三维荧光等高线特征谱
三维荧光光谱对样品的要求
三维荧光光谱对样品的要求
三维荧光图谱是描述荧光强度同时随激发波长和发射波长变化的关系图。
三维荧光光谱则是由激发波长(y轴))一发射波长(x轴)一荧光强度(z轴)三维坐标所表征的矩阵光谱(Excitation—Emission—Matrix Spectra)，也叫总发光光谱(Total luminescence Spectra)。
通常的荧光光谱是荧光强度对发射波长扫描所得的平面图。
很显然，三维荧光光谱技术不仅能够获得激发波长与发射波长，同时能够获取变化时的荧光强度信息。
三维荧光光谱图一般有三维投影图和等高线荧光光谱图这两种表示方式。
样品要求
1、固体液体皆可，常测液体，提供 5 ml 左右的量。
2、液体的话需告知溶剂是什么（常规是水），会单独给溶剂测背景，扣除散射用。
3、液体样品只测试透明均一的溶液，含悬浊物大颗粒的样品不接受，应预先过滤膜处理！
常见问题
1、三维荧光光谱仪测量的DOC范围是多少？
答：三维荧光光谱仪测量的DOC范围是50；
2、三维荧光光谱分析内容是什么？
答：样品采用三维荧光光谱仪进行检测时，激发光谱Ex的扫描范围为200~550 nm，发射光谱Em的扫描范围为200~450 nm，扫描间隔都
为5 nm，扫描速度为1200 nm/min。
同时，以超纯水作为空白对照，数据采用等高线图表征。
大飞扬草的三维荧光光谱研究
大飞扬草的三维荧光光谱研究作者：白燕林玉婷孙宏元黎明左文健来源：《农产品加工·下》2019年第01期摘要：通过荧光分光光度计测定了不同采集时间的大飞扬草整株、叶、茎、根水提物的三维荧光光谱图，得出了可以用于鉴定的共有峰位置。
绘制了峰位置分布图，直观地展现了各个荧光物质存在的部位。
结合文献，指出了部分荧光峰的归属，未归属的荧光峰可能是属于新成分。
关键词：三维荧光光谱;大飞扬草;峰位置中图分类号：O657; ; ; 文献标志码：A; ; doi：10.16693/ki.1671-9646（X）.2019.01.037 Three-dimensional Fluorescence Spectrums of Euphorbia hirta Lim Water ExtractsBAI Yan1，LIN Yuting2，4 ，SUN Hongyuan2，LI Ming3，ZUO Wenjian1（1. College of Food Science and Engineering，Hainan Tropical Ocean University，Sanya，Hainan 572022，China;2. College of Science，Hainan Tropical Ocean University，Sanya，Hainan 572022，China;3. College of Aquaculture and Life Sciences，Hainan Tropical Ocean University，Sanya，Hainan 572022，China;4. Donghai Secondary School，Quanzhou，Fujian 362000，China）Abstract：Three-dimensional fluorescence spectrums of water extracts of whole plant，leaves，stems and roots of Euphorbia hirta Linn were measured using fluorescence spectrophotometer. Common peaks were given for identification. A graph of the positions of the fluorescence peaks clearly showed which part of the plants contain certains chemicals that could emit fluorescence. Some fluorescence peaks were assigned to chemicals according to references. The peaks can not be assigned may belong to components that have not been discovered.Key words：three-dimensional fluorescence spectrum;Euphorbia hirta Linn;position of peaks中药品质控制一直是中药研究的一个热点，指纹图谱基于中药物质群整体作用的认识[1]，从而实现中药的鉴别和评价，进而实现品质控制。
利用三维荧光光谱技术确定煤岩成熟度的初步研究
利用三维荧光光谱技术确定煤岩成熟度的初步研究范俊佳;柳少波;刘可禹;马行陟;刘瑞兰【摘要】三维荧光光谱(total scanning fluorescence,TSF)技术是一种新的荧光分析技术,在鉴别储层中烃类包裹体、油气运移路径及古油水-现今油水界面方面有着广阔的应用前景.这种技术的主要优点是效率高、所需样品量小且精度高.镜质体反射率(Ro)是确定煤岩成熟度的重要参数,不仅能反映煤岩煤化作用的特征,而且是确定煤阶的重要指标.通过分析采自沁水盆地及淮北煤田的14块煤岩样品的镜质体反射率和三维荧光光谱特征,研究了煤岩荧光光谱特征与镜质体反射率之间的关系.煤岩成熟度与TSF参数R1值具有较好的负相关关系,荧光强度(TSF intensity)与TSF 参数R1值具有正相关关系,样品激发光波长与R0具有负相关关系.实验初步认为TSF技术可以用于煤岩的成熟度评价,但具体的函数关系需要选取更多的煤岩样品进行试验以拟合R0与激发波长、TSF参数及荧光强度之间的换算关系,建立计算Ro值的经验公式.总之,TSF方法可以快速高效地评价煤岩成熟度,而且不受镜质组组分含量多少的限制,在煤岩成熟度的确定方面有着广泛的应用前景.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2015(015)034【总页数】5页(P139-143)【关键词】三维荧光光谱;定量颗粒荧光;镜质体反射率;煤岩成熟度【作者】范俊佳;柳少波;刘可禹;马行陟;刘瑞兰【作者单位】中国石油勘探开发研究院;中国石油天然气集团公司盆地构造与成藏重点实验室,北京100083;中国石油勘探开发研究院;中国石油勘探开发研究院;中国石油天然气集团公司盆地构造与成藏重点实验室,北京100083;中国石油勘探开发研究院;中国石油天然气集团公司盆地构造与成藏重点实验室,北京100083;新疆油田公司开发公司,克拉玛依834000【正文语种】中文【中图分类】P618.111 三维荧光光谱分析技术荧光分析技术在识别储层烃类包裹体、储层含油气性与油气运移途径、古今油水界面的界定有重要的意义，是一种经济、快速、环保并且较为精确的检测手段［1—6］。
三维荧光光谱在水质监测及污染溯源中的应用
三维荧光光谱在水质监测及污染溯源中的应用发布时间：2022-01-24T02:31:49.081Z 来源：《中国科技人才》2021年第30期作者：戴昕[1] 罗涛[2] 方鹿跃[3] 何宇慧[1] 孙忠[1] [导读] 三维荧光光谱技术作为新型技术手段之一，已在水质监测及污染溯源初显其应用效果。
[1] 浙江省生态环境监测中心浙江杭州 310012[2] 浙江省环境科技有限公司浙江杭州 310012[3] 嘉兴市平湖生态环境监测站浙江嘉兴 314200摘要：三维荧光光谱技术作为新型技术手段之一，已在水质监测及污染溯源初显其应用效果。
以A河为研究对象，根据水质荧光指纹判断主要污染源。
结果表明：A河水体共有2个典型荧光特征峰，均为类蛋白质荧光峰。
生活集聚区附近支流水体中荧光特征峰强度及等值线密集度明显较高，且与氨氮浓度有较强相关性。
通过污染源排查，认为雨污分流不彻底、管道破旧老化、汛期生活污水外溢的生活源问题是A河水质主要影响因素。
关键词：三维荧光光谱；水质监测；污染溯源引言水环境监测与治理作为我国水生态环境保护工作的重点，已从常规地表水环境质量监测系统往水环境污染排放溯源监测系统方向进一步发展。
利用监测设备对地表水各采样点常规水质理化监测指标进行监测，能反应地表水生态环境质量及变化情况，但难以体现污染来源。
尤其是多重污染源叠加影响的水体，无法通过常规理化监测指标快速准确的进行水污染溯源。
三维荧光光谱技术作为新形势下水质监测及污染溯源新型技术手段之一，进一步为污染源头治理和环境精细化监测管理工作提供技术支持。
1 三维荧光光谱技术 1.1 应用介绍水生态环境中含有大量有机化合物，不同污染源的地表水体呈现出来的荧光有机化合物的种类和浓度均有不同。
三维荧光光谱（excitation-emission matrix，EEM）是依靠测量含共轭π键等化学机构的分子在可见光或紫外光激发下发射特定波长的光，将荧光强度以等高线方式投影在以激发光波长（λex）和发射光波长（λem）为横纵坐标的平面上获得的谱图，以对有机化合物进行定性定量分析[1]。
三维激发发射矩阵荧光光谱
三维激发发射矩阵荧光光谱荧光光谱法被用于物质的定性和定量检测分析，三维荧光光谱（Excitation-Emission-Matrix Spectra, 简称EEMs），是描述荧光强度同时随激发波长和发射波长变化的关系图谱，通过一次扫描便有可能监测样本中全部组分，适用于对复杂混合物进行光谱表征，是一种具有广泛应用价值的光谱指纹技术。
其表现形式有2种：一种是以发射光波长为x轴，激发光波长为y 轴，荧光强度为z轴的三维荧光立体图（三维投影图）。
一种是以发射光波长为x轴，激发光波长为y轴的荧光强度等高线图（等高线荧光光谱图）。
图1 三维荧光立体图图2 等高线荧光光谱图EEMs测试原理荧光光谱法检测原理见下图3，其中SO（基态）、S1（第一激发单线态）、S2（第二激发单线态）分别表示电子的不同能量状态。
当物质中的荧光分子受到入射光照射时，因为吸收到光能，处于基态SO的电子会跃迁至S1或者S2；处于激发态的电子是不稳定的，会通过内部转换的方式回到S1，最后恢复到基态SO。
当电子从激发态恢复到基态时，能量会以光的形式释放出来，从而发出荧光。
图3 荧光光谱检测原理荧光光谱包含激光光谱和发射光谱。
激发光谱：特定发射波长下，获取不同激发波长的荧光强度；发射光谱：特定激发波长下，获取不同发射波长的荧光强度。
三维荧光光谱也称为激发－发射矩阵光谱，可快速同步扫描激发波长和发射波长，获取样品的荧光强度。
区别于激发/发射光谱等二维荧光光谱，三维荧光光谱能同时扫描并改变激发和发射波长，同步记录的荧光强度变化关系为二元函数，能更为全面、准确地表征待测物质的荧光特性。
EEMs优势相比于单一激发光谱或者发射光谱，三维荧光光谱包含的信息全面而丰富，可完整描述荧光物质的特征信息，比如：荧光峰位置、荧光强度、荧光积分体积等，它适用于复杂有机物定性及定量分析。
三维荧光光谱技术灵敏度高、选择性强、荧光信息丰富。
EEM应用可广泛应用于环境安全（水体与土壤污染控制），工业过程（液体和不透明样品的过程控制，废水循环控制），食品加工（乳制品，食用油，饮料等）健康安全（细菌污染控制，食品保鲜控制），药物学（药物生产控制，药物配置研究等）生物技术（生物产品生产控制），农业（土壤健康与能力控制）医学（组织健康诊断）等领域。
荧光光谱
0.46
0.60
λexmax(nm) 205 286
365
390
λ max em
(nm)
278
321
400
480
3. 刚性平面结构 荧光物质的刚性和平面
性增加，有利于荧光发射。
芴
F=1
戊省 0.52 580 640
联苯
F=0.2
-O
O
O
荧光黄
C
COO产生荧光
F=0.92
-O
O
酚酞
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱC COO不产生荧光
到S1电子态的最低振动、转动能级，然后以辐射形式释放能量回到基态。
C. 激发光谱与发射 IF4800 固定em=620nm(MAX) 固定ex=290nm (MAX)
光谱的镜像关系
4400 4000
1→ 4
1→1
4 3
3600
S1
3200
1→ 3
1→2
2 1
2800
1→ 2
2400
1→4
2000
1600
1200 800
1→4
400
1→1
0
200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900
4 3 2 1
S0 ex =290nm (MAX)
em= 620nm(MAX)
D.磷光光谱
与发射光谱相同条件下的磷光光谱
IF4800
4400 4000
488
τ p(s)
2.6
2.5
1.4
0.23 0.014 0.0023
含有重原子的溶剂，由于重原子效应荧光减弱、磷光增强。
基于CiteSpace的三维荧光光谱技术对内陆水体中溶解性有机质研究的进展
基于CiteSpace的三维荧光光谱技术对内陆水体中溶解性有机质研究的进展翟言豪;王燕舞;李强;李景坤【期刊名称】《广西师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2024(42)3【摘要】采用文献计量学方法厘清国内外三维荧光光谱技术对内陆水体中溶解性有机质(DOM)的研究现状、热点和发展趋势。
利用CiteSpace知识图谱分析工具,以CNKI和WoS核心合集为数据源,从年发文量、发文作者、发文国家、关键词聚类以及突显等方面进行可视化分析,并对三维荧光光谱技术研究内陆水体中的DOM及其数据分析方法与解析技术进行综述。
结果表明该领域年发文量呈上升趋势且以外文文献量增长较快为主要特征,中国是发文量最多的国家,国际化交流合作程度高且已形成较为稳定的研究团体,研究潜力充足。
国内外利用三维荧光光谱技术对内陆水体中DOM的研究主要集中在易受人类活动影响或富营养化严重的水域,包括富营养化水体与沉积物中溶解性有机质,有色溶解性有机质和消毒副产物的研究,以及涉及溶解性有机质与重金属相互作用、全球气候变化响应、生物利用性等方面。
除了采用常规的数据分析方法外,综合运用三维荧光光谱与吸收光谱、质谱等技术相结合,从分子水平解析内陆水体中DOM的组成和来源特征是该领域未来的重要研究热点与趋势。
【总页数】13页(P34-46)【作者】翟言豪;王燕舞;李强;李景坤【作者单位】桂林理工大学环境科学与工程学院;中国地质科学院岩溶地质研究所;自然资源部/广西岩溶动力学重点实验室(中国地质科学院岩溶地质研究所);广西岩溶地区水污染控制与用水安全保障协同创新中心(桂林理工大学)【正文语种】中文【中图分类】X143;P342【相关文献】1.三维荧光光谱（3DEEM）技术在溶解性有机质（DOM）分析中的应用2.三维荧光淬灭耦合平行因子分析与二维相关光谱在金属与溶解性有机物配位作用中的研究进展3.武汉市不同类型天然水体中溶解性有机质的三维荧光光谱特征4.三维荧光光谱技术在溶解有机质-吸附态砷相互作用中的应用进展5.三维荧光光谱技术在分析溶解性有机物中的应用进展因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
荧光光谱 FL.
0.11
萘
0.29
蒽
0.46
丁 省
0.60
戊
0.52
省
F
λexmax(nm) λemmax (nm)
205 278
286 321
365 400 芴
390 480 联苯
580 640
3. 刚性平面结构
荧光物质的刚性和平面 性增加，有利于荧光发射。
F=1
F=0.2
18
-O
O C
O
N N
20
3）取代基的位置 空间位阻对荧光发射的影响
H3C -O3S N CH3
H3C SO3N CH3
立体异构体对荧光发射的影响
H C H C
C H
C
H
F=0.75
F=0.03
反式二苯乙烯 强荧光物质
顺式二苯乙烯 非荧光物质
电离效应对荧光发射的影响 (pH值)
OH O-
OH
O-
OHH+
OHH+
pH=1, 有荧光
4
分子的活化与去活化 (p78)
振动弛豫
S2
内转移 荧光
反系间 窜跃
系间 １. 辐射跃迁的类型 窜跃
共振荧光：10-12 sec 荧 光：10-8 sec 磷 光：1~10-4 sec 迟滞荧光:102~10-4 sec
T1
紫 外 可 见 吸 收 光 谱
紫 外 可 见 共 振 荧 光 S0 光 谱
CH3 CH3
hv
+
_
N
CH3
24
CH3
3. 氧的熄灭作用 氧分子是荧光、磷光的熄灭剂，
1
3
M O 2 3 M* 3 O 2
山梨酸钾的三维荧光光谱特性分析
作 者 简 介 ： 奇 峰 （９ ７ ） 男 ， 江 温 州 人 ， 学 专 业 硕 士 研 究 生 。 黄 １８ 一 ， 浙 光
通信作者 ： 高淑梅 （９ １ ） 女 ， １６ 一 ， 吉林长春人 ， 教授 ， 硕士生导师 。主要从事生物光谱检测技术等研究 。
Ｅ ｉ：ｇ ｏｍ＠ｊ ｎ ｎ ｎ ｅ ｕ ａ ｍａｌ ａ ｓ ｉ ｇａ ．ｄ ．ｎ ａ
部 自 ２０ ０ ８年 以来 公 布 了 五 批 《 品 中可 能 违 法 添 食
光 光谱 等高线 图（ 又称 指纹谱 ） 图 ２所示 。 由图 ２ 如 可见 ， 山梨 酸 钾 溶 液存 在 两 个 荧 光 发 射 峰 ：８ ｍ ４５ｎ
和 ５ ５ａ 对应 的两个 荧光 激发 峰 为 ３０ｎ ６ ｍ， ８ ｍ和 ４ ０ ７ ｎｌ ｌ。分 析发现 这 两个峰 具有 相对 独 立性 ， 光 峰 随 Ｔ 荧
Ｂｕ ｔｉ ｓ ｍｅ ｉ ｓ ｖ ｒ ｏ ｔｉ ｓ ｏ ｔｍｅ ｏ ｅ ｃ ｍｍ ｉ ｅ ｂ ｏ ｕ ｓ ｒ ｕｌｕ ｍｅ ｃ ａ ｓｓ ｄｒｖ ｒ ｂ ｎ ｅｅ ｔ ｏ ｌｎ —ｅ ｍ ｒ ｓ ｒ ａ ｉｎ． Ｔｈ ｔ ｄ ｙ ｓ ｍｅ ｎ ｃｕｐ ｏ ｓ ｔ ｒ ｈ ｎ ｔ ｉｅ ｙ ｉ ｔｒ ｓｓ ｆ ｒ ｏ ｇ ｔ ｒ ｐ ｅ ｅｖ ｔｏ ｅ ｔｒ ｅ ｄｉ ｎｓｏ ａ ｕ ｒ ｓ ｅ ｃ ｐ ｃｒ ｆｐ ｔｓ ｉ ｈ ｅ — ｍｅ ｉｎ ｌｆ ｏ ｅ ｃ ｎ ｅ ｓ ｅ ｔａ ｏ ｏａ ｓｕｍ ｏ ｂａｅ ｓ ｌ ｉ ｎ ｗｅｅ ｏ ｔｉ ｅ ｙ ｔ ｅ Ｆ ９２ ｕ ｒ ｓ ｅ ｅ ｓ ｃ ｒ ｍｅ ｌ ｓ ｒ ｔ ｏｕｔｏ ｒ ｂａ ｎ ｄ ｂ ｈ ＬＳ ０ ｆ ｏ ｅ ｃ ｎｃ ｐｅ ｔｏ — ｌ
ｆｒ ｎ ｏｎ ｅ ｔａ ｉｎ ｏ ｈｅ ｐ ｔｓ ｉ ｅ ｅ ｔｃ ｃ ｎｒ ｔｏ ｆｔ ｏａ ｓｕｍ ｏ ｂａｅ ｓ ｌ ｔｏ ｒｍ ０５ ｇ ｏ １ ｇ ｓ ｒ ｔ ｏ ｕｉ ｎ ｆｏ ０． ／Ｌ ｔ ２ ／Ｌ ｓ ｆｕ ｉ ｏ ｎｄ．Ａｎｄ ｔ ｎ，ｓｕｄ ｈｅｆ ａ ｉ ｉｉｙ ｏ ｈｅ ｔ ｙ ｔ ｅ ｓｂｌｔ ｆ
琥珀三维荧光光谱
天然与人工处理琥珀的三维荧光光谱表征（中国地质大学珠宝学院，湖北，武汉，430074）摘要：基于紫外可见吸收光谱、ESR和13C NMR谱的研究基础上，以三维荧光分光光度计为主要测试分析方法，对具有荧光性质的天然与处理琥珀的三维荧光光谱进行了剖析。
结果表明：λEx／λEm＝346／437nm三维荧光光谱，为天然琥珀中具π→π* 跃迁能级的共轭双键结构的官能团发射所致；热处理琥珀中某些碳官能团的局部断键，是导致三维荧光光谱主峰（λEx／λEm＝354／415nm）蓝移的主要缘由；热填充处理琥珀三维荧光光谱中存在多个强弱不等的发光中心，它们与热填充处理过程中添加了外来且不等量的不饱和酯共聚物或芳香族化合物有关。
三维荧光光谱有助于表征热填充处理琥珀中相互包络的碳官能团，它对天然与热填充处理琥珀及人工树脂的鉴别具有重要的标型意义。
关键词：三维荧光光谱；天然与处理琥珀；碳官能团琥珀为中生代白垩纪至新生代第三纪松柏科植物的树脂，经过各种地质作用后而形成的一种天然树脂化石。
其主成分为具共轭双键的树脂酸，含少量的琥珀酯醇、琥珀油等物质，属典型的多组分混合且不易分解的有机化合物。
基于琥珀的分子结构和成分信息与古气候、古环境密切相关，近年来引起国内外宝石学家、考古学家、古生物学家、矿物学家的极大兴趣。
如王徽枢[1～2]曾对河南西峡和辽宁抚顺琥珀的矿物成分进行过较深入的研究，并对其成因予以了探讨。
Spencer J A等人[3] 、周佩玲[4]、杨颖[15]、邱志力等人[6-10]对琥珀与常见的仿制品的鉴定特征进行过较深入的研究和总结。
Manuel A[11]， Priest F G[12]，李滨阳等人[13]对琥珀及其气体包裹体进行研究较深入的研究,并试图利用琥珀包裹体中的成分去恢复古大气环境，为定量研究古大气成分和琥珀的成因提供一条新的思路。
Lambert J B等人[14]、郭时清等人[15]利用13C NMR测试方法对天然琥珀中碳官能团的特征进行过研究，并提出了用NMB方法作为测定琥珀相对年龄方法的可行性。
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三维荧光等高线特征谱
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图1 三维荧光图（左：三维表面右：等高线图）
三维荧光等高线特征谱为对三维荧光等高线指纹图谱进行图像信息统计后得到的一对特征谱IEm 和 IEx，该对特征谱既含有三维荧光光谱中荧光峰位置的信息又含有峰相对强度大小的信息，能较好地表达原始三维荧光光谱的荧光性质；它是图像信息数值化后的结果，具有较好的可计算性。
将其与模式识别技术结合起来可实现对荧光物质的分类和鉴别。
图2 特征谱图（顶：IEm 右：IEx）
图1为三维荧光光谱图，荧光光谱图有两种表示形式，即左边三维表面的图形式和右边二维等高线图的形式。
图2中间为三维荧光等高线图，具有物质荧光特征的指纹性，故可称指纹图谱，可用于荧光物质的鉴别。
顶部为IEm特征谱，右边位IEx特征谱，显然该二谱与等高线指纹图谱有很好的对应关系。
在模式识别技术中，用其作为样本，可实现对荧光物质的分类和鉴别。
参考文献：
1. 三维荧光等高线特征谱及其应用研究. 分析测试学报.2008,27(11):1151-1156
2.三维荧光等高线特征谱提取程序的设计及其应用研究.计算机与应用化学.2010,27(2):26 2-266
三维荧光等高线特征谱为对三维荧光等高线指纹图谱进行图像信息统计后得到的一对特征谱（IEm和IEx），该对特征谱既含有三维荧光光谱中荧光峰位置的信息又含有峰相对强度大小的信息，能较好地表达原始三维荧光光谱的荧光性质。
将其与模式识别技术结合起来可实现对荧光物质的分类和鉴别。
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