荧光光谱与激光诱导荧光
激光诱导荧光光谱在木材检测中的应用
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如 果 接 收 器 接 收 的 是 所 有 的 偏振 态 的 荧 光 总 和 ， 且 认 并 为 Ｍ 的 能 级 布 居 相 等 ， 是 得 到 不 依 赖 于 偏 振 态 的荧 光 于 的强 度 表 ห้องสมุดไป่ตู้ 式
Ｋｅ ｒ ｓ ｌｓ ｒｉ ｄ ｃ ｄ；ｆｕ ｅ ｃ ｎｃ ｐ ｃ ｒ ｍｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄ ：ａ ｅ —ｎ ｕ ｅ ｌｏｒ ｓ ｅ ｅｓ ｅ ｔｏ ｔｙ；ｐ ｏｔｍ ｕ ｐ ｉｒ ｈ ｏ ｈｉ ｌ ． ｃ
用激 光 光 源 激 发某 一 树 种 木 材 时 ， 种 木 材将 会 发 荧 这 光 ， 同的 树 种 有 不 同 的结 构 和 化 学 组 成 ， 用 激 光 诱 导 荧 不 利 光 （ Ｉ ） 术可 以对 树 种 进 行 鉴 别 。 在 木 材 的 种 种 测 量 方 法 ＬＦ技 中，Ｉ 术具有 很多独 特 的优点 ， 灵 敏度 高 、 择性 好 、 Ｌ Ｆ技 如 选
Ａｂ ｔａ ｔＷ ｈ ｎ ｖ ｒｔ ｅｆｕ ｒｓｅ ｔ ｕ ｓａ ｃｓｈｔｂ ａｅ ｅ ｍ，ｔ ｅｍｏｅ ｕｅ ｂ ｂｔ ｅｅ ｅｇ ｓｒ ｃ ： ｅ ｅ ｅ ｈ ｌｏｅ ｃｎ ｂ ｔｎ ｅ ｉ ｙａｌｓ ｒｂ ａ ｓ ｈ ｌｃ ｌｓａ ｍｒ ｈ ｎ ｒ ｙ，ｔ ｅ ｕ ｈ ｎｊｍｐ
ｆｏ ｔ ｅ ｌｗｅ ｔ ｒ ｉ ｔ ｎ ｔ ｅ ｒ ｖ ｃ ｔ ｎ ｏ ｂ ｔ ｒ ｍ ｈ ｏ ｓ ｂ ｔ ｏａ ｏ ｈ ｒｐ ｏ ｏ ａ ｉ ｒ ｉ．Ｂｅ ａ ｓ ｈ ｒ ｖ ｃ ｔ ｎ ｃ ｎ ｉｉｎ ｉ Ｓ ｓａ ｌ ｈ ｔ ｈ ｌ — ｏ ｏ ｃ ｕ ｅｔ ｅｐ ｏ ｏ ａ ｉ ｏ ｄ ｔ Ｏ ｉ ｔ ｂ ｅｔ ａ ｅｍｏ ｅ ｏ ｏ Ｓ ｎ ｔ ｃ ｌｓｔ ｅ ｏ ａ ｋ ｔ ｈ ｏ ｓ ｒ ｉ ，ｇｏ ｎ ｌ ｏ ｒ ｓ ｅ ｃ ． ＇ ｅ ｄｓ ｒ ｕ ｉｎ ｏ ｈ ｌ ｏ ｅ ｃ ｎ ｅ ｓ ｅ ｔｕ ｕｅ ｈ ｎ ｃ ｍｅ ｂ ｃ ｏ ｔ ｅ ｌｗｅ ｔ ｂ ｔ ｌｗｉ ｇ ｆｕ — ｅ ｃ ｎ ｅ ｉ ｉｔｉ ｔ ｆｔ ｅ ｆ ｒ ｓ ｅ ｃ ｐ ｃ ｒ ｍ ｏ ｈ ｂ ｏ ｕ
光谱分析荧光光谱
F = K′（I0—I）
I0——入射光辐射强度； I——透射光辐射强度；
K′——荧光量子产率（Ф）。
基本原理
F = K′（I0—I） 根据朗伯-比尔定律， lg I 0 =εbc I
则 I I 0 e 2.303bc
F K I 0 (1 e 2.303bc )
假设εbc＜0.05
磷光： 从第一激发三重态的最低振动能级回到基 态所发出的辐射。由于磷光的产生伴随自旋多重
态的改变，辐射速度远小于荧光，磷光寿命为10-4
~10s。
基本原理
荧光强度及影响荧光的因素
荧光是物质吸收光子之后发出的辐射，荧光强度（F） 与荧光物质的吸光程度及其发射荧光的能力有关。
1. 荧光强度与浓度的关系
免疫荧光技术，即荧光抗体方法，就是把特异性抗原多
次注入动物体，使之产生抗体，将抗体球蛋白从血清中分离 出来，用荧光染料标记，制成荧光标记抗体溶液。免疫荧光 染色比其他的生物染色方法有较高的特异性和灵敏度。抗体 （免疫球蛋白）与荧光染料结合后，仍不失抗体的免疫活性， 称为荧光抗体。用于标记抗体的荧光染料于一般的荧光染料 不同，必须容易与抗体球蛋白结合，又不影响其免疫活性； 还要求性能稳定、容易溶解和标记方法简单。由于蛋白质本 身也具有荧光，为了减少蛋白质本身的荧光干扰，标记抗体 的荧光染料不但荧光量子产率高，还要求荧光发射波长较长。 常用的标记抗体的荧光染料有荧光素异硫氰酸酯、四甲基罗 丹明异硫氰酸酯和罗丹明B200等。
生物分子探针
按化学反应性可将荧光染料分为三类。 碱性荧光染料；含碱性助色团，在酸性溶液中电离，荧光色离子为 阳离子。 酸性荧光染料：含有酸性助色团，在碱性溶液中荧光色离子为阴离 子。 中性荧光染料：酸性荧光染料和碱性荧光染料混合而成的一种复合 染料。 量子点： 量子点最有前途的应用领域是在生物体系中作为荧光探针 。 量子点又称为半导体纳米粒子 。 按使用类型： 蛋白质及酶的荧光探针 核酸分子荧光探针
仪器分析课件12荧光分析法
ex = 356nm em = 404nm
f = 0.36
16
2. 分子的刚性
• 同样具有*跃迁的长共轭分子中，刚性分子 增加了共平面性， 越大， 长移。
f = 0.2
-O
O
COO-
C H2
f = 1.0
-O
O
O
COO- 荧光素钠
17
原来不发生荧光的，如：8-羟基喹啉
消除干扰，提高选择性、灵敏度
脉冲激光
样品
干扰 组分
44
3. 同步荧光分析
固定，同时扫描激光光谱和发射光谱 若： = em - ex
Fsp = KcFem Fex 提高灵敏度和选择性
混合物的同步荧光光谱（ =3nm）
45
4. 胶束增敏荧光
CH3(CH2)11OSO3-Na+ 非极性疏水基团 极性亲水基团 增加溶解度 增加荧光效率 增加荧光的稳定性
• 荧光分析法的灵敏度高于紫外-可见分光光度法
荧光法
F=Kc
紫外法 A lg T lg I
I0
36
二、定量分析方法
1. 工作曲线法
用空白溶液调零 用标准溶液调满刻度
F cx
c1
c2 c3 c4 c5
20 40 60 80 100%
16 32 48 64 80%
37
2. 比例法（对比法）
光
强
荧光光谱 横坐标em， 度
纵坐标 发射光强度
400
500
(nm)
8
溶液荧光光谱通常具有如下特征
斯托克斯位移 荧光光谱的形状与激发波长无关 荧光光谱与激发光谱的镜像关系
检测大气金属污染物的五种方法
检测大气金属污染物的五种方法对于重金属污染，由于大气污染物的无形无色，比之水中重金属易被人忽视，但实际上，根据第一次全国污染源普查结果，2007年全国大气中上述铅、汞、镉、铬、砷污染物年排放量已达约9500吨。
这些重金属污染物可能通过呼吸，或迁移至水、土壤后，经食物链进入人体。
在大气颗粒物中金属元素的检测方面，目前国内外并存着原子吸收光谱法(AAS)、电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)、X-射线荧光光谱法、中子活化分析法以及质子诱导X射线发射光谱法等检测方法，其中，国内采用较多的有AAS法、ICP-AES法和XRF法。
一、原子荧光光谱法原子荧光光谱法是以原子在辐射能量分析的发射光谱分析法。
利用激发光源发出的特征发射光照射一定浓度的待测元素的原子蒸气，使之产生原子荧光，在一定条件下，荧光强度与被测溶液中待测元素的浓度关系遵循Lambert-Beer定律，通过测定荧光的强度即可求出待测样品中该元素的含量。
原子荧光光谱法具有原子吸收和原子发射两种分析方法的优势，并且克服了这2种方法在某些地方的不足。
该法的优点是灵敏度高，目前已有20多种元素的检出限优于原子吸收光谱法和原子发射光谱法；谱线简单；在低浓度时校准曲线的线性范围宽达3~5个数量级，特别是用激光做激发光源时更佳，但其存在荧光淬灭效应，散射光干扰等问题。
该方法主要用于金属元素的测定，在环境科学、高纯物质、矿物、水质监控、生物制品和医学分析等方面有广泛的应用。
二、原子吸收光谱法原子吸收光谱法又称原子吸收分光光度分析法，是基于气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量被测元素含量为基础的分析方法，是一种测量特定气态原子对光辐射的吸收的方法。
其基本原理是从空心阴极灯或光源中发射出一束特定波长的入射光，通过原子化器中待测元素的原子蒸汽时，部分被吸收，透过的部分经分光系统和检测系统即可测得该特征谱线被吸收的程度即吸光度，根据吸光度与该元素的原子浓度成线性关系，即可求出待测物的含量。
荧光光谱
出浓度；
比较法： 在线性范围内，测定标样和试样的荧光强度，比较；
3.激发光谱与发射光谱的关系
a.Stokes位移 （什么是stokes位移？） 激发光谱与发射光谱之间的波长差值。发射光谱的波长比激
发光谱的长，振动弛豫消耗了能量。
b.发射光谱的形状与激发波长无关 电子跃迁到不同激发态能级，吸收不同波长的能量(如能级图l
AES－热致发光，激发态原子数遵守波尔兹曼分布、发射光
谱比较复杂。
荧光分析法
某些物质受紫外光或可见光激发后能发射出比激发光 波长波长的辐射，即荧光。光致发光 激发光－待测物质分子成为激发态时所吸收的光 发射光－处于激发态的分子回到基态时所产生的光。 荧光法测定的是受光激发后所发射的荧光的强弱，而不是测定激 发光的强弱。凡能产生荧光的化合的，均可采用荧光分析法进行 定性或定量。
荧光&磷光法
Fluorescence & phosphorescence
荧光与发射光谱的关系
荧光光谱法（FS）－原子吸收光能激发在返回基态时，所发 射的荧光强度进行定量和定性的发射光谱法。
FS & AES
共性：均为发射光谱
FS-光致发光，吸收具有选择性、激发态原子数不遵守波尔
兹曼分布、发射光谱比较简单。
I0 F KQ ln KQI 0 bc kc I0 I A
F, fluorescence intensity; K, constant, I0, excitation intensity; , molar absorbance constant; b, optical path; c, concentration.
农田土壤水分含量的激光诱导荧光光谱表征
２０１２年 １ ０月
光
谱
学
与
光
谱
分
析
Ｖ １ ２Ｎ ．０ｐ２２—６７ ｏ ３ ， ｏ１，ｐ６３２２ ．
Ｏｃ ｏ ｅ ，２ １ ｔｂ ｒ ０ ２
Ｓ ｅ ｔｏ ｃ ｐ ｎ ｐ ｃ ｒ ｌ ｐ ｃ ｒ ｓ ｏ ｙ ａ ｄ Ｓ ｅ ｔａ ａｙ ｉ Ａｎ ｌ ｓｓ
本研 究 中，实现 了一种测 量在不进 行暗适应 的情况 下 ，
利用单色激光 （ ５ ｍ） 导 的植物 叶绿 素稳 态荧 光光谱 的 ４ ０ｎ 诱 方法 。探讨了利用该方法获取的植物叶绿素荧光光谱 随土壤 水分含量 的变化关 系，找到一种 更简单 可行的方法通过 快速 检测作物 叶绿素荧 光 ， 获得土壤 水分含量 。
实验 由两部分组成 ， 分别是持续干旱实验 和间歇干旱实 验。 首先利用对 照实验对持续水分胁迫下水稻激 光诱导叶绿
２ ２ 持 续 水 分 胁 迫 下 土 壤 水 分 与 荧 光 强 度 ．
素荧光光谱 的变化进行 了研究 。 设置 了 ７ 实验组和 ７ 个 个对
照组 ， 实验组采用 持续 干旱 的水 分管理方法 ，即实 验开始后 对实验组的小麦进行持续的干旱 ， 对照组采用 正常的水分管
图中的土壤水分值 以绝对体积含水量表示 。干旱一天后 实验 组和对照组 的土壤水分值 都为 ４ 。在之后 的实验 过程 中 ， ４
实验组进行 了持续干旱处理 ， 土壤 中的水分 随着时 间延 长均 匀蒸发 ，土壤 体积 含水量逐渐 降低 。对 照组采取 的 了每 天早 晚各灌溉一次 的 正常水 分管 理 ，由于 每次灌 溉 的水 量有 差 别， 对照组的土壤含水量出现了波动 ， 但是始终保 持在 ４ ５ 以上 ，保证水稻的正常生理 活动 。
果蔬食品原料的质量检测的无损检测方法及适用果蔬品种
果蔬食品原料的质量检测的无损检测方法及适用果蔬品种1、高光谱成像技术该技术是遥感技术的一个部分，在近些年来，该技术备受人们的关注，在农业领域中得到了广泛的应用。
该技术乃是在近些年来被用于农产品质量安全评定的，在今后的发展过程中，该技术在农产品无损检测方面会有较大的发展前景。
在果品种，有学者应用该技术检测脐橙表面的农药残留，证明了该技术可以具有不错的检测效果，尤其是在对高浓度的农药残留检测上。
2、 X 射线技术所谓 X 射线检测，指的是利用射线穿透物质来进行检测的。
在对样品进行检测时，可以利用其衍射作用，或者是利用激发荧光的特性，通过对 X 射线与样品作用时激发的荧光进行捕捉。
该技术对于样品中所含的多种元素情况进行检测，尤其是对于重金属的检测更具有效果。
3、生物传感器法该技术是近几十年发展起来的一项技术，它是利用生物活性物质做敏感器件，然后配以适当的换能器构成分析检测工具。
当被测样品与分子识别元件结合之后，就会发生生物化学反应，然后通过对信号转换元件的利用，可以将其浓度转化为电信号，也可以转化为光信号，所得的信号经过放大之后，就能够对其进行分析检测。
较为常用的生物传感器分为以下几种：(1）免疫传感器、(2）细胞传感器、(3）酶传感器。
现如今，在食品添加剂、果品食品成分等检测工作中得到了广泛的应用。
4、激光诱导荧光技术该技术乃是利用激光激发物质发射荧光，这样就能够获得荧光光谱的谱线宽度，能够获得荧光谱峰值强度，这样就可以对物质进行定量以及定性分析。
从每种物质分子的能级结构来看，不同的物质分析，其能级结构肯定会有所不同，即便激发的条件一致，每种物质分子所发射的荧光特性也会有所差异，那么就可以通过以此为依据来对不同物质的数量以及种类进行检测。
由于该技术的灵敏度较好，这使得该技术的发展较快，其浓度检出限可以达到2X10-13mol/ L ,在未来的果品质量检测中，势必会有更大的发展潜力。
激光检测蔬菜的原理
激光检测蔬菜的原理激光检测蔬菜的原理可以分为光学、物理和化学方面。
下面将从不同的角度详细介绍。
一、光学方面：激光检测蔬菜的原理涉及到光的散射、吸收和透射。
当激光照射到物体表面时，可以发生散射现象。
蔬菜的表面不完全光滑，存在不均匀的微观凹凸和毛细结构，这导致激光在与物体表面碰撞时发生散射。
通过激光散射光的强度和角度的变化，可以判断蔬菜的颜色、纹理和表面形貌等。
另外，激光在物体表面的吸收和透射以及在物体内部的散射和吸收也会发生变化。
蔬菜的组织结构和含水率不同，导致吸收和透射光的强度也会有所差异。
通过测量激光的透射和吸收光的强度，可以获得蔬菜的透明度和含水量等信息。
二、物理方面：激光检测蔬菜的原理中涉及到物理特性的测量，如蔬菜的大小、形态和质地等。
激光可以通过激光测距仪等设备测量蔬菜的大小和形状，进而判断蔬菜的成熟度和品质。
激光还可以通过测量蔬菜的质地来判断其新鲜度和糖度等。
蔬菜的质地主要包括硬度、弹性和粘性等物理特性。
激光可以通过散射光的强度和波长来测量蔬菜的硬度和弹性。
同时，激光还可以通过测量蔬菜表面的光滑度来判断其粘性。
三、化学方面：激光检测蔬菜的原理中还涉及到物质的化学特性。
通过测量激光与蔬菜表面的反射光谱，可以获取蔬菜的化学成分信息。
不同的蔬菜具有不同的化学成分，如蛋白质、糖类、维生素和矿物质等。
这些物质具有不同的吸收光谱，通过测量激光在不同波长下的透射和反射光谱，可以判断蔬菜的种类和成分含量。
此外，激光还可以通过激光诱导荧光技术测量蔬菜的抗氧化能力和营养价值。
激光诱导荧光技术利用激光激发物质发生荧光现象，根据不同物质的激发光谱和荧光光谱的差异，可以判断蔬菜中的抗氧化剂含量和有效成分等指标。
在激光检测蔬菜的过程中，需要借助激光发射器、检测器和数据分析系统等设备。
激光发射器产生高能量的激光束，激光束照射到蔬菜表面后，散射、吸收和透射光被检测器接收并转换为电信号，通过数据分析系统对接收到的信号进行处理和分析，最终获得蔬菜的相关信息。
荧光光谱
荧光光谱有很多，如原子光谱1905年，Wood首先报道了用含有NaCl的火焰来激发盛有钠蒸气的玻璃管，并得 到了D线的荧光，被Wood称为共振荧光。在Mitchell及 Zemansky和Pringsheim的著作里讨论了某些挥发性元素 的原子荧光。火焰中的原子荧光则是Nichols和Howes于1923年最先报道的，他们在Bunsen焰中做了Ca、Sr、Ba、 Li及Na的原子荧光测定。从1956年开始，Alkenmade利用原子荧光量子效率和原子荧光辐射强度的测定方法，以 及用于测量不同火焰中钠D双线共阵荧光量子效率的装置，预言原子荧光可用于化学分析。 1964年，美国的 Winefordner和Vickers提出并论证了原子荧光火焰光谱法可作为一种新的分析方法，同年，Winefordner等首次 成功地用原子荧光光谱测定了Zn、Cd、Hg。有色散原子荧光仪和无色散原子荧光仪的商品化，极大地推动了原子 荧光分析的应用和发展，使其进入一个快速发展时期。
荧光分析的特点
灵敏度高：荧光分析的最大特点是灵敏度高，通常情况下要比分光光度计的灵敏度高出2-3个数量级。 选择性强：包括激发光谱和发射光谱，在鉴定物质时，通过选择波长可以使分子荧光分析有多种选择。 试样量少和方法简便。 能提供比较多的物理参数：如激发光谱、发射光谱、荧光强度、量子产率、荧光寿命、荧光偏振等参数。这 些参数反映了分子的各种特性，并通过它们可以得到被检测分子的更多信息。
lsd平面激光诱导荧光-米氏散射法
LSD平面激光诱导荧光-米氏散射法是一种用于表面形貌测量的高精度技术。
该技术结合了激光诱导荧光（LIF）和米氏散射原理，能够实现对物体表面微小高度变化的检测，广泛应用于光学加工、半导体制造、生物医学和材料科学等领域。
下面将从基本原理、实验方法和应用领域等方面对LSD平面激光诱导荧光-米氏散射法进行介绍。
一、基本原理LSD平面激光诱导荧光-米氏散射法利用激光在物体表面的激发光谱和米氏散射光谱之间的微小差异，通过光谱分析来获取表面高度变化的信息。
当激光束照射到样品表面时，会激发样品表面的荧光发射，同时也会引起样品表面的米氏散射。
由于荧光发射和米氏散射的光谱特性略有不同，因此可以通过光谱分析来获取样品表面的高度信息。
二、实验方法1. 仪器设备LSD平面激光诱导荧光-米氏散射法的实验设备主要包括激光器、光谱仪、样品评台和数据处理系统等。
激光器用于产生激发光束，光谱仪用于采集荧光发射和米氏散射的光谱信息，样品评台用于支撑样品并控制样品的移动，数据处理系统用于对采集到的光谱信息进行处理和分析。
2. 实验步骤（1）将样品放置在样品评台上，并调整样品评台使得激光束垂直照射到样品表面。
（2）打开激光器，并调整激光束的功率和聚焦度，使得激光束可以有效地激发样品表面的荧光发射和引起米氏散射。
（3）通过光谱仪采集荧光发射和米氏散射的光谱信息，可以得到两者在波长和强度上的差异。
（4）利用数据处理系统对采集到的光谱信息进行处理和分析，可以获得样品表面的高度变化信息。
三、应用领域LSD平面激光诱导荧光-米氏散射法在许多领域都有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 光学加工在光学元件的制造中，需要对元件表面的形貌进行精密测量，以保证元件的光学性能。
LSD平面激光诱导荧光-米氏散射法可以实现对光学元件表面微小高度变化的测量，帮助优化光学加工工艺，提高元件的质量和工作效率。
2. 半导体制造在半导体工业中，需要对芯片表面的形貌进行精确测量，以保证芯片的性能和可靠性。
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荧光光谱和激光诱导荧光是一种非常有用的光谱技术，它们可以用来研究物质的结构和性质。
荧光光谱是一种光谱技术，它可以检测到物质的荧光强度，从而可以用来研究物质的结构和性质。
激光诱导荧光是一种光谱技术，它可以通过激发物质的激光来检测物质的荧光强度。
荧光光谱是一种非常有用的光谱技术，它可以用来研究物质的结构和性质。
荧光光谱可以检测到物质中吸收和发射的光，从而可以确定物质的结构和性质。
荧光光谱可以用来研究物质的化学结构，以及物质的吸收和发射光的能量分布。
激光诱导荧光是一种非常有用的光谱技术，它可以用来研究物质的结构和性质。
激光诱导荧光可以通过激发物质的激光来检测物质的荧光强度。
激光诱导荧光可以用来研究物质的化学结构，以及物质的荧光强度的变化。
荧光光谱和激光诱导荧光都是非常有用的光谱技术，它们可以用来研究物质的结构和性质。
荧光光谱可以检测到物质的吸收和发射光，从而可以确定物质的结构和性质。
而激光诱导荧光可以通过激发物质的激光来检测物质的荧光强度，从而可以研究物质的化学结构，以及物质的荧光强度的变化。
因此，荧光光谱和激光诱导荧光是一种非常有用的光谱技术，它们可以用来研究物质的结构和性质。
它们可以用来研究物质的化学结构，以及物质的吸收和发射光的能量分布和物质的荧光强度的变化。
荧光光谱和激光诱导荧光是一种非常有用的光谱技术，它们可以用来研究物质的结构和性质，为物质的研究提供了重要的信息。