荧光和磷光的产生过程
1．荧光和磷光的产生过程？
荧光：处于基态的分子吸收光子能量，跃迁至电子激发态，然后通过内转换和振动弛豫回到第一激发单重态的最低振动能级，最后跃迁回基态时发射的光
S0激发态振动弛豫内转换振动弛豫发射荧光
磷光：处于基态的分子吸收光子能量，跃迁至电子激发态，然后通过内转换和振动弛豫和系间窜越到了第一激发三重态，最后回到基态时发射的光
S0激发态振动弛豫内转换系间跨越振动弛豫发射荧光
2.激发光谱和发射光谱概念，有何异同？
（1）激发光谱：固定发射光的波长，测量激发光的波长与发射光强度之间的关系（选择最佳激发波长）
（2）发射光谱：固定激发波的波长，测定发射光强度与发射光波长的关系（选择最佳发射波长）
同：都是给样品能量使之发光测量发光强度
异：控制的变量不同。
3.化合物荧光与结构的关系？
a．具有一定的荧光量子产率
b．具有合适的结构
如：大的共轭π键、刚性平面结构、最低的单重电子激发态为S1 为π* π型、取代基为给电子基团
4.荧光量子产率、荧光猝灭、系间跨越、振动弛豫？
A．荧光量子产率Q：量子产率表示物质将吸收的光能转化为荧光的本领，是荧光物质发出光子数与吸收光子数的比值。
B．荧光猝灭：指荧光物质分子与溶剂分子之间相互作用，导致荧光强度下降的现象，荧光猝灭分为静态猝灭、动态猝灭等。
C．系间跨越：处于激发态分子的电子发生自旋反转而使分子的多重性发生变化的过程；分子由激发单重态跨越到激发三重态。
D．振动弛豫：同一电子能级内异热交换形式由高振动能级至地振动能级间的跃迁。
时间为10-12s
5.实时定量PCR与普通PCR的区别？
所谓实时荧光定量PCR技术[1]，是指在PCR反应体系中加入荧光基团，利用荧光信号积累实时监测整个PCR进程，最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析的方法。
实时荧光定量PCR技术是起点检测，实现了每一轮循环均检测一次荧光信号的强度，并记录在电脑软件之中，通过对每个样品Ct值的计算，根据标准曲线获得定量结果。具有重现性，误差小的特点。
传统PCR技术是终点检测，即PCR到达平台期后进行检测，而PCR经过对数期扩增到达平台期时，检测重现性极差。同一个模板在96孔PCR仪上做96次重复实验，所得结果有很大差异，因此无法直接从终点产物量推算出起始模板量。加入内标后，可部分消除终产物定量所造成的不准确性。但即使如此，传统的定量方法也都只能算作半定量、粗略定量的
方法。
6.简述影响荧光效率的主要因素？
1.
荧光和磷光
第七章分子发光分析 一．教学内容 1．荧光和磷光分析法的基本原理（光谱的产生、各种光谱的特征、光谱与化合物结构的关系、强度及影响因素等） 2．荧光和磷光仪器 3．荧光、磷光分析法的特点及大致应用 4．化学发光的基本原理、发光类型、仪器及大致应用 二．重点与难点 1．分子的去激发过程及荧光、磷光的发射 2．荧光、磷光的发射与物质结构的关系 3．各种光谱的特征、区别与联系 4．荧光（磷光）强度表达式的意义及影响因素 三．教学要求 1．基本掌握荧光和磷光发射的原理及与物质结构的关系 2．了解各种光谱的绘制方法、特征与联系 3．掌握强度表达式的意义、影响因素及适应性 4．掌握荧光、磷光仪器的组件、工作流程及异同点 5．基本了解化学发光分析法的原理、发光类型、仪器、特点及大致应用 6．了解荧光、磷光分析的大致应用 第一节分子荧光和磷光分析 一、基本原理 （一）荧光和磷光的产生
在电磁辐射基础中，已经简单地讨论过荧光及磷光的产生机理。这里将根据分子结构理论，将进一步讨论。 处于分子基态单重态中的电子对，其自旋方向相反，当其中一个电子被激发时，通常跃迁至第一激发态单重态轨道上，也可能跃迁至能级更高的单重态上。这种跃迁是符合光谱选律的，如果跃迁至第一激发三重态轨道上，则属于禁阻跃迁。单重态与三重态的区别在于电子自旋方向不同，激发三重态具有较低能级。在单重激发态中，两个电子平行自旋，单重态分子具有抗磁性，其激发态的平均寿命大约为10-8s，而三重态分子具有顺磁性，其激发态的平均寿命为10-4~ 1s以上（通常用S和T分别表示单重态和三重态）。处于激发态的电子，通常以辐射跃迁方式或无辐射跃迁方式再回到基态。辐射跃迁主要涉及到荧光、延迟荧光或磷光的发射；无辐射跃迁则是指以热的形式辐射其多余的能量，包括振动弛豫（VR）、内部转移（IR）、系间窜跃（IX）及外部转移（EC）等，各种跃迁方式发生的可能性及程度，与荧光物质本身的结构及激发时的物理和化学环境等因素有关。 下面结合荧光和磷光的产生过程，进一步说明各种能量传递方式在其中所起的作用。设处于基态单重态中的电子吸收波长为λ1和λ2的辐射光之后，分别激发至第二单重态S2及第一单重态S1。
荧光和磷光的产生过程
荧光和磷光的产生过程 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
1．荧光和磷光的产生过程 荧光：处于基态的分子吸收光子能量，跃迁至电子激发态，然后通过内转换和振动弛豫回到第一激发单重态的最低振动能级，最后跃迁回基态时发射的光 激发态振动弛豫内转换振动弛豫发射荧光S 磷光：处于基态的分子吸收光子能量，跃迁至电子激发态，然后通过内转换和振动弛豫和系间窜越到了第一激发三重态，最后回到基态时发射的光 激发态振动弛豫内转换系间跨越振动弛豫S 发射荧光 2.激发光谱和发射光谱概念，有何异同 （1）激发光谱：固定发射光的波长，测量激发光的波长与发射光强度之间的关系（选择最佳激发波长） （2）发射光谱：固定激发波的波长，测定发射光强度与发射光波长的关系（选择最佳发射波长） 同：都是给样品能量使之发光测量发光强度 异：控制的变量不同。 3.化合物荧光与结构的关系 a．具有一定的荧光量子产率 b．具有合适的结构
如：大的共轭π键、刚性平面结构、最低的单重电子激发态为S1 为π * π型、取代基为给电子基团 4.荧光量子产率、荧光猝灭、系间跨越、振动弛豫 A．荧光量子产率Q：量子产率表示物质将吸收的光能转化为荧光的本领，是荧光物质发出光子数与吸收光子数的比值。 B．荧光猝灭：指荧光物质与溶剂分子之间相互作用，导致荧光强度下降的现象，荧光猝灭分为静态猝灭、动态猝灭等。 C．系间跨越：处于激发态分子的电子发生自旋反转而使分子的多重性发生变化的过程；分子由激发单重态跨越到激发三重态。 D．振动弛豫：同一电子能级内异热交换形式由高振动能级至地振动能级间的跃迁。 时间为10-12s 5.实时定量PCR与普通PCR的区别 所谓实时荧光定量PCR技术[1]，是指在PCR反应体系中加入荧光基团，利用荧光信号积累实时监测整个PCR进程，最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析的方法。 实时荧光定量PCR技术是起点检测，实现了每一轮循环均检测一次荧光信号的强度，并记录在之中，通过对每个Ct值的计算，根据获得定量结果。具有重现性，误差小的特点。 传统PCR技术是终点检测，即PCR到达平台期后进行检测，而PCR经过扩增到达平台期时，检测重现性。同一个模板在96孔PCR仪上做96次重复实验，所得结果有很大差异，因此无法直接从终点产物量推算出
荧光和磷光的产生过程
1．荧光和磷光的产生过程？ 荧光：处于基态的分子吸收光子能量，跃迁至电子激发态，然后通过内转换和振动弛豫回到第一激发单重态的最低振动能级，最后跃迁回基态时发射的光 S0激发态振动弛豫内转换振动弛豫发射荧光 磷光：处于基态的分子吸收光子能量，跃迁至电子激发态，然后通过内转换和振动弛豫和系间窜越到了第一激发三重态，最后回到基态时发射的光 S0激发态振动弛豫内转换系间跨越振动弛豫发射荧光 2.激发光谱和发射光谱概念，有何异同？ （1）激发光谱：固定发射光的波长，测量激发光的波长与发射光强度之间的关系（选择最佳激发波长） （2）发射光谱：固定激发波的波长，测定发射光强度与发射光波长的关系（选择最佳发射波长） 同：都是给样品能量使之发光测量发光强度 异：控制的变量不同。 3.化合物荧光与结构的关系？ a．具有一定的荧光量子产率 b．具有合适的结构 如：大的共轭π键、刚性平面结构、最低的单重电子激发态为S1 为π* π型、取代基为给电子基团 4.荧光量子产率、荧光猝灭、系间跨越、振动弛豫？ A．荧光量子产率Q：量子产率表示物质将吸收的光能转化为荧光的本领，是荧光物质发出光子数与吸收光子数的比值。 B．荧光猝灭：指荧光物质分子与溶剂分子之间相互作用，导致荧光强度下降的现象，荧光猝灭分为静态猝灭、动态猝灭等。 C．系间跨越：处于激发态分子的电子发生自旋反转而使分子的多重性发生变化的过程；分子由激发单重态跨越到激发三重态。 D．振动弛豫：同一电子能级内异热交换形式由高振动能级至地振动能级间的跃迁。 时间为10-12s 5.实时定量PCR与普通PCR的区别？ 所谓实时荧光定量PCR技术[1]，是指在PCR反应体系中加入荧光基团，利用荧光信号积累实时监测整个PCR进程，最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析的方法。 实时荧光定量PCR技术是起点检测，实现了每一轮循环均检测一次荧光信号的强度，并记录在电脑软件之中，通过对每个样品Ct值的计算，根据标准曲线获得定量结果。具有重现性，误差小的特点。 传统PCR技术是终点检测，即PCR到达平台期后进行检测，而PCR经过对数期扩增到达平台期时，检测重现性极差。同一个模板在96孔PCR仪上做96次重复实验，所得结果有很大差异，因此无法直接从终点产物量推算出起始模板量。加入内标后，可部分消除终产物定量所造成的不准确性。但即使如此，传统的定量方法也都只能算作半定量、粗略定量的
荧光和磷光的产生过程资料
学习资料 1．荧光和磷光的产生过程？ 荧光：处于基态的分子吸收光子能量，跃迁至电子激发态，然后通过内转换和振动弛豫回到第一激发单重态的最低振动能级，最后跃迁回基态时发射的光 S0 激发态振动弛豫内转换振动弛豫发射荧光 磷光：处于基态的分子吸收光子能量，跃迁至电子激发态，然后通过内转换和振动弛豫和系间窜越到了第一激发三重态，最后回到基态时发射的光 S0 激发态振动弛豫内转换系间跨越振动弛豫发射荧光 2.激发光谱和发射光谱概念，有何异同？ （1）激发光谱：固定发射光的波长，测量激发光的波长与发射光强度之间的关系（选择最佳激发波长） （2）发射光谱：固定激发波的波长，测定发射光强度与发射光波长的关系（选择最佳发射波长） 同：都是给样品能量使之发光测量发光强度 异：控制的变量不同。 3.化合物荧光与结构的关系？ a．具有一定的荧光量子产率 b．具有合适的结构 如：大的共轭π键、刚性平面结构、最低的单重电子激发态为S1 为π* π型、取代基为给电子基团 4.荧光量子产率、荧光猝灭、系间跨越、振动弛豫？ A．荧光量子产率Q：量子产率表示物质将吸收的光能转化为荧光的本领，是荧光物质发出光子数与吸收光子数的比值。 B．荧光猝灭：指荧光物质分子与溶剂分子之间相互作用，导致荧光强度下降的现象，荧光猝灭分为静态猝灭、动态猝灭等。 C．系间跨越：处于激发态分子的电子发生自旋反转而使分子的多重性发生变化的过程；分子由激发单重态跨越到激发三重态。 D．振动弛豫：同一电子能级内异热交换形式由高振动能级至地振动能级间的跃迁。 时间为10-12s 5.实时定量PCR与普通PCR的区别？ 所谓实时荧光定量PCR技术[1]，是指在PCR反应体系中加入荧光基团，利用荧光信号积累实时监测整个PCR进程，最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析的方法。 实时荧光定量PCR技术是起点检测，实现了每一轮循环均检测一次荧光信号的强度，并记录在电脑软件之中，通过对每个样品Ct值的计算，根据标准曲线获得定量结果。具有重现性，误差小的特点。 传统PCR技术是终点检测，即PCR到达平台期后进行检测，而PCR经过对数期扩增到达平台期时，检测重现性极差。同一个模板在96孔PCR仪上做96次重复实验，所得结果有很大差异，因此无法直接从终点产物量推算出起始模板量。加入内标后，可部分消除终产物定量所造成的不准确性。但即使如此，传统的定量方法也都只能算作半定量、粗略定量的 仅供学习与参考
简述荧光与磷光的产生原理及应用
简述荧光与磷光的产生原理及应用，并说明有机物结构是如何影响荧光的。 具有荧光性的分子吸收入射光的能量后，其中的电子从基态（通常为自旋单重态）跃迁至具有相同自旋多重度的激发态。处于各激发态的电子通过振动驰豫、内转移等无辐射跃迁过程回到第一电子激发单重态的最低振动能级。然后再由这个最低振动能级跃迁回到基态时，发出荧光。 由第一激发单重态的最低振动能级，有可能以系间窜跃方式转至第一激发三重态，再经过振动驰豫，转至其最低振动能级，由此激发态跃回至基态时，便发射磷光。 荧光与磷光的根本区别：荧光是由激发单重态最低振动能层至基态各振动能层间跃迁产生的；而磷光是由激发三重态的最低振动能层至基态各振动能层间跃迁产生的。 荧光主要用于元素及有机化合物的荧光测定，照明，印刷防伪技术，生化和医药方面等。 磷光分析主要用于测定有机化合物，如石油产品、多环芳烃、农药、药物等方面。 有机物结构对荧光的影响主要有以下方面：（1）跃迁类型：相对于n→π*跃迁，π→π* 跃迁能发出较强的荧光（较大的量子产率）。（2）共轭效应：增加体系的共轭度，荧光效率一般也将增大。(3) 刚性平面结构：多数具有刚性平面结构的有机分子具有强烈的荧光。（4）取代基效应：给电子基团使荧光增强，吸电子基团，会减弱甚至会猝灭荧光；卤素取代基随原子序数的增加而荧光降低；取代基的空间障碍对荧光也有影响；立体异构现象对荧光强度有显著的影响。 电镜题目 1、从电子显微镜可以得到哪些信息？ 答：形貌、高分辨像、电子衍射图象、X射线能谱分析. 2、透射电子显微镜和扫描电子显微镜有何不同？它们分别适合什么样的样品？ 答：TEM采用透过薄样品的电子束成像来显示样品内部组织形态与结构，可同时观察微观组织形态及分析材料的结构与成分；而SEM利用电子束在样品表面扫描激发出来的代表样品表面特征的信号成像，可观察样品表面形貌及做成分分析、成分分布. TEM适用于薄样品，SEM适用于厚样品. 3、为取高分辨真实像的TEM相片，制备试样应主意哪些问题？ 答：TEM的试样制备是获取高分辨率真实像的前提，为了避免或减少电子穿透试样时的能量损失，从而减少色差，试样要制作得足够薄，一般需小于100 nm ；但又要尽可能保持试样原来状态.
荧光和磷光的产生过程
1．荧光和磷光的产生过程 荧光：处于基态的分子吸收光子能量，跃迁至电子激发态，然后通过内转换和振动弛豫回到第一激发单重态的最低振动能级，最后跃迁回基态时发射的光 S0 激发态振动弛豫内转换振动弛豫发射荧光 磷光：处于基态的分子吸收光子能量，跃迁至电子激发态，然后通过内转换和振动弛豫和系间窜越到了第一激发三重态，最后回到基态时发射的光 S0 激发态振动弛豫内转换系间跨越振动弛豫发射荧光 2.激发光谱和发射光谱概念，有何异同 （1）激发光谱：固定发射光的波长，测量激发光的波长与发射光强度之间的关系（选择最佳激发波长） （2）发射光谱：固定激发波的波长，测定发射光强度与发射光波长的关系（选择最佳发射波长） 同：都是给样品能量使之发光测量发光强度 异：控制的变量不同。 3.化合物荧光与结构的关系 a．具有一定的荧光量子产率 b．具有合适的结构 如：大的共轭π键、刚性平面结构、最低的单重电子激发态为S1 为π * π型、取代基为给电子基团 4.荧光量子产率、荧光猝灭、系间跨越、振动弛豫 A．荧光量子产率Q：量子产率表示物质将吸收的光能转化为荧光的本领，是荧光物质发出光子数与吸收光子数的比值。 B．荧光猝灭：指荧光物质分子与溶剂分子之间相互作用，导致荧光强度下降的现象，荧光猝灭分为静态猝灭、动态猝灭等。 C．系间跨越：处于激发态分子的电子发生自旋反转而使分子的多重性发生变化的过程；分子由激发单重态跨越到激发三重态。 D．振动弛豫：同一电子能级内异热交换形式由高振动能级至地振动能级间的跃迁。 时间为10-12s 5.实时定量PCR与普通PCR的区别 所谓实时荧光定量PCR技术[1]，是指在PCR反应体系中加入荧光基团，利用荧光信号积累实时监测整个PCR进程，最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析的方法。 实时荧光定量PCR技术是起点检测，实现了每一轮循环均检测一次荧光信号的强度，并记录在电脑软件之中，通过对每个样品Ct值的计算，根据标准曲线获得定量结果。具有重现性，误差小的特点。 传统PCR技术是终点检测，即PCR到达平台期后进行检测，而PCR经过对数期扩增到达平台期时，检测重现性极差。同一个模板在96孔PCR仪上做96次重复实验，所得结果有很大差异，因此无法直接从终点产物量推算出起始模板量。加入内标后，可部分消除终产物定量所造成的不准确性。但即使如此，传统的定量方法也都只能算作半定量、粗略定量的方法。
分析化学-分子荧光与分子磷光分析法
9.7 分子荧光与分子磷光分析法 分子荧光与分子磷光分析法
1575年，西班牙医生N.Monardes发现。 发现。 1852年，Sir George Stokes对荧光产生的机 理作了解释， 理作了解释，并提出了“荧光”。 1867年，首次用于分析测定。 首次用于分析测定。 1928年，Jette和West提出第一台光电荧光计。 提出第一台光电荧光计。 1952年，商品荧光分光光度计出现。 商品荧光分光光度计出现。
1
9.7.1 发光机理(Jablonski Diagram)
荧光寿命: 10－9～10－7 s 磷光寿命: 10－4～10 s
分子吸光与发光示意图
2
蒽的激发光谱 吸收光谱）和发射光谱（ 荧光光谱） 蒽的激发光谱（ 激发光谱（吸收光谱） 发射光谱（荧光光谱）
吸收光谱 发射光谱
激发光谱:Excitation Spectrum, 激发波长:λex 发射光谱 Emission Spectrum, 发射波长:λem
3
镁-Oxine的激发光谱和发射光谱
λ/
荧光分析法测定血清中的镁
4
荧光光谱的特点
Stokes位移 Stokes位移： 位移：分子荧光的发射峰相对于吸收 峰位移到较长的波长. 峰位移到较长的波长. 荧光发射光谱的形状与激发波长的选择无关. 荧光发射光谱的形状与激发波长的选择无关. 镜像规则： 镜像规则：荧光发射光谱和它的吸收光谱呈 镜像对称关系. 镜像对称关系.
5
荧光与磷光
荧光与磷光 荧光 荧光（fluorescence）是指一种光致发光的冷发光现象。当某种常温物质经某种波长的入射光（通常是紫外线或X射线）照射，吸收光能后进入激发态，并且立即退激发并发出比入射光的的波长长的出射光（通常波长在可见光波段）；而且一旦停止入射光，发光现象也随之立即消失。具有这种性质的出射光就被称之为荧光。在日常生活中，人们通常广义地把各种微弱的光亮都称为荧光，而不去仔细追究和区分其发光原理。 有的宝石在暗处会发光，如1603年，鲍络纳(Bologna)的一个鞋匠发现当地一种石头(含硫酸钡)经阳光照射被移到暗处后，会继续发光。当时关于磷光的记载中描述：鲍络纳石经阳光照射，须孕育一段时间后才产生光。经过几个世纪后，人们才弄清楚这一现象的发光原理与发光过程。1845年，Herschel报道硫酸奎宁溶液经日光照射后发射出强烈的光。 含有奎宁的通宁水在紫外线的照射下发出荧光 荧光 - 照明 荧光灯 常见的荧光灯就是一个例子。 灯管内部被抽成真空再注入少量的水银。灯管电极的放
电使水银发出紫外波段的光。这些紫外光是不可见的，并且对人体有害。所以灯管内壁覆盖了一层称作磷（荧）光体的物质，它可以吸收那些紫外光并发出可见光。钞票的荧光防伪标记在紫外线灯的照射下发出可见光就是利用了这一特性。 自然界中最典型的荧光就是极光，由于太阳带电粒子（太阳风）进入地球磁场，在地球南北两极附近地区的高空，夜间出现的灿烂美丽的光辉。 极光 荧光与生化、医药 荧光在生化和医药领域有着广泛的应用。人们可以通过化学反应把具有荧光性的化学基团粘到生物大分子上，然后通过观察示踪基团发出的荧光来灵敏地探测这些生物大分子。 实例： 采用荧光标记的链终止剂所得到的DNA测序图 水母发光蛋白最早是从海洋生物水母（Aequorea victoria）中分离出来的。当它与Ca2+离子共存时，可以发出绿色的荧光。这一性质已经被应用于实时观察细胞内Ca2+离子的流动。水母发光蛋白的发现推动了人们进一步研究海洋水母并发现了绿色荧光蛋白（Green Fluorescent Protein，GFP）。绿色荧光蛋白的多肽链中含有特殊的生色团结构，无需外加辅助因子或进行任何特殊处理，便可以在紫外线的照射下发出稳定的绿色荧光，作为生物分子或基因探针具有很大的优越性，所以绿色荧光蛋白及相关蛋白已经成为生物化学和细胞生物学研究的重要工具。 荧光显微成像技术：全内反射荧光显微镜 很多生物分子具有内禀的荧光性，不需要外加其他化学基团就可以发出荧光。有时侯这种内禀的荧光性会随着环境的改变而改变，从而可以利用这种对环境变化敏感的荧光性来探测分子的分布和性质。例如胆红素与血清白蛋白的一个特殊位点结合时，可以发出很强的荧光。又如当血红细胞中缺少铁或者含有铅时，会产生出锌原卟啉而不是正常的血红素（血红