熒光測量系統(tǒng)

熒光光譜分析在許多科學領(lǐng)域和生產(chǎn)領(lǐng)域都有重要的應用，如醫(yī)學、生物學、環(huán)境科學、農(nóng)業(yè)學、化工領(lǐng)域等。

熒光光譜分析原理：激發(fā)光打在被測物質(zhì)上，被測物質(zhì)中的分子、原子吸收激發(fā)光的能量后，從低能級躍遷到高能級。該高能級是不穩(wěn)定的，經(jīng)過一段時間后，分子、原子自發(fā)的從非穩(wěn)態(tài)的高能級躍遷到穩(wěn)態(tài)或亞穩(wěn)態(tài)的較低能級，同時發(fā)出一個光子。不同的原子、分子的能級是固定的，因此它們發(fā)出的光子能量是一定的，即波長一定。我們只要測出該熒光的波長，即可以識別所測物質(zhì)的元素和成份，而比較熒光強度，我們可以測出它的含量。

熒光光譜分析原理：激發(fā)光打在被測物質(zhì)上，被測物質(zhì)中的分子、原子吸收激發(fā)光的能量后，從低能級躍遷到高能級。該高能級是不穩(wěn)定的，經(jīng)過一段時間后，分子、原子自發(fā)的從非穩(wěn)態(tài)的高能級躍遷到穩(wěn)態(tài)或亞穩(wěn)態(tài)的較低能級，同時發(fā)出一個光子。不同的原子、分子的能級是固定的，因此它們發(fā)出的光子能量是一定的，即波長一定。我們只要測出該熒光的波長，即可以識別所測物質(zhì)的元素和成份，而比較熒光強度，我們可以測出它的含量。

如何區(qū)別激發(fā)光和熒光？熒光往往很弱，如果不把它從激發(fā)光里分離出來，它會被激發(fā)光*淹沒。熒光測量系統(tǒng)，通常用以下一種或幾種方法來分離熒光：

1、 90°布置法：激發(fā)光和探測器90°方向布置。由于熒光沒有方向性，它向四周發(fā)射，因此可以把探測器放在與激發(fā)光成90°的位置來接收熒光。大部分的熒光測量裝置都采用此方法（同時常常配上其它方法）。

2、 時間延遲法：由產(chǎn)生熒光的原理可知，熒光從產(chǎn)生到*消失，它有一個時間過程（即從高能級的非穩(wěn)態(tài)躍遷到低能級的亞穩(wěn)態(tài)或穩(wěn)態(tài)的時間）。不同的物質(zhì)，這個時間的長短是不一樣的，它們從幾微秒到幾分鐘不等。我們可以給探測器的快門一個延遲時間，讓激發(fā)光*消失后開始對熒光采樣。在一些特殊條件，如用反射探針測固體、液體的熒光時，光路無法90°布置，這時需要通過延遲采樣時間來分離出熒光。

3、 濾波法：從熒光產(chǎn)生原理可知，熒光的波長大于激發(fā)光的波長。我們在探測器前面放一個長通濾波片，它的截至波長稍大于激發(fā)光波長。這樣，只有熒光才能被探測器采集。該法的另一個好處是可以慮掉一部分雜散光，但是它也可能慮掉一部分熒光。

如何提高探測器接收到的熒光？對于一些物質(zhì)來說，產(chǎn)生熒光的能力是非常弱，以至一些普通探測器都無法響應。為了使探測器能夠接收到更多的熒光，往往采用以下幾個措施：

1、 提高激發(fā)光的強度：可以用激光器來代替鹵素燈源，激光器的功率密度往往比鹵素燈高的多。使用該方法，根據(jù)激光器功率的不同，熒光有幾倍到幾個數(shù)量級的提高。但是該方法受實驗室條件限制，并不是任何時候都是可行的，同時，紫外波段的激光器價格比較昂貴。

2、 提高探測器的光收集效率：可以在其它幾個方向上放一些反射鏡，把這些方向上的熒光反射到探測器上。使用該方法，可以使收集到的熒光增加幾倍到十幾倍。

3、 改進光譜儀：熒光分析基本上都是通過光譜儀、分光光度計來實現(xiàn)，進入光譜儀、分光光度計的光通量受限于這些儀器的狹縫尺寸。我們可以增大狹縫尺寸，來提高進光量。但是，狹縫尺寸的增大，是以犧牲波長分辨率為代價，因此不能無限制的增加狹縫尺寸。提高光譜儀、分光光度計里面的各種反射鏡、光柵對光的反射效率，也是增加探測器接受更多熒光的有效方法之一。大部分的光譜儀公司，都有專門的產(chǎn)品用作熒光測量，這些用作熒光測量的光譜儀、分光光度計都是在這些方面進行了改進。

美國OceanOptics公司是世界上zui早從事微型光纖光譜儀的公司，到目前為止，已經(jīng)售出65，000個光譜儀。它們應用在各個領(lǐng)域，包括熒光光譜分析。下表是使用OceanOptics公司光譜儀和附件配置的一個熒光測量系統(tǒng)：

經(jīng)濟型配置

說明：脈沖氙燈PX-2是一個寬光譜光源（光譜圖見下），線性可變?yōu)V波片LVF-UV-HL用來選擇激發(fā)光的波長。通過該濾波片，我們可以在230-500nm之間選擇任意一個波長，波長線寬可調(diào)：20nm-100nm。如果線性可變?yōu)V波片選用LVF-HL，則選擇波長區(qū)間在300-750nm。

LVF-HL線性可變?yōu)V波片 可選擇波長光譜圖