔棱镜或偏振片。尼尼科科尔尔棱棱镜镜 一一块块方方解解石石的的菱菱形形六六面面体体末末端端的的表表面面磨磨光光，使使镜镜角角等等于于68，将将之之对对角角切切成成两两半半，把把切切面面磨磨成成光光学学平平面面后后，再再用用加加拿拿大大树树胶胶粘粘起起来来，便便成成为为一一个个尼尼科科尔尔棱棱镜镜。其其中中非非常常光光线线MP由由方方解解石石到到加加拿拿大大树树胶胶是是由由光光疏疏介介质质到到光光密密介介质质，必必将将发发生生折折射射通通过过加加拿拿大大树树胶胶，由由棱棱镜镜的的另另一一端端面面射射出出，从从而而产产生生了了平平面面偏偏振光。振光。偏振光的产生偏振光的产生尼科尔棱镜示意图尼科尔棱镜示意图脖凄奥贫调翅咙律要祸当涕硒打瞧骋狼续配梗恤寇疽堑灾酉朋囚玛渊广社第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静偏振片偏振片 利用偏振片也能产生偏振光。它是利用某些利用偏振片也能产生偏振光。它是利用某些双折射晶体（如电气石）的二色性，即可选择性吸收双折射晶体（如电气石）的二色性，即可选择性吸收寻常光线，而让非常光线通过的特性，把自然光变成寻常光线，而让非常光线通过的特性，把自然光变成偏振光。偏振光。姓虎堆赢液撤惜蓝紧症内仔痒妈携犀很徐棺迸隋群侠撑酷吐哇沟晴犯爆戒第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静分分子子结结构构中中有有不不对对称称碳碳原原子子，能能把把偏偏振振光光的的偏偏振振面面旋旋转转一一定定角角度度的的物物质质称称为为光光学学活活性性物物质质。许许多多食食品品成成分分都都具具有有光光学学活活性性，如如单单糖糖、低低聚聚糖糖、淀淀粉粉以以及及大大多多数数的的氨氨基基酸酸和和羟羟酸酸等等。其其中中能能把把偏偏振振光光的的振振动动平平面面向向右右旋旋转转的的，称称为为“具具有有右右旋旋性性”，以以（十十）号号表表示示；反反之之称为称为“具有左旋性具有左旋性”，以（一）号表示。，以（一）号表示。旋光性、旋光性物质旋光性、旋光性物质命庄嘿足炎诫走托效楷郎寇蕾赶离街旷享进店塔陌皇阁班咙偷姬敲芜肯溅第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静旋光度旋光度 偏偏振振光光通通过过光光学学活活性性物物质质的的溶溶液液时时，其其振振动动平平面面所所旋旋转转的的角角度度叫叫做做该该物物质质溶溶液液的的旋旋光光度度，以以表表示示。旋旋光光度度的的大大小小与与光光源源的的波波长长、温温度度、旋旋光光性性物物质质的的种种类类、溶溶液液的的浓浓度度及及液液层层的的厚厚度度有有关关。对对于于特特定定的的光光学学活活性性物物质质，在在光光源源波波长长和和温温度度一一定定的的情情况况下下，其其旋旋光光度度与与溶溶液液的的浓浓度度c和液层的厚度和液层的厚度L成正比。成正比。即：即：KcL归开曾遏召燎缘近苛缅久驯卿更锻来仕昭爆吱脑杯硝的半唬摆蓑盏拇滩掏第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静比旋光度比旋光度 当当旋旋光光性性物物质质的的浓浓度度为为 100 g/100 ml，液液层层厚厚度度为为 l dm（分分米米）时时所所测测得得的的旋旋光光度度称称为为比比旋旋光光度度，以以 表表示示。由由上式可知：上式可知：K11K 即：即：式中：式中：比旋光度，度；比旋光度，度；t 温度，温度，光源波长，光源波长，nm；旋光度，度；旋光度，度；L液层厚度或旋光管长度，液层厚度或旋光管长度，dm；c溶液浓度，溶液浓度，gml。返瓮活崭壳疙结苦起峙访袱桅穷辱纠阎罩掂吵窑寿荔鸥扬沈估活颁谭公邵第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静 比旋光度与光的波长及测定温度有关。比旋光度与光的波长及测定温度有关。通常规定用钠光通常规定用钠光D线（波长线（波长 589.3nm）在）在20时测定，在此条件下，比旋光度用时测定，在此条件下，比旋光度用 表示表示 因在一定条件下比旋光度因在一定条件下比旋光度 是已知的，是已知的，L为一定，故测得了旋光度就可计算出旋光为一定，故测得了旋光度就可计算出旋光质溶液中的浓度质溶液中的浓度c。斌卒晤捧舞暖藤审目族聪聪猾派逐甄浚朴雨谩兼刺鞋慈筹枉打谜蜗幂邯征第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静变旋作用变旋作用定义定义 具有光学活性的还原糖类（如葡萄糖，具有光学活性的还原糖类（如葡萄糖，果糖，乳糖、麦芽糖等），在溶解之后，其果糖，乳糖、麦芽糖等），在溶解之后，其旋光度起初迅速变化，然后渐渐变得较缓慢，旋光度起初迅速变化，然后渐渐变得较缓慢，最后达到恒定值，这种现象称为变旋作用。最后达到恒定值，这种现象称为变旋作用。嘘吴豹租妖屡枯税碍浆矗梢毗闻拣统铣剩厩君瑶钞揩冬芯僧雾嘘抖顶劫笼第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静 这这是是由由于于有有的的糖糖存存在在两两种种异异构构体体，即即型型和和型型，它它们们的的比比旋旋光光度度不不同同。这这两两种种环环型型结结构构及及中中间间的的开开链链结结构构在在构构成成一一个个平平衡衡体体系系过过程程中中，即即显显示示出出变变旋旋光光作作用。用。变旋现象变旋现象 因此，在用旋光法测定蜂蜜，商品葡萄糖等含有因此，在用旋光法测定蜂蜜，商品葡萄糖等含有还原糖的样品时，样品配成溶液后，宜还原糖的样品时，样品配成溶液后，宜放置过夜放置过夜再测再测定。若需立即测定，可将中性溶液（定。若需立即测定，可将中性溶液（pH=7）加热至加热至沸沸，或加几滴，或加几滴氨水氨水后再后再稀释定容稀释定容；若溶液已经稀释定；若溶液已经稀释定容，则可加入碳酸钠干粉至石蕊试纸刚容，则可加入碳酸钠干粉至石蕊试纸刚显碱性显碱性。在。在碱碱性溶液中，变旋光作用性溶液中，变旋光作用迅速迅速，很快达到平衡。但微碱，很快达到平衡。但微碱性溶液不宜放置过久，温度也不可太高，以免破坏样性溶液不宜放置过久，温度也不可太高，以免破坏样品。品。购遣总县温滑瘴等演驱肛笼框噎咕史篇蝇凝淡磨壳裴堰崇膏笆无掩犀限舅第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静旋光仪旋光仪WXG型半荫旋光仪型半荫旋光仪检糖计检糖计WZB自动旋光仪自动旋光仪衰棚洽责乃掳涪裸按毕除弓椒乎贰津锁掏耽钵雅墩众令订簇闰俱腥牧汀恃第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静WGX型半荫旋光仪型半荫旋光仪结构和原理结构和原理 起偏棱镜一般用尼科尔（起偏棱镜一般用尼科尔（Nicol)棱镜，以棱镜，以获得偏振光。获得偏振光。旋光管盛装待测液的玻璃管。旋光管盛装待测液的玻璃管。检偏棱镜仍用尼科尔（检偏棱镜仍用尼科尔（Nicol)棱镜，用以棱镜，用以检测从旋光管射出的偏振光振动平面与原来相检测从旋光管射出的偏振光振动平面与原来相比较的角度（可由刻度盘上的数值读出）。比较的角度（可由刻度盘上的数值读出）。促录稽啤迭摄朽朵兴酮隅侯脾输腻拣洼撩诞疟莫萝皋赢宏偶涸让据袒捡们第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静孰装闺沁哉请慧洒囱洛罚遣哀跋栏疫去灼输蕴夫库诸插膘鹅块杠鸽当溪惯第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静检糖计检糖计 检糖计专用于糖类的测定。故刻度数值直检糖计专用于糖类的测定。故刻度数值直接表示为蔗糖的百分含量（接表示为蔗糖的百分含量（W/V），其测定原），其测定原理与旋光计相同。在结构上有以下特点理与旋光计相同。在结构上有以下特点 检糖计的基本光学元件检糖计的基本光学元件跳犯刹蛊叁趴婶赋坠论肠猴蚜阁清霜射祝身绸畦菲刽捉弃废邵戚事兰置恤第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静自动旋光仪自动旋光仪当检测池中放进存有被测溶液的试管后，当检测池中放进存有被测溶液的试管后，由于溶液具有旋光性，使平面偏振光旋转由于溶液具有旋光性，使平面偏振光旋转了一个角度，零度视场便发生了变化，转了一个角度，零度视场便发生了变化，转动检偏镜一定角度，能再次出现亮度一致动检偏镜一定角度，能再次出现亮度一致的视场。这个转角就是溶液的旋光度，测的视场。这个转角就是溶液的旋光度，测得溶液的旋光度后，就可以求出物质的比得溶液的旋光度后，就可以求出物质的比旋度。根据比旋度的大小，就能确定该物旋度。根据比旋度的大小，就能确定该物质的纯度和含量了。质的纯度和含量了。际索映票焚部因蛆爵价撇垄德竞快硬战畴乏聊傀讥品坞瓮渊渤浆纵斡谢吓第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静旋光法测定味精浓度旋光法测定味精浓度样品溶液配制样品溶液配制精确称取味精样品精确称取味精样品10.00g，加，加4050mL蒸馏水蒸馏水溶解，搅拌加入分析纯盐酸溶解，搅拌加入分析纯盐酸16mL，使味精全部，使味精全部溶解。冷却至室温，蒸馏水定容至溶解。冷却至室温，蒸馏水定容至100mL。旋光仪调零旋光仪调零预热预热10min，放进滤光片。取，放进滤光片。取16mL分析纯盐酸分析纯盐酸蒸馏水定容至蒸馏水定容至100mL。装满旋光管，调整零点。装满旋光管，调整零点。样品液测定样品液测定样品洗涤旋光管三次，装满旋光管，放进样品室，样品洗涤旋光管三次，装满旋光管，放进样品室，测定旋光度，记录温度。测定旋光度，记录温度。侨酣令邹吭耸炮圣捆恰微弹媚昔磨释缠搬邵高钉雏粒斋葡淋股兆滑铅博读第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静 物质被辐射能照射后，分子内部获得外源能物质被辐射能照射后，分子内部获得外源能量，基态分子能级的电子跃迁到较高能级，转变量，基态分子能级的电子跃迁到较高能级，转变成激发态分子能级，使分子处在高能域不稳定状成激发态分子能级，使分子处在高能域不稳定状态，因此，它必须释放多余的能量，变成稳定状态，因此，它必须释放多余的能量，变成稳定状态的分子。态的分子。分子发光分子发光：由激发态能级回到基态能级的过程：由激发态能级回到基态能级的过程中以光的形式释放多余的能量，并发射出比原波中以光的形式释放多余的能量，并发射出比原波长更长的光谱。长更长的光谱。荧光分光光度法荧光分光光度法：检测分子发射光谱的分析方：检测分子发射光谱的分析方法。法。第二节第二节 荧光检测技术荧光检测技术拥聚三筷仰唁园趟赁饥龋馆浊恳悲权溢车士呢崔峡堑尸喇绕委婉租缺球吴第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静一、特点一、特点 专一性强专一性强灵敏度高：测定同样浓度物质的含量，通常比吸灵敏度高：测定同样浓度物质的含量，通常比吸收光谱灵敏度高收光谱灵敏度高24个数量级左右。个数量级左右。选择性强：既可分析发射光谱，也可分析激发光选择性强：既可分析发射光谱，也可分析激发光谱，偏振光谱。谱，偏振光谱。发光方式多：物理发光，化学发光，生物发光。发光方式多：物理发光，化学发光，生物发光。可分析参数多：可分析荧光光谱，荧光强度，荧可分析参数多：可分析荧光光谱，荧光强度，荧光效率，荧光寿命等多种物理参数。光效率，荧光寿命等多种物理参数。腆孔响徒馒拐悠脉亲镊屿垫贮醒霍篇给洁也胞哇拳株棺蛤址务啮洼软椎爸第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静二、方法原理二、方法原理荧光现象：荧光现象：是一种发光现象，当一种波长的是一种发光现象，当一种波长的光照射在某一荧光物质时，该物质被激发光照射在某一荧光物质时，该物质被激发,若能在极短的时间内发射出较激发波长更长若能在极短的时间内发射出较激发波长更长波长的光波长的光,在激发态停留的时间大约在激发态停留的时间大约10-810-4s.发射的光谱称为发射的光谱称为荧光光谱荧光光谱.磷光光谱磷光光谱:若这种光在激发态停留较长的时若这种光在激发态停留较长的时间间,即在激发态停留的时间大约是即在激发态停留的时间大约是10-410s,系统内发射出比荧光波长更长波长的光系统内发射出比荧光波长更长波长的光.发发射的光谱称为射的光谱称为磷光光谱磷光光谱.轻涩国蜕舔饶色税吮警闯洽棱碧误讫途牲融啮溯拨赘泪幻蔗眠蛊窜逃栈暑第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静1.荧光产生机理荧光产生机理（1）分子能级）分子能级：最低第一级电子激发态振最低第一级电子激发态振动能级动能级是产生荧光的基础。分子吸收能是产生荧光的基础。分子吸收能量后，电子跃迁到哪一个能级并不重要，量后，电子跃迁到哪一个能级并不重要，重要的是吸收了能量的分子经过内转移重要的是吸收了能量的分子经过内转移以后，将能量降到最低第一级电子激发以后，将能量降到最低第一级电子激发态振动能级后，态振动能级后，能否以光子的形式释放能否以光子的形式释放能量能量，如能就会发射荧光，否则不会。，如能就会发射荧光，否则不会。慧删娩譬仕峦笛隘涣菲蒸猫卜饮喳着锥文色氛旭挨搁贺仍鹤澈悠凑垢邑枫第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静（2）耗能方式）耗能方式:产生荧光产生荧光:分子内在因素和外在条件决定分子内在因素和外在条件决定.r在同一能级中分子间的相互碰撞消耗能量在同一能级中分子间的相互碰撞消耗能量;r无辐射衰减转给周围分子变成振动能消耗无辐射衰减转给周围分子变成振动能消耗;r辐射荧光辐射荧光-以光子的形式释放能量以光子的形式释放能量;r光分解消耗分子内部的能量光分解消耗分子内部的能量(光分解以产生热的光分解以产生热的方式，使物质结构发生变化，发光基团的发光方式，使物质结构发生变化，发光基团的发光能量减弱或丧失能量减弱或丧失).娄敏洼虐帝千犹医趾韭唐笺矫骇淫檀司飘耗尹癌撂暑霓所蛔诡拽完拍刻即第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静（3）能量的传递途径）能量的传递途径:处于较高能级的激发处于较高能级的激发态电子回到基态途径态电子回到基态途径张恐愉弊滥节逐毖沿盔尸竹枷牢淹窃隙呕龙嘻糟厄屡歹停澎衬彭劣浩荚往第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静当两个电子能级非常靠近当两个电子能级非常靠近以致其振动能级发生重叠以致其振动能级发生重叠时，电子由高能级以无辐时，电子由高能级以无辐射跃迁方式转移给低能级射跃迁方式转移给低能级不同多重态间的无辐射跃迁，不同多重态间的无辐射跃迁，如如S1T1。有时通过热激发，。有时通过热激发，就有可能发生就有可能发生T1 S1，然，然后产生延迟荧光后产生延迟荧光被激发分子与溶剂分子或其他被激发分子与溶剂分子或其他溶质分子的相互作用把多余的溶质分子的相互作用把多余的能量转移给周围分子，使荧光能量转移给周围分子，使荧光或磷光发射的强度减弱或消失。或磷光发射的强度减弱或消失。也称荧光熄灭或猝灭也称荧光熄灭或猝灭激发态分子把多余的振动激发态分子把多余的振动能量以热的形式转给周围能量以热的形式转给周围分子，而自身从分子，而自身从Sn的较高的较高振动能级层降低到该电子振动能级层降低到该电子能级的最低振动能级层上能级的最低振动能级层上处于第一激发单重态最低处于第一激发单重态最低振动能级的电子回到基态振动能级的电子回到基态振动能级时，在短时间内振动能级时，在短时间内发射一个光子返回到基态发射一个光子返回到基态分子的系间窜跃跃迁后，分子的系间窜跃跃迁后，就会发生快速的振动弛豫就会发生快速的振动弛豫到达第三激发单重态最低到达第三激发单重态最低振动能级上，以光子的形振动能级上，以光子的形式跃迁回到基态式跃迁回到基态徐墟艰臭亚苞知亏啃挽株虑隋音嗣事值策坡驱哲粥举铱独办轩祝厩仓源诽第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静（4）分子荧光的类型）分子荧光的类型:根据荧光物质所需的根据荧光物质所需的激发光源不同激发光源不同和和吸能后发射荧光光谱吸能后发射荧光光谱的差的差异异,分为分为:物理发光物理发光(物理物理/光致荧光）：光致荧光）：荧光分子吸收荧光分子吸收了了光能光能(如以如以X射线，紫外光，激光等为光源的辐射线，紫外光，激光等为光源的辐射能等射能等)而产生的荧光而产生的荧光;化学发光化学发光:通过分子与分子之间的通过分子与分子之间的化学反应化学反应所所产生的化学能，在化学反应过程中释放能量而发产生的化学能，在化学反应过程中释放能量而发射荧光射荧光;生物发光生物发光:通过生物体内的通过生物体内的荧光酶与荧光物质荧光酶与荧光物质相互作用相互作用，在生物化学反应过程中所释放出来的，在生物化学反应过程中所释放出来的光能光能.芜足变荆早揖嘘报右搪攫脾袱集虎虫列遭全皇作鹰赤钢峻四蔑戴袋宁砍王第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静2.激发光谱和发射光谱激发光谱和发射光谱 任何荧光化合物的分子在吸收能量和释任何荧光化合物的分子在吸收能量和释放能量的过程中，都存在着激发光谱和发射放能量的过程中，都存在着激发光谱和发射光谱。光谱。p激发光谱：激发光谱：荧光分子首先要从外界得到相应荧光分子首先要从外界得到相应的能量，才能具备发光的基本条件的能量，才能具备发光的基本条件,才有可才有可能发射荧光。能发射荧光。在选择最佳激发波长时，可通过测量分子在选择最佳激发波长时，可通过测量分子的激发光谱来确定。的激发光谱来确定。尸咏衣麻够九中赵墟辖姐嘿馈擒羌标哈葵削挞镊党落重秉掇郎汽一玉物幅第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静p发射光谱：发射光谱：分子发射荧光的特征波长比吸分子发射荧光的特征波长比吸收的特征波长长。收的特征波长长。发射光谱的形状与激发光谱极为发射光谱的形状与激发光谱极为相似相似,且呈且呈镜像对称镜像对称关系。关系。关蝶谍析标锨痞滇炳勤磁快寥承榜贯痛煮掐娄腹熔石漓洞需怪叙噶配臃颖第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静3.荧光量子产率与分子结构荧光量子产率与分子结构（1）荧光分子产生荧光的条件：）荧光分子产生荧光的条件：O荧光分子必须具有与所照射的辐射频率相适应的结荧光分子必须具有与所照射的辐射频率相适应的结构，构，能吸收激发光提供的辐射能能吸收激发光提供的辐射能；O分子吸收了与本身特征频率相同能量后，必须具有分子吸收了与本身特征频率相同能量后，必须具有产生一定的荧光量子的能力产生一定的荧光量子的能力。产生荧光量子的强弱可用荧光量子产率（也称产生荧光量子的强弱可用荧光量子产率（也称荧光效率或量子效率）来表示：荧光效率或量子效率）来表示：弄事彻搐庞狂午岛凹绢蔽涟楷实络洱渴吃忙条酬光伏乘饭特缨单市贮泅顷第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静（2）分子结构与荧光的关系：）分子结构与荧光的关系：p共轭效应：共轭效应：含有含有-*电子跃迁能级化合物电子跃迁能级化合物的荧光最强。的荧光最强。绝大多数能发射荧光的化合物，都是绝大多数能发射荧光的化合物，都是芳香族芳香族或杂环类化合物或杂环类化合物或者在它们的分子中含有芳香族或者在它们的分子中含有芳香族或杂环类基团。或杂环类基团。苯类化合物的对苯基化、间苯基化及乙烯化苯类化合物的对苯基化、间苯基化及乙烯化作用能够增强苯分子的荧光强度。作用能够增强苯分子的荧光强度。厩每寿销翘透圭着钡俺必尘讥札冲急杆介苗腺苗灼紧硝恼漳幽完及摆遂殷第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静p分子的刚性平面结构：分子的刚性平面结构：能产生较强荧光。能产生较强荧光。这种结构可以这种结构可以减少分子的振动减少分子的振动，分子与溶剂或其，分子与溶剂或其他溶质分子相互之间的作用降低了，这样更有利他溶质分子相互之间的作用降低了，这样更有利于荧光的发射（如芴和联二苯的荧光效率分别为于荧光的发射（如芴和联二苯的荧光效率分别为1.0和和0.2；荧光素有很强的荧光，而酚酞没有荧；荧光素有很强的荧光，而酚酞没有荧光）。光）。吨搽赖约廊碳轻着哈乱哮活逃驴筒脏荧鸿选媒绍滞仕粉汾锯嚼扯欢丑拓贫第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静p取代效应：给电子基团取代效应：给电子基团（如（如-OH，-OR，-NH2，-CN，-NR等）能使荧光等）能使荧光增强增强，得电子基团得电子基团（如（如-COOH，-C=O，-NO2，-NO及卤素离子等）及卤素离子等）能使荧光能使荧光减弱减弱膜课蓝品陌盈猪豆攫惮写皆保纶召皮冲舟层耕爆繁柳禾岔碰率澜损疗嘻槛第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静三、仪器的结构与原理三、仪器的结构与原理1.荧光分光光度法定量分析基本原理荧光分光光度法定量分析基本原理 溶液的荧光强度和该溶液溶液的荧光强度和该溶液吸收光能的程度吸收光能的程度以以及溶液中荧光物质的及溶液中荧光物质的荧光量子效率荧光量子效率有关。有关。瑞撤以皋刹斥卑传巍偏厕擒嫁源红辅泄琴癣刃求汉俱挥土社砍寅菏粘散匡第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静2.荧光分光光度计的结构荧光分光光度计的结构 激发光源激发光源,激发单色器激发单色器,样品池样品池,发射单发射单色器色器,检测器及显示系统检测器及显示系统激发光源：要求能发出强度较大，连续稳激发光源：要求能发出强度较大，连续稳定的光源。定的光源。理论上理论上,发射荧光的强度取决于激发光源的发射荧光的强度取决于激发光源的强度强度.实际应用中选择光源的强度不能太强也不实际应用中选择光源的强度不能太强也不能太弱。能太弱。要根据荧光物质的性质选择合适光源要根据荧光物质的性质选择合适光源:对光敏感或发射荧光较强的物质选用较弱光源对光敏感或发射荧光较强的物质选用较弱光源,反之可选较强光源反之可选较强光源.座娱切烘喀某靠嘿颗瞒短速累狡城迂蒙幻行址臭玖宿迄房蟹仆恃蓟钧恶升第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静 测量荧光强度仪器：滤光片荧光分光光度计测量荧光强度仪器：滤光片荧光分光光度计和结构复杂的和结构复杂的精密荧光分光光度计精密荧光分光光度计。主要部件：。主要部件：激发光源激发光源:前者常用前者常用汞灯汞灯,后者常用后者常用氙灯氙灯(250700 nm).滤光片和单色器：滤光片和单色器：前者采用前者采用两个滤光片两个滤光片(激发滤激发滤光片光片/荧光滤光片荧光滤光片)；后者采用；后者采用光栅光栅作单色器。作单色器。样品池：样品池：低荧光的低荧光的玻璃或石英玻璃或石英制成，形状以散射制成，形状以散射光较少的光较少的方形方形为宜。为宜。检测器：检测器：阻挡层光电池阻挡层光电池(500600 nm最灵敏最灵敏)，缺，缺点：点：易疲劳，灵敏度低易疲劳，灵敏度低；光电倍增管检测器光电倍增管检测器：灵：灵敏度高，使用简单，特别适用于强度微弱光的测敏度高，使用简单，特别适用于强度微弱光的测量。量。而铁滨象恋鸦蠢早财搁禽薄祥灿叠捕姑剁遮曰批欣赡例举蚤审坑鱼犯迅退第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静四、实验技术四、实验技术（影响荧光分析的因素）影响荧光分析的因素）a.溶液的溶液的pH的影响的影响：在溶液中，绝大多数荧在溶液中，绝大多数荧光物质都是以离子状态形式存在的，发射荧光光物质都是以离子状态形式存在的，发射荧光的最佳条件是解离的荧光分子。的最佳条件是解离的荧光分子。b.温度的影响温度的影响:温度升高，荧光物质产生的荧温度升高，荧光物质产生的荧光效率和荧光强度都会下降，反之。光效率和荧光强度都会下降，反之。c.溶剂的影响：溶剂的影响：荧光物质的荧光波峰位置和荧荧光物质的荧光波峰位置和荧光强度与溶剂的光强度与溶剂的介电常数介电常数有关。有关。不同溶剂对各种荧光物质发生荧光的影响程度不同溶剂对各种荧光物质发生荧光的影响程度是不同的，某些溶剂可使荧光物质形成配合物，是不同的，某些溶剂可使荧光物质形成配合物，某些溶剂可改变荧光物质的解离状态。某些溶剂可改变荧光物质的解离状态。蒂辩栋惺鸣馆砚酒晶对臣敲州叶赁粱嘎筏竭谐纤会设顺鹃雨巢攫班弦钾邦第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静d.激发光源的影响：激发光源的影响：光分解光分解:荧光化合物被强激发荧光化合物被强激发光照射会发生光照射会发生分解分解，引起荧光强度迅速下降。所，引起荧光强度迅速下降。所以，荧光分光光度计通常在激发光单色器后装配以，荧光分光光度计通常在激发光单色器后装配有有光闸光闸，在测定时才打开光闸让激发光照射样品，在测定时才打开光闸让激发光照射样品池。池。e.器皿污染的影响：器皿污染的影响：器皿内壁含极少量荧光物质，器皿内壁含极少量荧光物质，会使测定结果造成偏差，最好用会使测定结果造成偏差，最好用30%硝酸清洗硝酸清洗。f.内滤效应的影响：内滤效应的影响：在样品溶液中存在着杂质或在样品溶液中存在着杂质或测试样品池浓度太大引起荧光变弱的现象。测试样品池浓度太大引起荧光变弱的现象。p自吸收自吸收：样品浓度大，荧光分子吸收光能和发射样品浓度大，荧光分子吸收光能和发射荧光的同时有部分重叠，而引起可检测的荧光强荧光的同时有部分重叠，而引起可检测的荧光强度变弱度变弱。p杂质吸收杂质吸收：样品溶液中存在能吸收激发光或发射样品溶液中存在能吸收激发光或发射光能量的杂质，使检测到的光强度变弱。光能量的杂质，使检测到的光强度变弱。您牢目测狐诬蚌痛辙舆无筏拙鞭蛹映撂多酱摔滩墨龄血罩寝塘豺文帽磺宣第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静g.稀样品溶液的影响稀样品溶液的影响:p氧化作用：氧化作用：荧光物质的稀溶液不如浓度高的溶荧光物质的稀溶液不如浓度高的溶液稳定，易发生氧化作用液稳定，易发生氧化作用(肾上腺素，肾上腺素，1 g/mL，100 g/mL)p光分解：光分解：稀溶液相对于高浓度溶液更易发生光稀溶液相对于高浓度溶液更易发生光分解，尤其对光较敏感的物质。分解，尤其对光较敏感的物质。p表面吸附：表面吸附：某些非待测的荧光物质吸附在比色某些非待测的荧光物质吸附在比色皿内壁表面上皿内壁表面上，在分析过程中这些荧光物质发在分析过程中这些荧光物质发射相应的荧光，干扰测定。对稀溶液影响大。射相应的荧光，干扰测定。对稀溶液影响大。另外，表面吸附对不同溶剂吸附程度不同，有另外，表面吸附对不同溶剂吸附程度不同，有机溶剂表面吸附更明显。机溶剂表面吸附更明显。痴酚挺益逐肿胆群螟叹谭锚澜扎萄图吭斌沤爵孙蓑客袜蔚寺讼吼博瞪调彼第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静五、荧光检测技术的应用五、荧光检测技术的应用 根据发光机理，能吸收能量后以光子的形式根据发光机理，能吸收能量后以光子的形式释放能量的化合物都属荧光物质。释放能量的化合物都属荧光物质。发光方式分：发光方式分：l自荧光物质自荧光物质(分子中含荧光发光基团或化学键分子中含荧光发光基团或化学键)l外源荧光物质外源荧光物质(要与某些荧光物质或荧光燃料以要与某些荧光物质或荧光燃料以共价键或离子键的形式结合共价键或离子键的形式结合)脆缸叉统骑润期跳聘沸涯求徊惺而侮卸武函龋挛像夷凰砍殷鸵蠕部或战败第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静分析方法分析方法:1、定量分析方法：定量分析方法：（1）标准曲线法）标准曲线法 （2）外标法（直接比较法）：在一定浓度范围内，）外标法（直接比较法）：在一定浓度范围内，选择一个合适的标准样品浓度，将其在荧光分光选择一个合适的标准样品浓度，将其在荧光分光光度计上测得的值与在同样条件下的未知样品的光度计上测得的值与在同样条件下的未知样品的值进行比较，得出未知样品的浓度。值进行比较，得出未知样品的浓度。未知样品浓度（未知样品浓度（mg/mL）=(A1/A2)c 式中，式中，A1为未知样品的荧光发光值，为未知样品的荧光发光值，A2为标准为标准样品的荧光发光值，样品的荧光发光值，c为标准样品浓度。为标准样品浓度。2、定性分析：根据荧光发射的波长和出现的峰位，、定性分析：根据荧光发射的波长和出现的峰位，确定物质结构的某些特征确定物质结构的某些特征.仇部选是砂甭擎镑恿昌搀不去生隅嘲炉危见饶潘怪霉悼悸渍工拼详屉俱鹏第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静第三节第三节 分光光度检测技术分光光度检测技术a a、目视比色法、目视比色法 用眼睛比较溶液颜色的深浅以确定物质浓度的方用眼睛比较溶液颜色的深浅以确定物质浓度的方法称为目视比色法。法称为目视比色法。特点：设备简单、操作简便；无需单色光；准确度不特点：设备简单、操作简便；无需单色光；准确度不高。高。b b、分光光度计、分光光度计 基于被测物质的分子对光具有基于被测物质的分子对光具有选择性吸收的选择性吸收的特性特性而建立起来的分析方法。而建立起来的分析方法。包括：包括：经晋碴逼圃饭服喜偷蝗站铰郎盏谴中圈晤良纳姓说矢顽疑抽肇搔宵泡绎忻第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静分光光度检测技术分光光度检测技术（Chapter two spectrophotography)定义定义:分光光度检测技术是利用物质所特有的吸分光光度检测技术是利用物质所特有的吸收光谱来鉴别物质或测定其含量的分析检测技术。收光谱来鉴别物质或测定其含量的分析检测技术。特点特点:灵敏、精确、快速和灵敏、精确、快速和简便，在复便，在复杂组分系分系统中，不需要分离，即能检测出其中所含的极少量统中，不需要分离，即能检测出其中所含的极少量物质。物质。应用应用:生物化学研究中广泛使用的方法之一，广生物化学研究中广泛使用的方法之一，广泛用于糖，蛋白质，核酸，酶等的快速定量检测。泛用于糖，蛋白质，核酸，酶等的快速定量检测。售毯庄侄纸毋擅演昨鹏贮亡棍索饮沁岿欲咕硷枯抽谷罩刹里齐肘与报楼峻第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静分光光度分光光度检测的分的分类分分光光光光度度检检测测的的分分类类红外分光光度检测红外分光光度检测:可见光分光光度检测可见光分光光度检测:紫外分光光度检测紫外分光光度检测:测定波长范围为测定波长范围为大于大于760 nm的红外光区的红外光区 测定波长范围为测定波长范围为400760 nm的可见光区的可见光区 测定波长范围为测定波长范围为200400 nm的紫外光区的紫外光区 太姐抿类肉镁尹暑赚秽喷簇妆乘环玖华箔车宠湘格嫁仰创忱吴蔓租探销棵第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静一、分光光度一、分光光度计工作原理工作原理 疆遍栽烷庇与殴豢景涧钉秦施盗藐诛抉陌圈爸镁坏修伶疗折瓤讣攀搭滥汗第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静（一）分光光度检测的光谱范围（一）分光光度检测的光谱范围 包包括括波波长长范范围围为为400760 nm的的可可见见光光区区和和波波长长范范围围为为200400 nm的的紫紫外外光光区区。不不同同的的光光源源都都有有其其特特有有的的发发射射光光谱谱，因因此此可可采采用用不不同同的的发发光光体体作作为为仪仪器器的的光光源。源。钨钨灯灯的的发发射射光光谱谱：钨钨灯灯光光源源所所发发出出的的400760nm波波长长的的光光谱谱，光光通通过过三三棱棱镜镜折折射射后后，可可得得到到由由红红、橙橙、黄黄、绿绿、蓝蓝、靛靛、紫紫组组成成的的连连续续色色谱谱；该该色色谱谱可可作作为为可见光分光光度计的光源。可见光分光光度计的光源。氢氢灯灯的的发发射射光光谱谱：氢氢灯灯能能发发出出185400 nm波波长长的的光谱，光谱，可作为紫外光分光度计的光源可作为紫外光分光度计的光源。匹拎铜碳惰丘团晓势元崖袱啥炔毡丢保设歌熬溯榴湍瓢诗盯帽链亚毙难峻第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静（二）物质的吸收光谱（二）物质的吸收光谱 如果在光源和棱镜之间放上某种物质的溶液，此如果在光源和棱镜之间放上某种物质的溶液，此时在屏上所显示的光谱已不再是光源的光谱，它出现时在屏上所显示的光谱已不再是光源的光谱，它出现了几条暗线，即光源发射光谱中某些波长的光因溶液了几条暗线，即光源发射光谱中某些波长的光因溶液吸收而消失，这种被溶液吸收后的光谱称为该溶液的吸收而消失，这种被溶液吸收后的光谱称为该溶液的吸收光谱吸收光谱。不同物质的吸收光谱是不同的。因此根据溶液的不同物质的吸收光谱是不同的。因此根据溶液的吸收光谱，可以鉴别溶液中所含的物质。吸收光谱，可以鉴别溶液中所含的物质。认袖停萧控莱月己仕蓬碍闰壬造拖斜惶悍起儡交婶味纪磋薛紫资银唇逮鄂第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静 用不同波长的用不同波长的单色光单色光照射，测定吸光度，如果以照射，测定吸光度，如果以波长波长 为横坐标，吸光度为纵坐标即可得一条曲线称为横坐标，吸光度为纵坐标即可得一条曲线称为为吸收曲线吸收曲线（A曲线曲线）。）。吸收曲线吸收曲线清楚地描述了物质对光的吸收情况。清楚地描述了物质对光的吸收情况。max=510 nm隙邮处祟濒缅腻疵邓它舒烽秒据同爬靛从今茎病蔼备之焰掇疾工杯志甩出第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静（1）不同物质不同物质吸收曲线的形状和吸收波长不同。吸收曲线的形状和吸收波长不同。MnO4-531吸收曲线吸收曲线警顷烧焙齿虞台投讯旋煮冰忙贸应劲垣万时暮条沁毁见挎锰公滞崔恢诧荆第六章光学检测技术-张静第六章光学检测技术-张静（2）同一物质同一物质对不同波长光的吸光度不同；同一物对不同波长光的吸光度不同；同一物质质不同浓度不同浓度，其吸收曲线形状相似。，其吸收曲线形状相似。吸收曲线是吸收曲线是特征特征的，可以提供物质的结构信息，作为的，可以提供物质的结构信息，作为物质物质定性定性定性定性分析分析的依据之一；吸收曲线是定量分析中选的依据之一；吸收曲