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分子荧光光谱法原理

日期: 2021-07-07
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分子荧光光谱法原理

物体经过较短波长的光照,把能量储存起来,然后缓慢发出较长波长的光,发出的这种光就叫荧光。物质在吸收入射光的过程中,光子能量传递给物质分子。分子被激发,电子从较低能级跃迁到较高能级,形成电子激发态分子。电子的激发态的多重态用2s+1表示,s为自旋角动量量子数的代数和,数值为0或1。分子中同一轨道里所占据的两个电子必须具有相反的自旋方向,即自旋配对。分子中全部电子都自旋配对,即s=0,该分子处于单重态,用S表示。若分子吸收能量后电子跃迁过程中不发生自旋方向的变化,这时分子处于激发的单重态;若跃迁伴随自旋方向改变,这时分子具有两个自旋不配对的电子,即s=1,分子处于激发的三重态,符号T表示。符号S0、S1和S2分别表示分子的基态、第一和第二电子激发单重态,T1和T2则分别表示第一和第二电子激发三重态。下图为分子的激发与失活过程。

分子荧光光谱法原理

激发态的分子不稳定,可以通过辐射跃迁(荧光、磷光)和非辐射跃迁(振动弛豫、内转换、外转换、系间窜越)的失活过程返回基态。荧光是分子从第一激发单重态的最低振动能级跃迁到基态各振动能级时所产生的光子辐射,荧光辐射能比激发能量低,荧光波长大于激发波长。荧光发射时间为10-9~10-7s,多为S1→S0跃迁。磷光是分子从第一激发三重态的最低振动能级跃迁到基态各振动能级时所产生的光子辐射,磷光辐射能比荧光辐射能量低,磷光波长大于荧光波长。磷光发射时间为10-4~10s,多为T1→S0跃迁。


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