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荧光光谱法测定含Eu3+化合物

高级物理化学实验讲义

实验项目名称：（宋体四号字）荧光光谱法测定含Eu3+化合物编写：孙瑞卿编

写日期：2021，11

一、实验目的（宋体四号字）

具体内容使用宋体小四号字，下同

1、了解荧光光谱法的基本原理。2、掌握荧光光谱仪的一些基本操作。

3、运用荧光光谱法测定物质的荧光强度及激发态荧光寿命。

二、实验原理（包括介绍仪器的基本构造和组件）

介绍实验原理可繁可简，当从简时，请提供您认为最合适的参考文献，例如标注详见

参考文献[]。

荧光是光致发光。某些物质的分子吸收可见－紫外光后，它的电子能级跃迁到激发态，

激发态分子在返回基态时以发射辐射的方式全部或部分地释放出所吸收的能量，其发射光

的波长与所吸收光的波长相同或更长，这种现象称光致发光。荧光的产生涉及对光子的吸

收和再发射两个过程，这两个过程都是瞬间的，而在两个过程之间存在——时间间隔，一

般约为10-8s（区别于磷光10-3~10s），这一间隔的时间长短是可变的，因为在这一时间

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内处于激发态的分子发射荧光去活过程与各种无辐射去活过程是相互竞争的。

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荧光寿命分析，指用很短脉冲光激发荧光体，形成激发态荧光体的群体，激发群体随

时间而衰变的分析方法。荧光寿命是指从荧光的衰变曲线上测量荧光强度降至一特定值

1/e所需的时间间隔。而荧光强度F（t）随时间呈指数衰变。在实验过程中，通过采用不

同波段测定化合物的时间分辨固体荧光光谱，得到化合物的荧光寿命；并对测得的时间分

辨荧光光谱进行单指数函数或双指数函数拟合，判断实验结果的准确度。其中单指数函数

F(t)=A+B1exp(-t/τ1)；双指数函数F(t)=A+B1exp(-t/τ1)+B2exp(-t/τ2)。

荧光光谱仪由光源，激发单色器，样品池和荧光单色器和检测器组成（图1）；光源一

般用高压汞蒸气灯，氙灯。它能提供紫外光和可见光，光强度比紫外-可见光分光光度计光

源大得多。激发光单色器作用是能提供单波长的激发光。色散元件一般采用棱镜或光栅。

出射狭缝宽度可调。样品池须用石英材料制成。荧光单色器是将样品池中的散射光、反射

光、杂质荧光等滤掉，只让荧光通过。出射狭缝宽度可调。5．检测器是光电转换元件，测

定荧光的强度。为了避免在垂直方向上透过光的干扰，检测方向与激发光方向垂直。由于

荧光的强度较弱，一般以光电倍增管作检测器。

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样品池光源激发光单色器荧光单色器检测器·显示器图1荧光光谱仪基本结

构示意图

EdinbughInstumentsFLS970主要用于溶液、粉末、薄膜样品的稳态和时间分辨

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荧光光谱的测定。时间分辨率可以达到皮秒的量级，光谱分辨率可达0.05nm。主要应用

领域：光物理与光化学,生物化学和医药，分子动力学过程中的激发态特性,光动力学治疗

中的药物监测，分子间驰豫过程,蛋白质结构与折叠的研究，分子反应动力学,蛋白质-抗

体相互作用，聚合物结构和动力学,膜的渗透性及结构研究，溶剂-溶质相互作用,蛋白质

与膜的酶研究，单层膜和各种表面的研究,核酸的动力学及结构研究，分析化学,DNA测

序研究，超低浓度分析物的测定,光合成研究，单分子的识别与检测,-药物学，复杂荧光

混合物的荧光特性分析,药物与生物体系相互作用的监测，麻醉过程研究等主要测量功

能：

UV-VIS激发谱和发射谱,NIR激发谱和发射谱3D激发和发射谱,同步扫描谱

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各向异性光谱（偏振光谱）,温度扫描激发谱和发射谱荧光寿命/瞬态光谱,磷光寿

命/瞬态光谱多组分荧光/磷光寿命,时间分辨激发光谱各向异性荧光寿命,时间分辨发

射光谱温度扫描荧光/磷光寿命,

三、应用案例设计

设计一个具体的应用案例（即具体的实验内容），并作简要介绍，包括：（1）所涉及的

药品与仪器；（2）实验步骤；（3）具体的实验目标：例如拟获得的实验结果，或拟解释的

实验现象等等。