荧光作为一种特殊的光物理现象，广泛存在于自然界与人类生产生活中。深入理解荧光的产生原理，掌握科学的荧光测试方法，对于相关研究与应用具有重要意义。本文将系统阐述荧光的基本原理，并介绍常见的荧光测试技术，构建对荧光现象的全面认知。

荧光原理

荧光是物质经某个特征波长激发光照射后，发出不同于激发光波长的光的物理现象。其本质是物质分子吸收了激发光的能量，短波长的激发光使其周围的电子由基态跃迁到能量更高的第一激发态，或是第二激发态。在激发态的电子非常不稳定，它们会以多种不同的形式释放能量，从而回到基态，这是一个很复杂的过程。

首先，高能级能带上的电子以及第一激发态高能带上的电子通过系统内能量转换、振动弛豫等无辐射跃迁，回到第一激发态*低的能带上；在第一激发态*低能带上的电子通过辐射跃迁回到基态不同能带上，这个过程中能量以光的形式释放出来，这就是荧光。荧光衰减时间一般可以从皮秒到微秒量级。

在另一种情况下，在第一激发态*低能带上的电子通过系统间跨越，释放能量到三线态，进而由三线态辐射跃迁回到基态不同能带上，在这个过程中能量也以发光的形式释放出来，这个过程所发出来的光被称之为磷光。相对在激发光消失后立刻淬灭的荧光来讲，磷光的持续时间会明显的变长。磷光的衰减时间一般可从微秒到秒量级，有的可以到十几秒，甚至跨越更长的时间范围。

荧光测试方法

荧光在时域上主要分为稳态荧光测试和瞬态荧光测试两大类。

稳态测试是用连续光源激发样品，样品分子不断吸收能够从基态跃迁至激发态，再由激发态返回基态，在此过程以发光形式释放能量，产生荧光。

由于光源的不断激励，所以发光过程是连续的、稳定的，被称为稳态光谱。通过光谱的位置、形状我们可以分析样品的内部结构、能级分布、甚至结构是否存在缺陷。

稳态光谱，又可以分为激发光谱、发射光谱、偏振荧光、同步光谱、三维光谱等。

（1）激发光谱：固定样品荧光的发射波长，扫描激发光波长，得到荧光强度与激发波长关系的谱图，称为激发光谱。

（2）发射光谱：固定激发波长，扫描样品荧光的发射波长，得到荧光强度与发射波长关系的谱图，称为发射光谱。

（3）偏振荧光：实验中激发光处理成线偏振光来激发样品。当荧光分子受到偏振光的激发后，荧光分子的运动状态，荧光分子与其他分子的相互作用，其所处的环境性质（溶液的粘度、温度、浓度）都有可能对这个荧光分子受激发后产生的偏振光的性质产生影响。利于研究物质活动的内在规律，如样品的各向异性等分析。

（4）同步光谱：发射波长与激发波长保持固定的间隔同时扫描，用于获取样品不同的吸收与发射峰相对位置。此间隔可以是等波长（Δλ），也可以是等能量（Δν）.

（5）三维光谱：以不同的激发波长激励样品，获得对应的样品的发射光谱，然后将其组合成在激发波长、发射波长和荧光强度三个坐标下的三维光谱。其结果可以直接反映样品被不同波长的激发光激发下的荧光发光特性。

瞬态荧光是用脉冲光源激发样品，样品分子被瞬时光源从基态激发至激发态，在激发态的分子由于弛豫时间不同（在激发态的停留时间不同），在不同时刻返回基态，同样地返回基态时会以光的形式释放能量，通过获取不同时刻的发光信息，得到的时域光谱就是样品的衰减曲线，即是瞬态光谱，再通过对衰减曲线的拟合，得到样品分子的寿命。

瞬态光谱可以从单波长衰减曲线和时间分辨发射光谱来进行研究。

（1）衰减曲线：用脉冲光源激励样品，获取样品特征波长的荧光衰减曲线，再经过拟合，得到样品的寿命。

（2）时间分辨光谱：用脉冲光源激励样品，获取在其发光波段内一系列不同波长处的荧光衰减曲线，通过时间切份、强度积分得到不同时间段的时间分辨光谱。

以稳态、瞬态荧光为基础，配合不同的外部实验环境和方法，比如高低温台、压力装置、磁体，可以得到不同温度下、压力下、磁场下的荧光光谱；

配合显微光路，可以得到在微观尺度下的样品光谱或影像分析，我们的系统可以实现空间分辨精度达到1µm。

关于卓立汉光

作为深耕光谱领域的国产品牌，卓立汉光始终以研发高品质产品为核心，在光谱检测设备的自主创新之路上稳步前行。从精准捕捉物质发光特性的稳态瞬态荧光光谱仪、稳态荧光光谱仪，到解析物质分子结构的光栅光谱仪、傅里叶红外光谱仪，每一款设备都凝聚着对技术的钻研与对品质的坚守。

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