荧光光谱仪
x荧光光谱仪的原理
x荧光光谱仪的原理
X荧光光谱仪的原理是基于X射线荧光（XRF）分析的。
当样品受到X射线激发后，原子中的电子会被激发到高能态。
当这些电子回到低能态时，会释放出X荧光，即X射线。
通过测量这些X射线的能量和强度，可以确定样品中元素的种类和浓度。
具体来说，X荧光光谱仪的工作流程如下：
1.X射线管产生入射X射线（一次X射线），激发被测样品。
2.样品中的原子吸收X射线能量后，内层电子被激发跃迁至高能态。
3.随后，高能态的电子通过发射荧光（二次X射线）回到低能态，同时释放
出X荧光。
4.探测器检测这些X荧光，并通过分析系统确定元素的种类和浓度。
因此，通过测量X荧光光谱仪的特定波长和能量，可以确定样品中不同元素的种类和含量，进而用于各种元素分析。
荧光光谱仪的简介与使用
实验6 荧光光谱仪的简介与使用荧光光谱仪，又称荧光分光光度计，是一种定性、定量分析的仪器。
通过荧光光谱的测试可以获得物质的激发光谱、发射光谱、荧光寿命以及液体样品浓度等方面的信息。
荧光光谱仪的组成在硬件上相似的，其差别主要在于硬件材质、仪器精密程度以及部分次要功能上的不同。
此外，不同荧光光谱仪所使用的软件在界面和功能上存在较大的差别。
荧光光谱仪的重要的部件包括光源、激发单色器、发射单色器、光电倍增光（Photomultiplier, PMT）以及外联设备电脑等。
图1为荧光光谱仪的主要组成示意图。
图1荧光光谱仪的组成某些物质在特定波长的光的激发下，可以发射出荧光。
在荧光光谱仪中，利用氙灯的发光作为激发光源，为样品的激发提供一定波段的复合光，其波长范围一般在200 − 900 nm。
单色器用来从入射的复合光中分解出所需要的单色光。
单色器本身包括入射/出射狭缝、准直镜、色散元件和成像物镜等部件。
色散元件是获得单色光的关键部件。
仪器工作时，光源的发射光在入射狭缝处聚焦成像，成像处刚好为准直镜的焦点，混合光经过准直器后被分散成一束平行光，平行光经过色散元件变成一系列平行的单色光。
平行单色光经过成像物镜分别聚焦，通过转动色散元件的角度，可使不同波长的单色光分别从出射狭缝发射出来，然后照射在待测样品上。
在一台荧光光谱仪中需要两个单色器来分别获得激发用单色光和监测用（发射）单色光。
光电倍增管能够把入射的光信号转变成电信号，其主要作用是用来记录入射光的强度。
对于一种未知发光性能的荧光粉来说，测试发射谱时，通常利用氙灯的最强254 nm发射来激发样品。
这时激发单色器就从氙灯发射出来的复合光中分出254 nm的紫外光。
该紫外光照射到荧光粉上，有可能激发荧光粉使其发射某种颜色的光（一般也是混合波长的光）。
荧光粉发射的混合波长的光被发射单色器以单色光的形式一一鉴别释放，同时利用PMT记录相应的强度。
最后，这些单色光波长及对应的强度在电脑显示器中显示出来，所得图谱为发射谱。
荧光光谱仪
荧光光谱仪
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荧光光谱仪
一、荧光光谱仪的工作原理 （一）基本原理
荧光是物质分子吸收光能量被激发后，从 激发态的最低振动能级跃迁返回基态时所发 射出的光，而当光停止照射时，所发射出的 光线也随之很快地消失。
其定量公式为：
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第四节 荧光光谱仪
（二）荧光的激发光谱和荧光光谱 • 固定荧光的发射波长而不断改变激发光（即入射光）的波长，
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（四）检测器 检测器的作用是接受光信号，并将其转变
为电信号，检测器出来的电信号须经过放大 器放大后，再由记录仪记录下来，并可数字 显示和打印。荧光的强度比较弱，因此要求 检测器有较高的灵敏度。
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三、荧光光谱仪的性能指标 • 灵敏度 • 波长范围 • 波长精度 • 分辨率 • 光谱带通 • 响应
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四、荧光光谱仪的使用与常见故障及处理 （一）荧光光谱仪的使用
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打开主机、PC 电源，进入 WINDOWS 界面，启动工作站，连
荧
开机
接主机，待仪器自动进行初始化自检结束后，即可开始工作
光
分
光
参数设置
进入菜单，设置实验所需的参数
光
度
样品装载
将待测样品放入石英比色皿或固体样品架
氙灯
氢灯 钨 灯
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（二）单色器 单色器的作用是将复合光变成单色光，
荧光仪器的单色器分为激收放在与入射光垂直的方向上。
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（三）样品池 样品池是用来盛放测试样品，荧光分析
用的样品池一般用石英制成。样品池的形状 以散射光较少的方形为宜，最常用的厚度为 1cm。
荧光光谱仪使用说明书
荧光光谱仪使用说明书一、引言荧光光谱仪是一种用来测量样品发射光谱的仪器。
本使用说明书旨在帮助用户正确操作荧光光谱仪，以确保准确的测量结果和良好的实验效果。
二、仪器概述荧光光谱仪由光源、样品仓、光谱探测器、数据处理系统等组成。
光源提供激发光源，样品仓用于容纳待测样品，光谱探测器测量样品发射的荧光光谱，数据处理系统用于收集、显示和分析光谱数据。
三、操作流程1. 准备工作a. 将荧光光谱仪放置在平稳的台面上，确保光谱探测器不受外界干扰。
b. 接通电源并待仪器自检完成。
c. 检查样品仓的清洁状态，确保样品仓无灰尘和污渍。
2. 样品装载a. 打开样品仓盖，将待测样品放置在样品仓台面上。
b. 关闭样品仓盖，确保与样品的接触良好。
3. 参数设置a. 打开数据处理系统，在仪器界面上选择合适的测量模式，如荧光发射光谱或荧光强度分析等。
b. 根据实验需求，设置激发光源的波长、光强等参数。
4. 测量操作a. 点击“开始测量”按钮，仪器将开始激发样品并记录其发射光谱。
b. 在测量过程中，保持环境安静，避免其他光源的干扰。
5. 数据处理a. 测量完成后，数据处理系统将自动显示光谱图和相关数据。
b. 可以选择导出数据、打印光谱图等操作，以便进行后续数据分析。
四、注意事项1. 使用荧光光谱仪时，请务必遵循以下安全操作规范：a. 避免直接观察激发光源，以防眼睛受伤。
b. 在操作过程中，避免触摸仪器的感光部件，以免影响测量结果。
c. 在使用完毕后，准确关机并断开电源。
2. 使用前请阅读本使用说明书，确保了解仪器的组成和操作流程，并遵循说明书中的操作步骤。
3. 对于特殊样品的测量，建议在测试前了解样品特性，并进行合适的预处理，以确保测量结果的准确性。
4. 定期对荧光光谱仪进行维护保养，保证仪器的正常运行。
五、故障排除若遇到以下情况，请参照以下排除方法：1. 测量结果异常或无法测量：a. 检查光源是否正常工作，如需更换，请联系售后服务。
荧光光谱仪 量子效率
荧光光谱仪量子效率荧光光谱仪是一种用于测量物质荧光特性的仪器。
荧光是指物质在受到激发后，能够发出辐射光线的现象。
荧光光谱仪通过测量物质在不同波长下的荧光强度，可以了解物质的结构、性质以及化学反应等信息。
其中，量子效率是衡量荧光光谱仪性能的重要指标之一。
量子效率是指在特定激发条件下，荧光光谱仪所测得的荧光强度与激发光强度之比。
量子效率越高，说明荧光光谱仪对激发光的利用率越高，测量结果越准确。
而量子效率越低，则说明荧光光谱仪对激发光的利用率较低，测量结果可能存在一定的误差。
荧光光谱仪的量子效率受多种因素影响。
首先，荧光光谱仪本身的结构和设计会对量子效率产生影响。
例如，荧光光谱仪的激发源、光学系统、检测器等部件的性能和质量都会对量子效率产生影响。
如果这些部件的性能较好，能够有效地收集和转换激发光的能量，那么荧光光谱仪的量子效率就会较高。
其次，样品的性质也会对量子效率产生影响。
不同的样品在受到激发后，会表现出不同的荧光特性。
一些样品可能具有较高的量子效率，即能够将激发光的能量有效地转化为荧光强度；而另一些样品可能具有较低的量子效率，即只能将部分激发光的能量转化为荧光强度，其余能量可能会以其他形式散失。
此外，环境条件也会对量子效率产生影响。
例如，温度、湿度等因素都可能会影响样品的荧光特性，从而影响荧光光谱仪的量子效率。
因此，在进行荧光测量时，需要保持恒定的环境条件，以确保测量结果的准确性。
为了提高荧光光谱仪的量子效率，可以采取一些措施。
首先，选择性能较好的荧光光谱仪设备，确保其各个部件的质量和性能达到要求。
其次，优化样品的制备和处理方法，以提高样品的荧光特性和量子效率。
此外，合理控制环境条件，确保实验过程中温度、湿度等因素的稳定。
总之，荧光光谱仪的量子效率是衡量其性能优劣的重要指标之一。
通过优化仪器结构、样品性质和环境条件等方面，可以提高荧光光谱仪的量子效率，从而获得更准确的测量结果。
在实际应用中，科研人员需要根据具体需求选择合适的荧光光谱仪，并进行相应的优化和调整，以满足实验要求。
手持式x射线荧光光谱仪标准
手持式X射线荧光光谱仪标准一、仪器性能手持式X射线荧光光谱仪应具备稳定性好、灵敏度高、抗干扰能力强等性能特点。
仪器应具有可靠的防护设施，确保操作安全。
仪器应具备较高的分辨率和能量分辨率，以获得更准确的分析结果。
仪器应具备多种测量模式，以满足不同样品的分析需求。
二、样品制备样品制备过程应遵循无损检测原则，尽量减少样品污染。
样品制备时应根据不同材质和厚度选择合适的研磨方法和材料，以保证样品表面的平整度和光洁度。
样品制备时应避免过度热处理或冷处理，以免引入额外的元素或改变元素含量。
样品制备时应记录所有处理步骤和参数，以便后续数据分析。
三、数据分析数据分析应基于合适的分析方法和数据处理技术，以获得准确的分析结果。
数据分析时应考虑背景校正、基线校正、扣背景等处理方法，以消除干扰因素的影响。
数据分析时应比较分析结果与标准值或预期值，以确保分析结果的可靠性。
数据分析时应记录所有数据处理步骤和分析结果，以便后续评估和验证。
四、仪器校准仪器校准应定期进行，以确保仪器的准确性和稳定性。
仪器校准时应使用标准样品或参考样品，以评估仪器的性能指标。
仪器校准时应记录所有校准步骤和参数，以便后续评估和验证。
仪器校准时应根据需要调整仪器参数，以提高分析结果的准确性。
五、测量不确定度测量不确定度应通过实验方法和统计分析方法进行评估。
测量不确定度应包括随机不确定度和系统不确定度两部分。
测量不确定度应符合相关标准和规范的要求。
测量不确定度应在分析结果中进行评价和报告。
六、安全性使用手持式X射线荧光光谱仪时应遵循安全操作规程，确保人员安全和设备安全。
使用时应确保仪器周围无明火或易燃物品，以免发生火灾或爆炸等危险情况。
使用时应避免过度暴露于电磁辐射或X射线等有害因素中，以免对人员和环境造成不良影响。
使用时应配备适当的防护装置，如手套、护目镜、防护服等，以保护人员免受伤害。
七、使用环境手持式X射线荧光光谱仪应使用在干净、干燥、无尘的环境中，以确保仪器的正常运行和使用寿命。
光谱仪的分类及原理
光谱仪的分类及原理
光谱仪根据其工作原理和应用可以分为多种类型，常见的分类方式有以下几种：
1. 分光光度计（Spectrophotometer）：根据样品对特定波长的光的吸收或透射进行测量，常用于分析化学、生物化学、环境监测等领域。
其主要原理是通过光源发射连续的宽谱光，经过样品后，通过光栅或棱镜使不同波长的光分散成不同方向上的光束，再通过光检测器进行测量和分析。
2. 荧光光谱仪（Fluorometer）：用于测量物质在受到激发后所产生的荧光信号，广泛应用于生物医学、环境监测等领域。
其原理是通过激发光源产生特定波长的激发光，样品吸收激发光并产生荧光，再通过荧光检测器测量所产生的荧光信号。
3. 质谱仪（Mass spectrometer）：用于分析样品中元素或化合物的相对分子质量和结构，主要应用于有机化学、环境科学等领域。
其原理是将样品中的分子离子化，然后通过加速器和质量分析器对离子进行分离和测量。
4. 核磁共振谱仪（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）：利用核磁共振现象对样品的核自旋状态进行测量，广泛应用于化学、材料科学等领域。
其原理是通过在强磁场中对样品进行激发，然后测量样品中原子核发出的特定频率的电磁信号。
5. 偏振光谱仪（Polarimeter）：用于测量样品对偏振光的旋光度，常用于化学、物理、制药等领域。
其原理是通过偏振器和
样品对入射光进行偏振和旋光处理，然后通过检偏器测量旋光度。
以上仅为光谱仪的常见分类和原理，不同的光谱仪在具体的原理和测量方法上可能会有所差异。
荧光光谱仪的使用
安装前的准备
确定安装位置
选择一个平稳、无振动的台面，并确 保周围有足够的空间供操作和维修。
检查电源和接地
准备配件和工具
根据荧光光谱仪的说明书准备所需的 配件，如电源线、样品架、滤光片等， 并准备螺丝刀、扳手等安装工具。
确保荧光光谱仪的电源稳定，并有良 好的接地保护措施。
荧光光谱仪的安装步骤
连接电源和信号线
荧光光谱仪可用于水体、土壤、空气等环 境样品中污染物的检测，如重金属、农药 残留等。
生物医学研究
食品检测
荧光光谱仪可用于生物医学领域的研究， 如蛋白质组学、基因组学、细胞生物学等 ，可检测生物分子的结构和功能。
荧光光谱仪可用于食品中添加剂、农药残 留、重金属等的检测，以确保食品安全。
02
荧光光谱仪的安装与调 试
荧光光谱仪的维护与保 养
日常维护
清洁仪器表面
使用干燥的柔软抹布轻轻擦拭仪器表面，保持 清洁。
检查仪器连接
确保电源线和信号线连接牢固，无松动或破损。
保持仪器环境
确保仪器放置在干燥、无尘的环境中，避免阳光直射和高温。
常见故障排除
仪器启动故障
检查电源是否正常，仪器是否正确连接，并查看 仪器是否有异常声音或气味。
在操作过程中，应避免仪器受 到强烈的电磁干扰，以免影响 仪器的正常工作。
存放与运输安全规范
在存放仪器时，应将其放置在干燥、 通风的环境中，避免仪器受潮或受到 腐蚀。
在使用仪器前，应检查仪器的电源线 是否完好，如有破损应及时更换。
在运输仪器时，应将仪器放置在专用 的包装箱内，并确保仪器在运输过程 中不会受到剧烈的振动或碰撞。
安全防护措施与应急处理
01
在操作仪器时，应佩戴防静电手环，以避免因静电而引发意外事故。
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PF8500 荧光光谱仪的操作
PF8500 荧光光谱仪的操作
PF8500 荧光光谱仪的操作
激发光谱：连续改变激发光波长，固定荧光发 射波长，测定不同波长的激发光照射下，物质 溶液发射的荧光强度的变化。
以激发光波长为横坐标，荧光强度为纵坐标作 图，即可得到荧光物质 的激发光谱。 从激发光谱图上可找到 发生荧谱：用λex作激发光源，并固定强度，测 定不同波长的荧光强度。
三、荧光光谱仪的原理与分类
荧光光谱仪分类 • 荧光光度计（fluorophotometer）：采用滤光片
做单色器，结构较简单，功能也较差。 • 荧光分光光度计（fluorospectrophotometer）：
采用棱镜或光栅为色散元件，结构较复杂，功能较 强，但价格远远高于荧光光度计。
三、荧光光谱仪的原理与分类
三、荧光光谱仪的原理与分类
荧光光谱仪的工作原理 • 在激发光的频率、强度以及液层厚度不变
的情况下，荧光物质所发射的荧光强度与溶液 的浓度成正比。因此，可以通过测定荧光强度 来求出该物质的含量。 • 荧光分析法所测量的是待测物质所发射的 荧光强弱，属于发射光谱分析，荧光光度计和 荧光分光光度计属于发射光谱仪器。
• 目前荧光分光光度计的波长精度误差在± （0.2nm～2nm）范围之内。
分辨率
• 指荧光仪器对靠近的峰尖分开的能力，它与波长精 度有密切关系，决定着对混合物成分分析特异性的 好坏。
• 常用仪器的分辨率在0.2nm～5nm之间，主要由 光栅的每毫米刻线数决定。
光谱带通
• 指仪器主机狭缝宽窄程度的指数。 • 以一定狭缝几何密度对应的光谱半宽度来直接表示
荧光光谱分析仪
分析测试中心 陈仕云
A B
分子荧光光谱仪 原子荧光光谱仪
第一节 荧光光谱分析仪
一、概 述
荧光：某些物质吸收光能量后，可发射波长与 激发光波长相同或不同的光，当激发光源停止 照射试样时，再发射过程立即停止，这种再发 射的光称为荧光（fluorescence）。荧光包括 分子荧光和原子荧光。
光谱纯度。 • 光谱纯度直接影响仪器的分辨率、灵敏度以及背景
干扰。 • 目前的荧光分光光度计的光谱带通在0.15nm～
20nm之间，一般都采用连续可调方式。
信噪比与响应速度
• 用空白样品测得的峰值叫做噪声峰值，待测样品测 得的峰值和噪声峰值之比就叫做信噪比。
• 信噪比越高，检测结果的准确性也越高。
一、概 述
1.振动弛豫 2.内转换 3.猝灭 4.系间跨越 s单重态 T多重态
1 ,2激发波长;
荧光
3磷光
分子去活化过程及荧光产生示意图
一、概 述
荧光分析的特点 优点：灵敏度高（可达10～12g数量级）；
选择性强，有利于分析复杂的多组分混合物； 用样量少、特异性好、操作简便。
缺点：对温度、pH值等因素变化比较敏感；
0.20 8
光源
激发单色器 吸收池 发射单色器
检测放大系统
荧光光度计结构示意图
荧光分光光度计光路图
PF8500 荧光光谱仪的性能指标主要包括：
灵敏度:800:1 波长范围:Ex:200-850nm Em:200-850nm 波长精度:±0.3nm 分辨率:1nm 光谱带通:0.3nm 信噪比
•FP-6500荧光分光光度计
三、荧光光谱仪的原理与分类
Jasco FP8500 荧光光谱仪
三、荧光光谱仪的原理与分类
ARL 9800 系列 X射线荧光光谱仪
三、荧光光谱仪的原理与分类
荧光光谱仪的主要结构 • 激光光源： • 单色器： • 样品池： • 检测器： • 记录显示系统：
四、荧光光谱仪的结构
应用范围较窄，只能用来测量发荧光的物质， 或与某些试剂作用后发荧光的物质。
二、荧光分析的基本原理
（一）激发光谱和荧光光谱
• 任何发射荧光的物质都具有两个特征光谱， 即激发光谱（excitation spectrum）和荧光光 谱(fluorescence spectrum)。
• 激发光谱和荧光光谱是荧光分析中定性和定量 的基础。
以荧光波长为横坐标，荧光强度为纵坐标作图， 便得荧光光谱。荧光强度最强的波长为λem 。
• 荧光物质的λex和λem 是鉴定物质的依据，也 是定量测定中所选用的 最灵敏的波长。
（二）物质的分子结构和荧光的关系
• 强荧光物质的分子结构特征： ①具有大的共轭π- π双键结构，共轭体系越大， 越容易产生荧光； ②具有刚性平面结构； ③具有最低的单线电子激发态，S1为π- π型； ④若取代基团为给电子取代基，荧光强度增加。
• 波长范围越大，应用范围越广。
• 一般荧光分光光度计都采用氙灯作光源，光栅为单 色器分光元件，其有效工作波段在200nm～ 1000nm范围之内。
波长精度
• 指其波长计数器的指示值与真实光波长的数值相符 的程度。
• 特定的激发波长和发射波长是定性分析和定量测定 的基础，因此波长精度也是荧光光谱仪的核心指标 之一。
灵敏度
• 灵敏度是指能被仪器检出的最低信号，或某一标准 荧光物质稀溶液在选定波长的激发光照射下能检出 的最低浓度，是仪器最重要的性能指标之一。
• 多数荧光光谱仪的灵敏度较高，可达10-10g~1012g水平，有利于检测体液中的微量物质。
波长范围
• 波长范围指荧光光谱仪的有效工作波段，包括激发 通道波长范围、投射通道波长范围和荧光通道波长 范围。
• 荧光分析法：通过测定物质分子产生的荧光强 度进行物质的定性与定量分析的方法。
• 荧光光谱仪：采用荧光分析法来测量的仪器。
一、概 述
荧光产生机制 物质的分子吸收了照射光的能 量后，处于基态最低能级的分子被激发到电 子激发态的各个振动能级。被激发的分子与 周围的分子碰撞，并把部分能量以热能的形 式传给周围的分子，自己降落到单线第二电 子激发态的最低振动能级。然后，由此最低 振动能级向基态的各个振动能级跃迁，同时 以发光的形式释放出其能量。这种光即为荧 光。