一、概況及發(fā)展歷史

1．原理
在吸收紫外和可見電磁輻射的過程中，分子受激躍遷至激發(fā)電子態(tài)，大多數(shù)分子將通過與其它分子的碰撞以熱的方式散發(fā)掉這部分能量，部分分子以光的形式放射出這部分能量，放射光的波長不同于所吸收輻射的波長。

后一種過程稱作光致發(fā)光。分子發(fā)光包括熒光、磷光、化學發(fā)光、生物發(fā)光和散射光譜等?；诨衔锏臒晒鉁y量而建立起來的分析方法稱為分子熒光光譜法。

由光源發(fā)出的光通過切光器使其變成斷續(xù)之光，通過激發(fā)光單色器變成單色光，此光即為熒光物質(zhì)的激發(fā)光。被測的熒光物質(zhì)在激發(fā)光照射下所發(fā)出的熒光，經(jīng)過單色器變成單色熒光后照射于光電倍增管上，由其所發(fā)生的光電流經(jīng)過放大器放大輸至記錄儀。一個激發(fā)，一個發(fā)射，采用雙單色器系統(tǒng)，可分別測量激發(fā)光譜和熒光光譜。

2．分類
熒光光譜儀是測定材料發(fā)光性能的基本設備。 通用熒光光譜儀大致可分為3種：
(1) 基本型：在200-800 nm的紫外可見波段的穩(wěn)態(tài)光譜儀。 
(2) 擴展型：覆蓋200-1700 nm波段的紫外可見-近紅外穩(wěn)態(tài)光譜儀。 
(3) 綜合型：覆蓋上述兩個波段，同時可測瞬態(tài)光譜的光譜儀。

3．主要用途
（1）熒光激發(fā)光譜和熒光發(fā)射光譜； 
（2）同步熒光（波長和能量）掃描光譜；
（3）3D（Ex Em Intensity) ；
（4）Time Base和CWA(固定波長單點測量）； 
（5）熒光壽命測量，包括壽命分辨及時間分辨；
（6）計算機采集光譜數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)（Datamax和Gram32)。

4．發(fā)展歷史
*次記錄熒光現(xiàn)象的是16世紀西班牙的內(nèi)科醫(yī)生和植物學家N.Monardes，1575年他提到在含有一種稱為“LignumNephriticum”的木頭切片的水溶液中，呈現(xiàn)了極為可愛的天藍色。在17世紀，Boyle（1626—1691）和Newton（1624—1727）等科學家再次觀察到熒光現(xiàn)象。之后熒光就引起了許多科學家的研究興趣，熒光分析方法也越來越多的被應用到生物和化學分析當中。

當然熒光分析方法的發(fā)展，與儀器應用的發(fā)展是分不開的。總體來說，熒光光譜儀自問世以來經(jīng)過了三個階段的發(fā)展過程：
（1）手動式；
（2）自動掃描；
（3）微機化。

19世紀以前，熒光的觀察是靠肉眼進行的，直到1928年，才由Jette和West提出了*臺光電熒光計。光電熒光計的靈敏度是有限的，1939年Zworykin和Rajchman發(fā)明光電倍增管以后，在增加靈敏度和容許使用分辨率更高的單色器等方面，是一個非常重要的階段。1943年Dutton和Bailey提出了一種熒光光譜的手工校正步驟，1948年由Studer推出了*臺自動光譜校正裝置，到1952年才出現(xiàn)商品化的校正光譜儀器。 

二、主要部件及功能

熒光光譜儀主要包括光源、激發(fā)單色器、樣品池、熒光單色器及檢測器等主要部件。

1．光源
早期的熒光分光光度計，配有能發(fā)生很窄汞線的低壓汞燈。使用高壓汞燈，譜線被加寬，而且也存在高強度的連續(xù)帶。然而，一個完整的激發(fā)光譜的測定需一種能發(fā)射從可見到紫外范圍的較高強度的光輻射的燈。氙弧燈能適于此條件，因此，它是目前在熒光分光光度計中zui廣泛使用的光源。

2．單色器
單色器的作用是把光源發(fā)出的連續(xù)光譜分解成單色光，并能準確方便地“取出”所需要的某一波長的光，它是光譜儀的心臟部分。單色器主要由狹縫、色散元件和透鏡系統(tǒng)組成，其中色散元件是關(guān)鍵部件。色散元件是棱鏡和反射光柵或兩者的組合，它能將連續(xù)光譜色散成為單色光。

（1）棱鏡單色器
棱鏡單色器是利用不同波長的光在棱鏡內(nèi)折射率不同將復合光色散為單色光的。棱鏡色散作用的大小與棱鏡制作材料及幾何形狀有關(guān)。常用的棱鏡用玻璃或石英制成?？梢姺止夤舛扔嬁梢圆捎貌?，它適用于紫外、可見整個光譜區(qū)。

（2）光柵單色器
光柵作為色散元件具有不少*的優(yōu)點。光柵可定義為一系列等寬、等距離的平行狹縫。光柵的色散原理是以光的衍射現(xiàn)象和干涉現(xiàn)象為基礎(chǔ)的。常用的光柵單色器為反射光柵單色器，它又分為平面反射光柵和凹面反射光柵兩種，其中zui常用的是平面反射光柵。光柵單色器的分辨率比棱鏡單色器分辨率高（可達±0.2nm），而且它可用的波長范圍也比棱鏡單色器寬，且入射光80%的能量在一級光譜中。近年來，光柵的刻制復制技術(shù)也在不斷地改進，其質(zhì)量也在不斷的提高，因而其應用日益廣泛。

（3）狹縫
狹縫是單色器的重要組成部分，直接影響到分辨率。狹縫寬度越小，單色性越好，但光強度也隨之減少。

3．樣品池
熒光儀用的樣品池需用低熒光的材料制成，通常用玻璃和石英材料，形狀以方形和長方形為宜。

4．檢測器
主要有硒光電池、光電管和光電倍增管等。目前來說由于熒光的強度較弱，一般以光電倍增管作檢測器。選擇光電倍增管要考慮響應波長、靈敏度和噪聲水平等。藍敏管對蛋白質(zhì)、核酸的測量適用，而紅敏管則適用于熒光染料檢測。

三、應用

目前熒光分析法已經(jīng)發(fā)展成為一種重要且有效的光譜化學分析手段。在我國，50年代初期僅有極少數(shù)的分析化學工作者從事熒光分析方面的研究工作，但到了70年代后期，熒光分析法已引起國內(nèi)分析界的廣泛重視，在全國眾多的分析化學工作者中，已逐步形成一支從事這一領(lǐng)域工作的隊伍。

1. 熒光分析特點
（1）熒光分析的主要特點是靈敏度高、選擇性好，熒光分析的靈敏度要比吸收光譜測量高2-3個數(shù)量級。分光光度法通常在 10-7 級 ，而熒光的靈敏度達10-9。

（2）強選擇性強，熒光物質(zhì)具有兩種特征光譜：激發(fā)光譜和吸收光譜，相對于分光光度法單一的吸收光譜來說，熒光光譜可根據(jù)激發(fā)光譜和發(fā)射光譜來鑒定物質(zhì)。 

（3）信息量豐富，能提供熒光物質(zhì)的多種參數(shù)。 

（4）但是熒光分析方法也有其不足之處：①很多物質(zhì)本身不發(fā)熒光；②熒光的產(chǎn)生與化合物結(jié)構(gòu)的關(guān)系不明確；③干擾因素多，光分解、氧淬滅、易污染。 

2. 主要應用
（1）在生物領(lǐng)域的應用

該領(lǐng)域主要用于臨床測定生物樣品中某些成分的含量，生物技術(shù)及免疫技術(shù)的分析等，如脫氧核糖和脫氧核糖核酸的含量測定、DNA、抗體、抗原等各方面的研究。在此領(lǐng)域中主要時利用各種熒光探針進行分析檢測，主要分為生物納米熒光探針和生物非納米熒光探針。

其中納米技術(shù)的興起，打開了熒光分析的又一個新的領(lǐng)域。由于納米材料具有很好的熒光性，寬激發(fā)，窄發(fā)射等優(yōu)良的光譜特點，使其成為熒光分析中的重要的研究對象，引起了研究者的興趣。

（2）在食品領(lǐng)域的應用

該領(lǐng)域主要用于食品中礦物質(zhì)及金屬元素、氨基酸、維生素、菌類污染、添加劑、防腐劑、食品包裝有害物質(zhì)、農(nóng)藥殘留等的分析檢測。特別是與HPLC、TLC、FIA等技術(shù)的結(jié)合可以更好的達到食品中各種物質(zhì)的檢測效果。

目前我國食品標準日趨化，對于食品分析的要求也越來越趨向于靈敏和微量化。熒光分析正可以滿足這方面的分析要求。

（3）在藥物分析中的應用

藥物分析領(lǐng)域可以利用熒光分析進行藥物的有效成分鑒定、藥物代謝動力學研究、臨床藥理藥效分析等。

藥物熒光分析可以分為三類：直接熒光分析、間接熒光分析和納米熒光分析。
常規(guī)熒光分析法zui早被應用于分析抗瘧疾藥物奎寧，隨著熒光分析法的發(fā)展，其應用范圍日益擴大，目前被廣泛用于抗菌素藥物、止痛藥、鎮(zhèn)靜劑、止血藥等的分析。

（4）在環(huán)境分析中的應用

該領(lǐng)域主要利用熒光分析檢測環(huán)境中的物質(zhì)的含量，主要是對水體、礦石和土壤進行檢測。隨著有機化工、石油化工、醫(yī)藥工業(yè)的發(fā)展, 以及農(nóng)藥( 殺蟲劑、除草劑等) 的大量使用, 有機化合物對環(huán)境的危害和污染日益嚴重。

目前被列入有機污染物監(jiān)測國家標準方法中的熒光分析法有；冷原子熒光法對有機汞的測定；乙?；癁V紙層析熒光分光光度法對大氣飄塵和水體中苯并( a) 芘的測定；酚類 、木質(zhì)磺酸酯、多環(huán)芳烴( 芘、螢、蒽) [ PASH]的熒光分析法測定等。

四、儀器發(fā)展方向

近年來，發(fā)展了各種新型熒光分析技術(shù)，如激光誘導熒光法、同步熒光法、導數(shù)熒光法、熒光探針法、光化學熒光法、時間分辨熒光法、三維熒光法、偏振熒光法、熒光免疫測定法、熒光成像技術(shù)、熒光光纖傳感器等。

這些技術(shù)的應用加速了各種新型熒光分析儀器的研制，使熒光分析不斷朝著、痕量、微觀和自動化方向發(fā)展。

隨著科技的發(fā)展，激光，微機，電子學等新技術(shù)的引進，使熒光光譜儀在理論及實際應用上都得到了快速的發(fā)展，主要發(fā)展方向如下：

（1）分辨率提高；
（2）掃描速度加快；
（3）多功能，可同機進行熒光、磷光和化學發(fā)光測量；利用光纖傳感的平板掃描儀附件還可進行薄層色譜分離斑點的掃描測定等；

（4）促使應用技術(shù)的擴展：
①時間分辨(相分辨)
②熒光偏振(熒光免疫)
③同步熒光
④三維熒光
⑤熒光光纖化學傳感器等分析新方法相繼出現(xiàn)，10-6S級熒光壽命的測定。

（5）緊湊型，便捷型。