荧光，一种绚丽多彩的光现象，在我们的生活中随处可见。从夜空中闪烁的萤火虫，到五彩斑斓的荧光棒，再到各种各样的荧光标记物，荧光以其独特的魅力吸引着我们的目光。而在科学研究中，荧光更是一种强大的工具，稳态/瞬态荧光光谱仪，就是利用荧光现象来探索物质微观世界的“显微镜”。
稳态/瞬态荧光光谱仪技术介绍
荧光是指某些物质（称为荧光物质）吸收光子（通常是紫外光或可见光）后，电子从基态跃迁到激发态，然后从激发态返回基态时，发射出波长比激发光更长的光（通常是可见光）的现象。
稳态/瞬态荧光光谱仪就是用来测量物质荧光特性的仪器。
- 稳态荧光光谱仪：使用连续光源（如氙灯）照射样品，测量样品发射的荧光强度随激发波长或发射波长的变化。可以获得：
- 荧光光谱（发射光谱）：固定激发波长，扫描发射波长，得到荧光强度随发射波长变化的曲线。
- 激发光谱：固定发射波长，扫描激发波长，得到荧光强度随激发波长变化的曲线。
- 荧光强度：在特定的激发波长和发射波长下，测量荧光强度。
- 瞬态荧光光谱仪：使用脉冲光源（如脉冲激光器、脉冲LED）激发样品，测量样品发射的荧光强度随时间的变化。可以获得：
- 荧光寿命：荧光强度衰减到初始值1/e时所经历的时间，反映了激发态的平均寿命。
- 荧光衰减动力学：荧光强度随时间的变化曲线，可以反映激发态的衰变过程。
稳态和瞬态荧光光谱仪的主要组成部分包括：
- 光源：提供激发光。
- 单色器：用于选择激发波长和发射波长。
- 样品室：放置样品。
- 检测器：检测荧光信号。
- 数据采集和处理系统：采集数据并进行分析。
稳态/瞬态荧光光谱仪的应用领域
- 化学：
- 研究分子的结构和性质。
- 研究分子间的相互作用，如能量转移、电荷转移等。
- 研究光化学反应机理。
- 开发新型荧光探针。
- 生物学：
- 研究生物大分子（如蛋白质、DNA、RNA）的结构、功能和相互作用。
- 细胞成像，标记和追踪细胞内的特定分子或结构。
- 开发生物传感器，用于检测生物分子、药物、毒素等。
- 研究光合作用。
- 基因表达研究.
- 材料科学：
- 研究发光材料的性质，如量子点、荧光染料、有机发光二极管（OLED）材料、钙钛矿材料等。
- 开发新型发光材料。
- 表征纳米材料.
- 环境科学：
- 检测环境污染物，如多环芳烃、重金属离子、农药等。
- 研究环境中的光化学过程。
- 食品科学：
- 检测食品中的营养成分、添加剂、污染物等。
- 评估食品的品质和安全性。
- 其他:
- 石油化工, 药物研发等.
稳态/瞬态荧光光谱仪的样品要求
- 样品状态：样品可以是溶液、薄膜、固体粉末、单晶等。
- 荧光性：样品本身需要具有荧光性，或者可以与荧光探针结合。
- 样品浓度：对于溶液样品，浓度要适中。浓度过高会导致内滤效应，浓度过低会导致信号弱。
- 溶剂：对于溶液样品，溶剂的选择很重要。溶剂应具有良好的溶解性，且不干扰样品的荧光测量。
- 透明度: 样品应尽量透明, 减少散射.
- 稳定性: 样品在激发光照射下应保持稳定.
稳态/瞬态荧光光谱测试的常见问题及解答
- Q：我的样品能不能做荧光光谱测试？ A：荧光光谱测试适用于具有荧光性的物质，或可以与荧光探针结合的物质。如果您不确定您的样品是否具有荧光性，可以先进行初步测试。
- Q：稳态荧光光谱和瞬态荧光光谱有什么区别？ A：稳态荧光光谱测量的是荧光强度随波长的变化，而瞬态荧光光谱测量的是荧光强度随时间的变化。稳态荧光光谱可以提供荧光光谱、激发光谱等信息，瞬态荧光光谱可以提供荧光寿命、荧光衰减动力学等信息。
- Q：荧光寿命有什么用？ A：荧光寿命是荧光物质的特征参数，可以用来区分不同的荧光物质。荧光寿命还可以反映荧光分子所处的微环境，以及与其他分子的相互作用。
- Q：如何选择激发波长？ A：激发波长通常选择在样品的最大吸收波长附近。可以通过测量样品的紫外-可见吸收光谱来确定最佳激发波长。
- Q: 什么是荧光猝灭? A: 荧光猝灭是指由于样品中存在某些物质(猝灭剂), 导致荧光强度降低的现象.
- Q: 什么是内滤效应? A: 内滤效应是指在高浓度下, 激发光在到达样品中心之前已经被吸收, 以及发射的荧光被样品自身吸收, 导致荧光强度降低的现象.
- Q: 如何避免散射光干扰? A: 使用滤光片, 选择合适的激发和发射波长, 使用偏振片等.