荧光分光光度计是用于扫描液相荧光标记物所发出的荧光光谱的一种仪器。其能提供包括激发光谱、发射光谱以及荧光强度、量子产率、荧光寿命、荧光偏振等许多物理参数,从各个角度反映了分子的成键和结构情况。荧光分光光度计具有灵敏度高、选择性强、用样量少、方法简便、工作曲线线形范围宽等优点,可以广泛应用于生命科学、医学、药学和药理学、有机和无机化学等领域。
荧光分光光度计工作原理:
由光源氙弧灯发出的光通过切光器使其变成断续之光以及激发光单色器变成单色光后,此光即为荧光物质的激发光,被测的荧光物质在激发光照射下所发出的荧光,经过单色器变成单色荧光后照射于测样品用的光电倍增管上,由其所发生的光电流经过放大器放大输至记录仪,激发光单色器和荧光单色器的光栅均由电动机带动的凸轮所控制,当测绘荧光发射光谱时,将激发光单色器的光栅,固定在最适当的激发光波长处,而让荧光单色器凸轮转动,将各波长的荧光强度讯号输出至记录仪上,所记录的光谱即发射光谱(emissionspectrum),简称荧光光谱。
荧光分光光度计测试注意事项:
①样品应盛在四面透光的石英比色皿(荧光池)中,如果是挥发性样品应使用带塞的荧光池。
②在荧光分析时,为了得到稳定可靠的数据,一般需要开机预热氙灯大约30min。如果仪器光源采用的是闪烁氙灯,预热时间可以缩短到10min左右。对某些易感光、易分解的荧光物质,尽量采用长波长、低人射光强度及短时间光照。
③温度变化可引起荧光强度的改变。通常降低温度,有利于提高荧光量子产率,荧光强度增大。温度影响荧光强度的显著程度因样品而异,大部分荧光物质的荧光强度受温度影响不大,测试温度变化不超过±3℃,对测试结果几乎无影响。
④当荧光物质是弱酸或弱碱时,溶液的pH对荧光强度有较大影响。因为弱酸或弱碱在不同酸度中,分子和离子的电离平衡会发生改变,而荧光物质的荧光强度会因其离解状态发生改变。
⑤荧光物质分子与溶液中其它物质分子之间作用导致荧光强度降低,常见的荧光猝灭剂,如卤素离子、重金属离子、02、硝基化物质、重氮化合物等。溶液中的溶解氧也能引起几乎所有的荧光物质产生不同程度的荧光熄灭现象,因此,在较严格的荧光实验中必须除02。
荧光分光光度计是用于扫描液相荧光标记物所发出的荧光光谱的一种仪器。其能提供包括激发光谱、发射光谱以及荧光强度、量子产率、荧光寿命、荧光偏振等许多物理参数,从各个角度反映了分子的成键和结构情况。通过对这些参数的测定,不但可以做一般的定量分析,而且还可以推断分子在各种环境下的构象变化,从而阐明分子结构与功能之间的关系。荧光分光光度计的激发波长扫描范围一般是190~650nm,发射波长扫描范围是200~800nm。可用于液体、固体样品(如凝胶条)的光谱扫描。
荧光分光光度计的原理:
由高压汞灯或氙灯发出的紫外光和蓝紫光经滤光片照射到样品池中,激发样品中的荧光物质发出荧光,荧光经过滤过和反射后,被光电倍增管所接受,然后以图或数字的形式显示出来。
物质荧光的产生是由在通常状况下处于基态的物质分子吸收激发光后变为激发态,这些处于激发态的分子是不稳定的,在返回基态的过程中将一部分的能量又以光的形式放出,从而产生荧光。
不同物质由于分子结构的不同,其激发态能级的分布具有各自不同的特征,这种特征反映在荧光上表现为各种物质都有其特征荧光激发和发射光谱,因此可以用荧光激发和发射光谱的不同来定性地进行物质的鉴定。
在溶液中,当荧光物质的浓度较低时,其荧光强度与该物质的浓度通常有良好的正比关系,即IF=KC,利用这种关系可以进行荧光物质的定量分析,与紫外-可见分光光度法类似,荧光分析通常也采用标准曲线法进行。
荧光分光光度计与紫外分光光度计属一类产品,结构均由激发光源、单色器、样品室、光电倍 增管和读出(记录)装置所组成。但是它们光源是不同的,荧光分光光度计多采用高压汞灯、氙灯和激光光源。同时,荧光测量多采用激发光和发射光成直角的光路,仪器组件的布置有所不同。
下图为某型号荧光分光光度计的光学系统图,其主要工作原理是:当光源光束经入射单色器色散,提取所需波长单色光照射于样品上,由样品发出的荧光经发 射单色器色散后照射于光电倍增管,光电倍增管把荧光强度信号转化成电信号并经放器放大后记录或读出信号。
荧光分光光度计的光学系统图
1.氙灯(150W);2.透镜;3.光束分裂器;4.水平狭缝;5.激发单色器光栅;6.参考放电管;7.关闸;8.样品室关闸;10.发射单色器光栅;12.光电倍增管
(1)激发光源:要比吸收法中光源强度大。
汞灯:发射强度大、稳定,不需复杂电源,但谱线不连续,数目少,主要用于滤片荧光计。
碘钨灯:提供连续光谱300~700mn。
氙灯:发出射线的强度大,谱线连续,分布于200~700 nm光域内,且在300~400nm 波段内射线强度几乎相等,但该灯的电源功率要求大,且电源稳定,因此电源结构复杂。
激光:发光强度大,能极大地提高荧光分析的灵敏度。
(2)样品池:通常由石英池(液体样品用)或固体样品架(粉末或片状样品)组成。测量液体时,光源与检测器成直角安排;测量固体时,光源与检测器成锐角安排。低温荧光测定时在一样品池外套一个液氮的透明石英真空瓶。
(3)单色器:荧光分光计通常具有两个滤光片:第一滤光片在光源与样品池之间,滤去不需要的光,让需要的激发光通过。第二滤光片在样品池与检测器之间,滤去溶剂散射 光、容器表面散射光、杂质发出的光等,让待测物质发射的荧光通过。
荧光分光光度计通常具有两个光栅,位置同滤光片,单色性好。
(4)检测器:因荧光通常较弱,采用光电倍增管作检测器,灵敏度高。选择光电倍增管要考虑:响应波长、灵敏度和嗓声水平。 蓝敏管对蛋白质、核酸的测量适用,而红敏管则适用于荧光染料检测。
(5)显示系统:光度表、计算机操作系统等。
补充说明:与紫外分光光度计的结构区别:
1.荧光分光光度计采用的是垂直的测量方式,以消除透射光的影响。
2.检测器前面有无单色器,荧光分光光度计有两个单色器又上图可以看出,能够获得单色性较好的激发光并消除其他杂散光干扰。
正确了解荧光分光光度计的结构,也是能够帮助我们更好使用和操作,一定要仔细阅读哈~
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