熒光光譜的基本原理和測試方法

一、 實驗目的
1．了解熒光光譜儀的基本構造和各組成部分的作用 2．了解熒光光譜儀的工作原理
3．掌握激發光譜、發射光譜的測定方法。

二、 實驗原理
原子外層電子吸收光子后，由基態躍遷到激發態，再回到較低能級或者基態時，發射出一定波長的輻射，稱為熒光。 (1)激發光譜
是指發光的某一譜線或譜帶的強度隨激發光波長(或頻率)變化的曲線。橫坐標為激發光波長，縱坐標為發光相對強度。
激發光譜反映不同波長的光激發材料產生發光的效果。即表示發光的某一譜線或譜帶可以被什么波長的光激發、激發的本領是高還是低；也表示用不同波長的光激發材料時，使材料發出某一波長光的效率。熒光為光致發光，合適的激發光波長需根據激發光譜確定。激發光譜是在固定熒光波長下，測量熒光體的熒光強度隨激發波長變化的光譜。  (2)發射光譜
是指發光的能量按波長或頻率的分布。通常實驗測量的是發光的相對能量。發射光譜中，橫坐標為波長，縱坐標為發光相對強度。 (3)熒光強度與熒光物質濃度的關系
用強度為I0的入射光，照射到液池內的熒光物質時，產生熒光，熒光強度If用儀器測得，在熒光濃度很稀(A<0.05)時，熒光物質發射的熒光強度If與濃度有下面的關系：If=KC。

三、 測試儀器

從150W氙燈光源發出的紫外和可見光經過激發單色器分光后，再經分束器 照到樣品表面，樣品受到該激發光照射后發出的熒光經發射單色器分光，再經熒光端光電倍增管倍增后由探測器接收。另有一個光電倍增管位于監測端，用以倍增激發單色器分出的經分束后的激發光。
光源發出的紫外-可見光經過激發單色器分光后，照到熒光池中的被測樣品上，樣品受到該激發光照射后 發出的熒光經發射單色器分光，由光電倍增管轉換成

相應電信號，再經放大器放大反饋進入A/D轉換單元，將模擬電信號轉換成相應數字信號，并通過顯示器或打印機顯示和記錄被測樣品譜圖。 四、樣品制備 1. 薄膜樣品 
薄膜試樣可以直接在樣品臺上進行測試 2. 液體試樣 
液體試樣應放入專用的液體樣品槽中，固定到樣品座中。 五、 測試過程
1. 發射光譜的測試   第一步：參數設置。
(1) 設置光譜類型。選擇“Emission”發射光譜 (2) 設置激發波長。輸入激發波長 
(3) 設置發光波長范圍。輸入掃描的起始波長和終止波長（對于未知樣，也可選擇可見光全波段400~760nm）
(4) 設置記錄范圍。輸入縱坐標的最小和最大顯示值 (5) 設置掃描速度。 
(6) 設置狹縫寬度。可分別選擇 激發和發射狹縫 寬度，對于發光較弱的樣品，測試時可以適當增大狹縫寬度。 (7) 參數設置完成后，點擊“OK”。 第二步：光譜測試。
點擊屏幕右下角“Start”按鈕，開始發射光譜測試。測試完成后，保存數據。 注意：這種保存只是臨時保存，關機后將消失。永久保存需使用 File / Save as，選擇存儲路徑和文件夾，點擊“Save As”保存。保存后的文件，擴展名是“.SPC”，只能用測試軟件程序打開。若想將測試結果轉換為數據，以利于使用其他軟件作圖和編輯，需進行數據轉換 2. 激發光譜的測試
基本操作同發射光譜，只是在設置光譜類型項選擇“Excitation”激發光譜。 六、 樣品測試 1． 數據記錄
測試熒光聚氨酯、熒光碳納米顆粒、熒光染料羅丹明B或羅丹明6G溶液的熒光和激發光譜，保存好所測試樣的發射和激發譜數據。 2． 數據處理和分析
利用Origin軟件將所得數據作圖，標記最大激發波長和發射波長。 七、 思考與討論
1. 是否可以用熒光光譜儀來進行聚合物的定性分析？試解釋其原因？ 2. 熒光物質為什么能產生熒光？