4无辐射跃迁和荧光的温度猝灭
5.4 无辐射跃迁和荧光的温度猝灭
5.4.1 无辐射跃迁
绝热近似下局域中心的本征波函数X ψψ=包含两个因子，一个是依赖于原子实位形的电子波函数()
,R r ψ，另一个是描述原子实系统在绝热势中运动的波函数()
X R 。一般来说，局域中心系统的总能量与电子-原子实相互作用有关，无法把相互作用能分割为电子的能量和原子实的能量。然而，在绝热近似下，原子实在绝热势中运动，相应的本征能量就很自然的被归之为晶格振动能，而绝热势的极小值，则通常被归之为电子能。在这样的绝热近似下，电子能与晶格振动能不能相互转换。
实际上，我们在作绝热近似时忽略了下面列出的项:
2
212I I I I I X X AX A m ψψψ??
-???+?≡=ψ ??
?∑ （5.4-1）
其中的算符A 称之为非绝热算符。考虑到这一项的存在，状态X ψψ=不再是严格的定态。两个这种类型的状态，如果能量相同，就可能以一定几率从一个状态跃迁到另一个状态。也就是说，非绝热算符A 把电子和声子的
运动耦合在一起，正是由于这种电子-声子相互作用，会导致中心状态间的跃迁。跃
迁的结果，电子能和声子能都
变了，但跃迁前后二者之和不变。这种过程与辐射场无关，称之为非（无）辐射过程（nonradiative processes ）。
这种非辐射过程大多是由处在较高电子态（因而较低振动态）的中心能级跃迁到较低电子态的能级，两个态的电子能之差0ωp 全部变为晶格振动（声子）能 p ?ω，即
0p p =。
0ω
图5.4-1 无辐射跃迁的位形坐标图
图5.4-1中的箭头示出了一个非辐射跃迁的元过程 Vm Un →。跃迁初态的振动态是上电子态的低振动态，末态是下电子态的高振动态，跃迁前后状态的能量相同，但能量的组成变了，电子能之差变成了振动能
0()p n m p ωωω→-≡
处在上电子态的中心，可能处在不同的振动态，从这些不同初态都可以通过无辐射跃迁到相应末态。在热平衡条件下，这些无辐射跃迁过程的统计平均就是总 的无辐射跃迁速率。仿照前面关于辐射跃迁的讨论，在热平衡条件下，这种总的无辐射跃迁的速率可表示为：
0002
,0max(0,)
(1),,m p NR p m p A NW N
r r u p m v m
∞
=-==-+∑
（5.4-2）
其中，放出的声子数是恒定的，
0p p =，常数N 与跃迁涉及的两个电子
态及相应的电子-声子相互作用有关。通常，N 在1011 s -1到1014 s -1范围内。
或者，利用黄昆的解析表达式(,)p W S m ，该速率可写成：
0000012max(0,)
0120
0()(1)(,)e ()!!()(1)e
()!!p j
j S m
p NRp j p p j
j S m
j S m S m A NW S m N p j j S m S m N p j j +∞
-+=-+∞
-+=+==++=+∑∑ （5.4-3）
按照经典弗兰克-康顿原理，电子态间的跃迁最可能发生在上下电子态相应位形坐标曲线的交点所对应的位形。如图5.4-1
所示，上电子态的位形曲线在交点处的振动能量为?E ，在热平衡条件下，处在那样的振动状态的几率正比于玻尔兹曼因子B T
e
-?E 。因而可以认为无辐射跃迁
几率与之成比例。尽管从式（5.4-2）看这并不一定成立，黄昆讨论了高温强耦合
的情形，得出在这一近似下，无辐射跃迁速率的确满足关系
B k T
NR
A e -?E
。 （5.4-4）
下面对弱电子-声子耦合系统中的多声子弛豫作进一步的讨论。考虑
1S
的局域中心系统，例如稀土离子4f 组态内能级间的无辐射跃迁。设跃迁初
末电子态能量差为E ?，ω为过程中涉及的声子的能量。因为 S 很小，无辐射跃迁速率表达式（5.4-3）中的求和可以近似地取第一项
000
120
0120()(1)e
()!!1e
!
p j
j S m
NRp j p p S m
S m S m A N p j j S
m N p +∞
-+=-++=++?∑
（5.4-5）
其中，0E
p ω?=。利用Sterling
公式!p
p p e ?≈?
?
，
0NRp A 又可近似为
0120121
(ln
1ln )1=
1p S m
p p NRp S m
E
S E
E p Ne A S
m
e Ne
e
m
ωω
ω
--+-+?---????
?
+ ???+ （5.4-6）
由这一表达式可以看出，
NR
A 与能级间距
E
?（或
0p ）的关系近似为
()
01p S m p +。它在1S
，温度不是非常高的情形（即m 小）
，随E ?（或
0p ）的增大而很快地减小。也就是说，两个能级间隔较大时（比如大于
5到10个声子能量），上能级无辐射弛豫到下能级的几率就很小。我们在讨论稀土离子光谱时就已经指出，4f 组态的一组彼此能量相近（间隔若干个声子能量）的能级中，处在上面那些能级的中心会很快地无辐射弛豫到这组能级中最低的那个
能级，实际观察到的荧光都是来自这最低能级。现在，基于所采用的模型，我们从理论上得到了这一结论。
这种由电声子相互作用决定的过程，与温度有密切关系。（5.4-6）式中间一个因子的幂指数1
(ln
1ln )αω
ω
??=--?E
E S E 不随温度变化。而因子2S m
e -和
1E m
ω
?+都与
m 有关，即依赖于温度。但由于S 很小，前者随温度的变
化比后者小得多。例如，对0.2S =，07p =的情形，当温度升高使m 从0变到1.5
时，2S e -由1变为0.55，而1E m
ω
?+则由1变为610。因此，2S m e -可近似看成
为常数，也即（5.4-6）式中的第一个因子为常数（12S Ne C -+）。
于是，无辐射跃迁速率NR A 与温度的关系由因子1E m
ω
?+决定。利用上面引
进的常数，无辐射跃迁速率表达式就变为：
1E E
NR A ce
m
ω
α?-?=+ 。 （5.4-7）
它依赖于两个电子态间的能量差E ?，相关的声子能量
ω和热平衡声子数m
（依赖于材料的温度）。人们对稀土离子4f 组态内光跃迁的温度依赖关系作了大量实验研究，总结得出能级间的无辐射跃迁速率正是由上式描述。式中，C 和α为与基质有关的常数，表5.4-1为一些晶体中的C 和α的值。
表5.4-1 一些晶体中的稀土离子多声子跃迁的C , α和声子能量
ω(cm )
700 600
5.4.2 温度猝灭
温度升高使材料的发光效率降低，即所谓的荧光温度猝灭或热猝灭，是一种很普遍的现象。对孤立的局域中心来说，在电子能级间会发生
无辐射跃迁或多声子弛豫过程，它使高激发态多了一条退激发通道，因而
使中心的荧光效率降低，寿命变短。无辐射跃迁过程是由电子-声子相互作用引起的，与体系的振动（或声子）状态，因而与温度直接相关 →
无辐射跃迁的速率随温度升高而变大，导致了所谓的温度猝灭。
实际的温度猝灭过程涉及若干个不同的元过程。最简单的情形下，过程只与跃迁涉及的上电子态和下电子态有关。上能级向下能级的跃迁既有辐射跃迁，又有无辐射跃迁。后者的速率随温度升高而变快，引起上能级的荧光的温度猝灭。
设上能级 V 到下能级U （V →U ）的（自发）辐射跃迁速率为 R ，无辐射跃迁的速率为00
,(,)p NR p
A NW S m =，处于V 的中心的发光效率就可表示为：
000
1
(,)1(,)p NRp p R R N R A R NW S m W S m R η=
==+++ （5.4-8）
通常，发光效率是在恒定激发下，样品的发光达到稳定值时测量的，称之为定态发光效率。可以通过恒定激发下的定态发光强度与温度的关系的实验研究，将结果拟合上面的公式，就可以得到中心的 N /R ，p 0，S 等参数。
实验中经常见到的热猝灭关系具有形式
1
1B k T Ae η-?=
+E
， （5.4-9）
其中?E 称为激活能。这一经验规律与前面提到的高温强耦合情形一致。
下面要讨论的一种情形，温度猝灭过程是通过与激发电子态能量相邻近的第三个电子能级进行的。图5.4-2给出了中心相关电子态的位形坐标曲线。其中，基电子态为U ，辐射跃迁的上电子态为V ，它相对基态的晶格弛豫很小。设 V →U 辐射跃迁的速率为R ，而它们间的无辐射跃迁，由于晶格弛豫（S ）
小，能级间隔（0p ω）大，因而速率很小，可以忽略。V 上面有电子态V'，它相对U 的晶格弛豫用黄昆因子S 2描述，相对V 的黄昆因子为S 1。由于V' 与 V 间的晶格弛豫大，能级间隔（
120p p p =-）小，V' 与 V 间
的跃迁主要为无辐射跃迁。
对上面描述的中心体系，每个中心，需要考虑的 跃迁及相应
的跃迁速率 如下：
V →V' 的无辐射跃迁速率 111(,)p N W S m A -'≡
V U →的辐射跃迁速率R
V V '→的无辐射跃迁速率
111(,)p N W S m A ≡
V U '→的跃迁速率（包括辐
射和无辐射跃迁的贡献） 222(,)p R N W S m B '+≡
U V →的激发过程，速率与所施加的激发光强 I 成正比，表示为I α。
设处于电子态U ，V 和 V ' 的中心数分别为U n ，V n 和
V n '（中心总数
U V V n n n '++）。它们随时间的变化由下列速率方程描述：
()V
V V dn G R A n An dt
''=-++ （5.4-10） V V V V dn A n An Bn dt
'
'''=-- （5.4-11） 其中，
U G In α=为 体系总的激发速率。
p 2
R
U
图5.4-2 通过上能级的温度猝灭
体系在恒定激发下，达到稳定状态时，处于各状态的中心数不随时间而变。由
稳态条件0V dn dt
'
=（即 方程（5.4-11）等于零），并利用先前得到的关系： 1
11
11
1B p p p p k T
p W m A e A W m ωγ--??'==== ?+??
（5.4-12）
可得
1
p V V V A A n n n A B A B
γ''==++ （5.4-13）
再由稳态条件0V
dn dt
=（方程（5.4-10）等于零）， 得： 11
11
2()()()p V V V V p p p V V V
G R A n An R A n An A AB R A n n R n A B A B γγγγ'''=+-=+-??=+-=+ ?++?
? （5.4-14） 由此得到
11
1
1()
B V p p k T
Rn R
AB G AB R e
A B
R A B ωηγ-=
=
=
++++ （5.4-15）
式中的因子
()
AB
R A B + 与
1B p k T
e
ω-
相比，随温度的变化较缓慢，近似为常数。
上式表明，对V →U 无辐射跃迁的速率小，而V'→U 无辐射跃迁的速率大的情形，激发态V 通过V V U '→→的跃迁是其发光温度猝灭的主要途径。稀土发光材料中三价稀土离子4f 组态的激发电子态通过电荷转移态（CTS ）的温度猝灭，某些基质中三价Cr 离子的2E 能级通过42T 的温度猝灭都是这种过程的例子，它们的荧光效率都很好地由式（5.4-15）描述。
卤代烃对_唑化合物荧光猝灭机理_张文勤
卤代烃对 唑化合物荧光猝灭机理* 张文勤** 霍明亮 齐翠娥 (化学系) 摘要 测试了1×10-5mo l /L 5,5’-二苯基-2,2’-联唑(POO P )、反-1,2-双[2-(5-苯基唑 基)]乙烯(PO EO P )、4,4’-双[2-(5-苯基 唑基)]-1,1’-联苯(POBO P )在含不同浓度卤代烃的1, 4-二氧六环溶液中的荧光量子产率,讨论了荧光猝灭机理,计算出CH 3I 、Ph I 、PhBr 对PO EO P 、PO O P 、PO BO P 的荧光猝灭速率常数.研究发现,卤代烃分子越小,卤原子核电荷数越高,其猝灭荧光能力越强.关键词:荧光量子产率,唑化合物,荧光猝灭,重原子效应 分类号:O 644.1 STUDY ON THE MECHANISM OF FLUORESCENCE QUENCHI NG OF HALOHYDROCARBONS ON OXAZOLES Zhang Wenqin Huo Mingliang Qi C uie (Dept.of Chemist ry Tianjin U niv er sity ) Abstract The fluo resce nce quantum yields o f 5,5’-diphenyl-2,2’-biso x azo le (PO O P),tra ns -1,2-bis [2-(5-phenylox azolyl )]e th ene (PO EO P )a nd 4,4’-bis [2-(5-phenylox azolyl )]-1,1’-bipheny l (PO BO P)w er e dete rmined in 1,4-dio xa ne co ntaining halohy droca rbons.The fluo res-cence quenching mechanism w as discussed.T he fluo rescence quenching ra te co nsta nts o f these ha loh ydro ca rbons w ere calculated .It was found that the halohydr ocar bo n mo lecule with small v ol-ume a nd la rg e ha lo -ato mic num ber has a high fluor escence quenching ability. Key words :fluo rescence quantum yield,ox azo les,fluo rescence quenching ,heavy -a tom effect 高核电荷数原子(重原子)无论作为荧光分子的取代基还是溶剂分子的取代基,都可通过其自旋-轨道耦合作用显著增加荧光分子单重态—→三重态的系间窜跃速率,使荧光减弱或消失.对于重原子溶剂,当处于激发态的荧光分子和溶剂分子发生碰撞时,重原子的P 轨道通过自旋-轨道耦合作用对荧光分子的π轨道产生微扰,打破了不同多重态间跃迁禁阻的 1996年7月Jul.1996 天 津 大 学 学 报JOURNAL OF TIANJIN UNIVERSITY 第29卷 第4期 V o l.29 N o.4 本文1994年8月16日收到.1995年5月16日收到修改稿. * 天津大学青年人才启动基金资助项目. ** 1964年生,男,博士,副教授.Born in 1964,m ale ,Dr .,as sociate prof .
荧光材料基本知识
1.把各种能量转换为光能的过程主要有两种: 其一是热辐射，其二是发光。 2. 按照激发能的不同可以把发光分类为光致发光（紫外波段发光或真空紫外波段发光激发）、阴极射线发光（电子束流激发）、电离辐射发光（Ｘ射线、γ射线及高能离子激发）、电致发光（直流或交流电场激发）、化学发光（由化学反应能激发）、生物发光（由生物能激发）、摩擦发光（由机械应力激发）等。 3. 发光材料是由作为材料主体的化合物（基质）和选定掺入的少量以至微量的杂质离子（激活剂）所组成，有时还掺入另一种杂质离子作为敏化剂。 4. 荧光，又作“萤光”，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。 5. 荧光淬灭（fluorescence quenching）又称荧光熄灭或萃灭：是指导致特定物质的荧光强度和寿命减少的所有现象。 6.荧光熄灭剂:引起荧光熄灭的物质称为荧光熄灭剂。如，卤素离子、重金属离子、氧分子以及硝基化合物、重氮化合物、羧基和羰基化合物均为常见的荧光熄灭剂。
7.荧光淬灭的原因很多，机理也很复杂，主要包括：①因荧光物质的分子和熄灭剂分子碰撞而损失能量；②荧光物质的分子与熄灭剂分子作用生成了本身不发光的的配位化合物；③溶解氧的存在，使得荧光物质氧化，或是由于氧分子的顺磁性，促进了体系间跨越，使得激发单重态的荧光分子生在荧光物质分子与猝灭剂分子之间 8.静态猝灭：当基态荧光分子与猝灭剂之间通过弱的结合生成复合物，且该复合物使荧光猝灭的现象称为静态猝灭。 动态猝灭：如果激发态荧光分子与猝灭剂碰撞使其荧光猝灭则称为动态猝灭。 动态猝灭：温度增高，猝灭增强； 静态猝灭：温度增高，猝灭降低。转变至三重态；④当荧光物质浓度过大时,会产生自淬灭现象。 9. 量子效率也称量子收率, 是指荧光物体分子发射的光量子数与吸收的光量子数之比。其大小是由分子结构决定的, 而与激发光源的能量无关。 10.拉曼散射光谱是指分子对入射光所产生使其频率发生较大改变的一种光散射现象。激光拉曼光谱主要的一些特点: (l)每种物质(分子)都有自己完全独立的特征谱线，因此每种物质的特征谱线可以表征这一物质。(2)拉曼谱线的线宽大多数较窄，并且往往都是成对出现的，也就是具有完全相同大小的正负频差。这两条谱线在短波一边的叫做反斯托克斯谱线，在长波一边的叫做斯托
荧光机理
1光致电子转移(PET) 光致电子转移是指电子给体或电子受体受光激发后，激发态的电子给体与电子受体之间发生电子转移从而导致荧光的淬灭过程。具体PET过程如下:在光激发下，具有电子给予能力的键合基团能够将其处于最高能级的电子转入激发态下荧光基团空出的电子轨道，使被光激发的电子无法直接跃迁到原基态轨道发射荧光，从而导致荧光的淬灭;当键合基团与底物结合后，降低了键合基团的给电子能力，抑制了PET过程，荧光基团中被光激发的电子可以直接跃迁回到原基态轨道，从而增强了的荧光基团的荧光发射。因此在未结合底物前，传感器分子表现为荧光淬灭，一旦键合基团与底物相结合，荧光基团就会发射荧光(见图) 由于与客底物结合前后的荧光强度差别很大，呈现明显的“关”、“开”状态，因此这类荧光化学传感器又被称为荧光分子开关。PET荧光分子传感器的作用机制可由前线轨道理论来进一步说明(见图1.5)。 2002年Nolan 小组合成了手性的二氮杂环-9-冠-3 衍生物化合物1，它是第一个用来检测Li+的PET 荧光探针[56]。在乙腈溶液中，相较于其它碱金属和碱土金属，能够高选择性的识别锂离子。用280 nm 光激发，不断向溶液中加入
LiClO4，化合物 1（Φ = 0.022）对Li+的滴定表现出 5 倍荧光信号增强效应，表明从胺的冠醚到荧光团的电子转移，荧光量子效率升高（Φ = 0.11），形成 1 : 1 的配合物，结合常数 log β = 5.4。 Gunnlaugsson, Bichell, Nolan, A Novel Fluorescent Photoinduced Electron Transfer (PET) Sensor for Lithium [J]. Tetrahedron Lett., 2002, 43, 4989-4992. NH H 3C O HN CH 3 O N O N ×× PET PET Li + Bozdemir, Altan Sozmen, Fazli Buyukcakir, et al. Reaction-Based Sensing of Fluoride Ions Using Built-in Triggers for Intramolecular Charge Transfer and Photoinduced Electron Transfer[J]. Organic Letters, 2010, 12(7) : 1400-1403. 2010年Akkaya 等[18]通过在BODIPY 的中位引入一个含三异丙基硅烷的酚盐基团,已知酚盐是强的给电子基团,当被硅烧保护后,酚盐的强给电子能力被抑制,即PET 现象被抑制,所以探针2在与F 离子作用之前发出很强的荧光,当探针与F-离子作用之后,硅浣保护基团被去除,酚盐的强给电子能力恢复,发生PET 现象,荧光被淬灭。在F-离子的浓度达到0.5mM 时,探针的荧光被完全淬灭。
时间分辨荧光分析技术
1.1 时间分辨荧光分析技术 时间分辨荧光生化分析技术是基于稀土荧光配合物特殊的荧光性质而建立起来的，自1978年提出以来[1]，已广泛的应用于免疫分析、核酸测定、荧光显微镜成像、细胞识别、单细胞原位测定、生物芯片等生化领域，并发展出了相应的时间分辨荧光免疫测定法、时间分辨荧光DNA 杂交测定法、时间分辨荧光显微镜成像测定法、时间分辨荧光细胞活性测定法及时间分辨荧光生物芯片测定法等分支。 本节主要对稀土荧光配合物的发光机理、荧光性质，时间分辨荧光测定的原理，时间分辨荧光免疫分析技术，时间分辨荧光显微镜成像技术的研究进展等加以介绍。 1.1.1 稀土荧光配合物的发光机理及荧光性质 稀土元素指的是元素周期表中IIIB 族的镧系元素以及钪和钇，共17种元素。其中镧系元素的外层电子结构为4f 0-145d 0-106s 1-2，由于5s 和5p 电子对4f 电子的屏蔽作用，导致这些金属及其离子的性质十分相似。图1.1给出了四种三价稀土离子的基态及激发态电子能级图[2]。 1020 152530355 E N E R G Y ,103c m -1 6 H 5/2 G 5/2 6 H 15/2 7 F 0 F 2D 0 5D 1 7F 6 F 5 4 5D 3 13/2 4 9/2 Sm 3+ Eu 3+ Tb 3+ Dy 3+ H 9/2 图1.1 部分三价稀土离子的电子能级图 Fig. 1.1 Electronic energy levels of certain lanthanide(III) ions 大部分稀土离子本身是不具有荧光性质的，只有Sm 3+、Eu 3+、Tb 3+和Dy 3+的水溶液在紫外光或可见光的激发下能够发出微弱的荧光。当Sm 3+、Eu 3+、Tb 3+和Dy 3+与某些有机配位体形成配合物时其荧光强度会显著增强，这种发光是基于配合物内由配位体到中心稀土离子的能量转移所产生的[3-8]。以铕(III)配合物为
荧光淬灭
如果这种能量传递不有效的话，可能荧光就强。另外金的plasmon也会增强荧光材料的光吸收，可能会增强荧光总强度。这两个竞争过程除了与波长有关外，朱要与距离有关，一般 5纳米是界限，距离短被淬灭 荧光淬灭有以下几种说法: 1. 动态淬灭(碰撞淬灭,淬灭剂与发光物质的激发态分子之间的相互作用) 2. 静态淬灭(发光分子基态和淬灭剂形成不发光的基态络合物) 3. 转入三重态淬灭 4. 自吸淬灭(浓度高时，自淬灭) 首先确定荧光物质是否有电性，就是说荧光物质是否带有电荷，而且贵金属，例如纳米金，在 制作过程中，表面由于有柠檬酸根而带有负电荷，可以和带正电荷的荧光物质，如带正电荷水 溶性荧光共轭聚合物，通过静电作用，而使荧光猝灭；如果带相同电荷或者一方不带电荷，猝 灭是不怎么明显的。可以这样说，这种猝灭，是通过电荷作用相互吸附在一起，你可以让两者 相互作用后，做一个TEM，就可以判断了。 荧光淬灭有动态淬灭和静态淬灭两种，稳态的荧光强度都显示出荧光强度的衰减，无法分辨， 而动态淬灭至少分裂为2个荧光寿命，意味着能量转移的发生，而静态淬灭只是淬灭剂与荧光 物结合生成非荧光物质，荧光寿命并不发生变化。 Acrylamide和碘离子分别用于疏水淬灭或亲水淬灭，测量蛋白质中Trp残基荧光淬灭的寿命，能够轻易的得知Trp残基是位于蛋白质表面还是内部。 荧光淬灭多用于分析大分子或胶体的结构或构象，用淬灭的方法研究荧光基团在分子内还是分 子表面，有个淬灭的方程，一时写不出来，大概是淬灭剂浓度和荧光变化的关系，有个K常数，和淬灭效率和荧光寿命有关，如果分子构型改变，K会变化，这样就可以用来研究某些化合物 对大分子构型或构象的影响。 荧光漂白，就是用强光把荧光素的激发态全部给消除了，有可逆和不可逆两种，可逆的漂白相 当于清理出一个没有荧光的区域，相当于荧光清零，然后再观察测量某种特定的荧光的扩散、 产生或恢复。漂白是否可以恢复依赖于荧光素的种类和漂白光强，作为副作用，荧光素的漂白 常会发生。 磁性纳米粒子猝灭量子点的荧光很早就有人研究过。 具体原因： 处于导带的电子在回到价带的过程中，由于磁性纳米粒子的存在，发生了电子转移，量子点导带的电子转移到磁性纳米粒子上，结果荧光发生猝灭。因此，通常制备的磁性-荧光双功能纳 米材料都会在量子点表面修饰一层无机壳、聚合物等材料，降低这种电子转移。
时间分辨荧光免疫分析法(Time-resolved fluoroimmunoassay)操作
时间分辨荧光免疫分析法(Time-resolved fluoroimmunoassay)是在荧光分析的基础上发展起来的一种特殊的荧光分析。它利用具有长效荧光的稀土金属（Eu、Tb、Sm、Dy）作标记物，充分利用激发光与发射光之间的降移与发射光较长的半寿期，在激发光后延时测量发射光的强度。从而所测的荧光不受激发光和被检物中的非特异荧光干扰，提高了检测的特异性与灵敏度。在激发光后延时400微秒，测量400微秒，间歇200微秒后进入下一个测量周期，每一个周期为1000微秒。对每一个样品实施1秒钟的测量，意味着完成了1000个周期的测量，测量精确度极高。 （一）Auto DELFIA自动时间分辨荧光免疫分析仪开/关程序 1 开机 1.1 依次打开样品处理器电源，微孔板处理器电源，打印机电源。 1.2 打开计算机显示器。 1.3 启动计算机。 1.4 运行系统软件：Auto DELFIA与Multicalc系统软件在Windows启动后自动运行。Auto DELFIA workstation软件用于控制Auto DELFIA的运行，MultiCalc的主要功能是与主机通讯，对测试结果进行评估和对质控及其他数据处理（可通过双击屏幕上图标不运行）。在MultiCalc Auto DELFIA环境下，只有键盘有效，鼠标无效。 2 开机后准备 1.1 清洗液准备 1.1.1 微孔板处理器洗液（250ml浓缩液＋600ml去离子水混合），每做一块板至少1升用量，洗液在密闭条件可保存2周时间。 1.1.2 准备样品处理器洗液（50ml浓缩液＋5000ml去离子水混合），每做一块板至少需要800ml洗液，洗液在密闭条件下可保存1周时间。 1.2 样品处理器准备 1.2.1 在Wash bottle（清洗液瓶）、Rinse bottle (冲洗液瓶)分别注入足够用量的清洗液和去离子水，倒空废液瓶。拧紧各瓶盖，确保废液瓶管路向下。 1.2.2 如样品需要稀释，放入稀释杯和稀释液。系统安装时已调好有71ml和190ml两种规格的稀释杯，若使用71ml的稀释杯，从最右端开始放置，如有预处理样品，则不能使用190ml 的稀释杯。不能使用多个稀释杯。 1.3 微孔板处理器准备。
一维热传导条件下测点温度与加热时间的相关性研究
Advances in Geosciences 地球科学前沿, 2016, 6(2), 72-78 Published Online April 2016 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/b914575793.html,/journal/ag https://www.wendangku.net/doc/b914575793.html,/10.12677/ag.2016.62009 文章引用: 刘子文, 朴春德, 谢亮, 李斌, 杨大帅, 潘东玥. 一维热传导条件下测点温度与加热时间的相关性研究[J]. Correlation between the Measured Point Temperature and the Heating Time under the Conditions of One-Dimensional Heat Conduction Ziwen Liu *, Chunde Piao #, Liang Xie, Bin Li, Dashuai Yang, Dongyue Pan School of Resources and Earth Science, China University of Mining, Xuzhou Jiangsu Received: Mar. 28th , 2016; accepted: Apr. 18th , 2016; published: Apr. 21st , 2016 Copyright ? 2016 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.wendangku.net/doc/b914575793.html,/licenses/by/4.0/ Abstract In order to study the relationship between the changes of linear heating device testing point temperature and heating time in the heat transfer process, we study the relevance between radiation values E and the power P at the center of the heating device. Based on the nature of the surrounding conductive medium, we derived one-dimensional heat conduction model which considered the time delay parameters. We verify the suitability of the theoretical model through laboratory experiments by heating bar arrangement. The results show that test point tempera-ture slope is gradually reduced and stabilized when the test point temperature difference grad-ually rises in the effect of heat conduction. Through the measured temperature values compared with theoretical calculations, it showed that the maximum relative error reached 20% in early experiments, but the temperature difference decreased and tended to zero with the increase of heating time and source of power, showed that theoretical formula derived realistic in this pa-per. Keywords One-Dimensional Heat Conduction, Temperature Distribution, Temperature Gradient *第一作者。 #通讯作者。
老化时间与温度关系
老炼是一个很重要的步骤，因为它建立了在压缩的时间框架内模拟实际操作的电和热的条件。元器件特别是集成电路有高的早期失效率。这样，若元器件有失效的倾向，它将在几个月内发生失效。老炼缩短了这个时间。在125℃下老炼160h等效于在室温环境下工作一年。半导体器件倾向于有多种失效类型，其中之一是离子迁移，它一般发生在钝化层中或钝化层上，或在金属导体之间。氯化物或纳离子沾污是两种占主流的离子沾污形式。在有沾污的NPN晶体管中，带正电荷的钠离子，在温度和偏压条件下很容易迁移到N惨杂区，引起高的漏电流甚至短路。而氯离子迁移到P掺杂区材料处，引起NPN晶体管发射极-集电极短路。这些缺陷也许在几个月内不能察觉，但是在由老炼提供高温和功率的组合下加速了离子的迁移而又不会影响正常的失效率。衰老是与金属迁移、长期域值漂移和腐蚀箱关联的。Arrhenius方程制约着电子器件的反应失效率： F=Ae（-Ea/kT） 式中 F ——失效率； Ea ——激活能（在0.3 2.3eV间变化，若不知道，MIL-STD-883允许使用Ea=1.0eV）； k ——波耳兹曼常数（8.63×10-5eV/K）； T ——热力学温度表示的结温（K）； 为了比较正常工作时的失效率（F1）与老炼后的失效率（F2）。此方程可做如下修改： F1/F2=（Ae-Ea/KT1）/（Ae-Ea/KT2）=e-（E/k）（1/T1-1/T2） 例如：在结温125℃时老炼168小时，对应于在50℃工作1.1年（9639h）。该计算的基础是Ea=0.6eV。结温有一很小变化，就会在失效率上产生很大的变化，例如，若在上述例子中部件在结温135℃时老炼168小时，等效工作时间将是1.7年（14892h）。 e=2.7182…;K=273.15+t
荧光淬灭法测定Ni(2)
荧光淬灭法测定Ni(II) 摘要： 目的运用荧光淬灭法检测工业废水①中的Ni(II)是否达标。 方法镍对邻二氮菲的荧光具有淬灭的特性，本文采取标准曲线法，首先测定一系列邻二氮菲的标准溶液的荧光强度，得到以荧光强度（F）与邻二氮菲浓度（c）的曲线，再测定用过量的邻二氮菲处理的Ni(II)试样的荧光强度，最后间接计算出Ni(II)试样的浓度。 通过标准曲线法课以有效地扣除背景，减小误差，结果相对准确，标准曲线的r2约为0.99925②，通过与环境监测部门给出的数据对比，相对误差较小，结果值得信赖。 关键词：镍邻二氮菲荧光淬灭法 Abstract: Purpose use the fluorescence quenching method to detect Ni (II) in the natural lake. Method this method is based on the quenching of fluorescence of phenanthroline due to the formation of complex Ni (II)-phen. Firstly, determine the fluorescence intensity of a series of o-phenanthroline standard solution, so we obtain a standard curve about fluorescence intensity(F) and o-phenanthroline concentration (c) . Then determine the fluorescence intensity of Ni (II) sample with excess o-phenanthroline treatment, and finally indirectly calculate the Ni (II) sample concentration. Through the standard curve method we can effectively deduct the background, reduce errors, the result is relatively accurate, the standard curve r2 is about 0.99925, and by the comparison of the data given by the environmental monitoring department, the relative error is small, the results reliable. Key words: nickel phenanthroline fluorescence quenching 引言：镍是人体必需的微量元素之一, 对体内某些酶有激活作用及刺激造血机能和促进红细胞再生的作用。但过量亦会中毒③。环境中镍的主要污染来源为：镍矿的开采和冶炼；合金钢的生产和加工过程；煤、石油燃烧时排放烟尘中；电镀、镀镍的生产过程④。测定镍的方法有原子吸收法和ICP-AES法、丁二酮肟分光光度法、极谱催化波等⑤。本文基于镍对邻菲罗啉自身荧光淬灭的作用，进行了痕量镍的测定。该方法具有操作简便，测定快速，重现性好，灵敏度高等特点。应用该方法测定了工业废水中的痕量镍，得到了满意的结果。 ①以某冶金厂的废水为测定样本； ②本文中的测定数据均属由在实验中的分子荧光法测定奎宁含量的实际数据类比之后虚拟而得； ③孙成均. 生物材料检验[M] . 北京: 人民卫生出版社, 2006. 49； ④镍有何毒性与危害?南宁环保局网络课堂2005-06-10； ⑤《PAN- Rh6G 能量转移荧光猝灭法测定痕量镍》，宁玲, 吕昌银, 陈云生, 范翔, 贺元文，2008.05
时间分辨荧光免疫分析的原理
一、前言 近百年来，“特效试剂”一直是分析化学家追求的目标。所谓“特效试剂”，就是指的是只与一种待测物质反应的试剂。事实上，目前使用的所谓的“铜试剂”、“铁试剂”、“硝酸试剂”等等，都是“盛名之下，其实难副”的。20世纪40-50年代追求合成特效试剂的狂热，早已降温。正在分析化学家心灰意冷之际，人们从免疫学与生物化学的成就看到了这一理想的曙光：免疫系统简直就是天然存在的一部特异性试剂的合成机器。抗原与抗体之间的免疫反应具有高度的特异性，这种识别的专一性超过酶对底物的识别水平，抗原-抗体复合物的稳定常数一般为109，有些高达1010-1015，具有很高的稳定性。免疫反应的特点使得免疫分析已成为一个跨学科的新型分析技术，广泛应用于临床体液分析、药物分析、环境分析、食品分析和生物化学研究，尤其在毒品的鉴定、吸毒人员的认定和疾病的诊断方面，发挥了重要作用。 时间分辨荧光免疫分析技术（TRFIA）是自80年代以来新发展起来的一种新型分析技术，与其它免疫分析技术相比，有其独特的优点。它克服了放射性免疫分析法（RIA）中放射性同位素带来的污染问题；克服了酶免疫分析法（EIA）中酶不稳定的缺点；而且，由于TRFIA法能够很好的消除背景荧光的干扰，使其灵敏度比普通荧光法（FIA）高出几个数量级。正是由于TRFIA的独特优点，使得它成为免疫分析中最有发展潜力的一种分析方法。 二、时间分辨荧光免疫分析的原理 时间分辨荧光免疫分析的原理就是使用三价稀土离子（如Eu3+、Tb3+、Sm3+、Dy3+）作为示踪物，通过这些稀土离子与具有双功能结构的螯合剂以及抗原形成稀土离子-螯合剂-抗原螯合物。当标记抗原、待测抗原共同竞争抗体，形成免疫复合物，由于免疫复合物中抗原抗体结合部分就含有稀土离子，当采取一些办法将结合部分与游离部分分开后，利用时间分辨荧光分析仪，即可测定复合物中的稀土离子发射的荧光强度，从而确定待测抗原的量。 正常情况下，免疫复合物中的稀土离子自身荧光信号很微弱，若加入一种酸性增强液，稀土离子从免疫复合物中解离出来，和增强液中的β-二酮体、三正辛基氧化膦、Triton X-100等成分形成一种微囊。后者被激发光激发后，则稀土离子可以发出长寿命的极强的荧光信号，使原来微弱的荧光信号增强将近100万倍。 采用时间分辨技术测量荧光，采用了门控技术，它是使背景荧光信号降低到零以后，再测定长寿命标记物的荧光。 三、时间分辨荧光分析的测量方法 （1）解离增强测量法 解离增强测量法是解离增强稀土离子荧光方法，简称DELFIA法。通过双功能基团把Eu3+或Sm3+螯合到抗原、抗体或SA上，免疫反应后，部分标记物结合到固相载体上，未结合的标记物被洗掉。最后用低pH值的增强液，把Eu3+或Sm3+
时间分辨荧光免疫分析法产前筛查原理与操作规程
时间分辨荧光免疫分析法产前筛查原理与操作规程 一、产前筛查定义及其原理 产前筛查（Prenatal Screening)是指通过经济、简便和较少创伤的检测方法，从孕妇群体中发现怀有某些先天缺陷胎儿的高危孕妇，以便进而进行诊断，以最大限度地减少异常儿的出生。血清学标志物产前筛查已成为非侵入性产前诊断的重要方法。目前产前筛查的两种主要疾病是唐氏综合征（Down’s Sydrome，DS；又称21三体综合征）和胎儿神经管缺陷（Neural Tube Defects，NTDs），也包括一部分18三体综合征。产前筛查可以在妊娠早期（7～13周）或中期（14～21周）进行。目前用于产前筛查的血清学标志物有：甲胎蛋白（AFP）、游离β- ）、妊娠相关血浆蛋白（PAPP-A）、绒毛膜促性腺激素（F-β-hCG）、游离雌三醇（uE 3 抑制素A（inhibin A）等。产前筛查实验测量通用评价指标为中位值倍数（MOM），正常妊娠特定的MOM=标本检测浓度/相应孕周中位值浓度。产前筛查系统由体外诊断试剂、检测仪器和筛查分析软件组成。检测仪器配合体外诊断试剂检测出孕妇血清中标记物（AFP、F-β-hCG、PAPP-A等）的浓度，将检测数据及孕妇相关因素输入筛查分析软件中，即可得出唐氏综合征（DS）和神经管缺陷（NTD）筛查的结果。由于目前的技术水平的限制，产前筛查技术都不能做到筛查100%正确。假阴性病例因此会误诊，假阳性病例一般在产前诊断实验时被纠正。 二、唐氏综合征的产前筛查 唐氏综合征是人类最常见的一种染色体病，发病率约1/800～1/600，男性多于女性。1866年英国医生Langdom Down 首次对此病进行临床描述，因此命名称为Down，s Syndrome，简称DS。1959年Lejeune首先发现本病的病因是多了一条21号染色体，故又将其命名为21三体综合征。唐氏综合征的主要临床表现：严重智力低下、愚型面容，约50%伴有先天性心脏病、小头畸形等发育异常。目前对DS尚未有治疗方法，因此通过产前筛查找出高危孕妇，对其进行产前诊断是防止患儿出生的重要手段。 1.以孕妇年龄作为筛查指标 最早用于DS的筛查指标为孕妇年龄。早期研究发现，DS的发病率随孕妇年龄增高而增高，1977年Hook和Chambers报道了孕妇年龄在20～30岁之间，发病率呈线性增加，而在33岁左右呈对数增加，孕妇年龄为35岁时，发病率约1/384，40岁时约1/110，比30岁时增加了8倍，如图1。一般认为35岁以上
荧光猝灭类型
荧光猝灭一般有静态猝灭和动态猝灭。可以通过测定猝灭常数与温度的关系来区分。静态猝灭是由于猝灭剂与荧光基团发生了结合生成不发荧光的物质，因而当温度升高的时候，体系紊流程度增加，导致猝灭常数减小；而动态猝灭是由于猝灭剂与荧光基团发生碰撞导致荧光强度减少，因而当温度升高，进而体系紊流增大是碰撞加剧，从而猝灭常数增大。你可以查找相关文献比如Y.-Q. Wang, H.-M. Zhang, G.-C. Zhang, W.-H. Tao, S.-H. Tang, Interaction of the flavonoid hesperidin with bovine serum albumin: A fluorescence quenching study, Journal of Luminescence, 126 (2007) 211-218. 无论是动态猝灭还是静态猝灭，F0/F与之间均存在着线性关系，单独通过测量荧光强度所得到的荧光猝灭数据而没有提供其他信息的情况下，是很难判断所发生的猝灭现象究竟属于动态猝灭还是静态猝灭。通常需要提供猝灭现象与寿命、温度和粘度的关系及吸收光谱的变化情况等信息。 (1) 变温实验动态猝灭由于与扩散有关，而温度升高时溶液的粘度下降，同时分子的运动加速，其结果将使分子的扩散系数增大，从而增大双分子猝灭常数。反之，温度升高可能引起配合物的稳定度下降，从而减小静态猝灭的程度。根据Stern-V olmer方程作图，如果高温的斜率大于低温的斜率，则为动态猝灭；反之，则为静态猝灭。 (2) 测量吸收光谱动态猝灭只影响到荧光分子的激发态，因而并不改变荧光物质的吸收光谱；而在静态猝灭中，基态配合物的生成往往
荧光化合物及影响荧光的因素
（一）荧光化合物 为了使用荧光检测器对化合物进行有效的检测，应当了解化合物的结构与发生荧光的关系。 具有对称共轭体系的分子能发射荧光。荧光通常发生在具有刚性结构和平面结构的π电子共轭体系的分子中，并且随π电子共轭度和分子平面度的增加，荧光效率增大，荧光光谱向长波方向移动。 具有芳香环并带有给电子取代基的化合物，或具有共轭不饱和体系的化合物都能发出荧光。在芳香烃上导入给电子基团，如—OH，—NH2，—OCH3，—NR3等均增强了荧光，主要是由于产生了p-π共轭作用，在不同程度上增强了π电子的共轭。而吸电子基团如—NO2、—COOH 等减弱了荧光。取代基位置对芳香烃荧光的影响通常为：邻位、对位取代增强荧光，间位取代抑制荧光。 （二）影响荧光强度的因素 pH 值对可离子化的某些荧光化合物的影响很大。例如未解离的苯酚和苯胺分子会产生荧光，但其离子却不产生荧光。苯酚在pH=1 , 的溶液中荧光最强，而在pH=13的溶液中无荧光；苯胺在pH为7-12的溶液中能产生荧光，而在pH<2和pH>13的溶液中都不产生荧光。 溶剂的极性和溶液的温度对荧光强度有明显的影响。增大溶剂的极性，导致荧光增强。通常荧光物质溶液的荧光效率和荧光强度，随着温度的升高而降低。液相色谱中，荧光检测器通常在室温下操作，可以保证足够的灵敏度。 当样品浓度较高时，荧光物质分子易与溶剂分子或其它溶质分子相互作用，引起溶液的荧光强度降低，荧光强度不再与浓度呈线性关系，这种现象称为荧光猝灭效应。其中，样品浓度过大时，荧光在样品池中分布不均匀，以及荧光在未射出样品池之前就被溶液中未被激发的荧光物质吸收的现象又称内滤效应。溶液浓度越大，该效应越显著。 除了荧光物质分子间碰撞及其与溶剂分子碰撞可能引起猝灭外，溶液中其它成分，特别是顺磁性物质的存在，将使猝灭效应加剧。因此，在进行荧光检测时，
4无辐射跃迁和荧光的温度猝灭
5.4 无辐射跃迁和荧光的温度猝灭 5.4.1 无辐射跃迁 绝热近似下局域中心的本征波函数X ψψ=包含两个因子，一个是依赖于原子实位形的电子波函数() ,R r ψ，另一个是描述原子实系统在绝热势中运动的波函数() X R 。一般来说，局域中心系统的总能量与电子-原子实相互作用有关，无法把相互作用能分割为电子的能量和原子实的能量。然而，在绝热近似下，原子实在绝热势中运动，相应的本征能量就很自然的被归之为晶格振动能，而绝热势的极小值，则通常被归之为电子能。在这样的绝热近似下，电子能与晶格振动能不能相互转换。 实际上，我们在作绝热近似时忽略了下面列出的项: 2 212I I I I I X X AX A m ψψψ?? -???+?≡=ψ ?? ?∑ （5.4-1） 其中的算符A 称之为非绝热算符。考虑到这一项的存在，状态X ψψ=不再是严格的定态。两个这种类型的状态，如果能量相同，就可能以一定几率从一个状态跃迁到另一个状态。也就是说，非绝热算符A 把电子和声子的 运动耦合在一起，正是由于这种电子-声子相互作用，会导致中心状态间的跃迁。跃 迁的结果，电子能和声子能都 变了，但跃迁前后二者之和不变。这种过程与辐射场无关，称之为非（无）辐射过程（nonradiative processes ）。 这种非辐射过程大多是由处在较高电子态（因而较低振动态）的中心能级跃迁到较低电子态的能级，两个态的电子能之差0ωp 全部变为晶格振动（声子）能 p ?ω，即 0p p =。 0ω 图5.4-1 无辐射跃迁的位形坐标图
图5.4-1中的箭头示出了一个非辐射跃迁的元过程 Vm Un →。跃迁初态的振动态是上电子态的低振动态，末态是下电子态的高振动态，跃迁前后状态的能量相同，但能量的组成变了，电子能之差变成了振动能 0()p n m p ωωω→-≡ 处在上电子态的中心，可能处在不同的振动态，从这些不同初态都可以通过无辐射跃迁到相应末态。在热平衡条件下，这些无辐射跃迁过程的统计平均就是总 的无辐射跃迁速率。仿照前面关于辐射跃迁的讨论，在热平衡条件下，这种总的无辐射跃迁的速率可表示为： 0002 ,0max(0,) (1),,m p NR p m p A NW N r r u p m v m ∞ =-==-+∑ （5.4-2） 其中，放出的声子数是恒定的， 0p p =，常数N 与跃迁涉及的两个电子 态及相应的电子-声子相互作用有关。通常，N 在1011 s -1到1014 s -1范围内。 或者，利用黄昆的解析表达式(,)p W S m ，该速率可写成： 0000012max(0,) 0120 0()(1)(,)e ()!!()(1)e ()!!p j j S m p NRp j p p j j S m j S m S m A NW S m N p j j S m S m N p j j +∞ -+=-+∞ -+=+==++=+∑∑ （5.4-3） 按照经典弗兰克-康顿原理，电子态间的跃迁最可能发生在上下电子态相应位形坐标曲线的交点所对应的位形。如图5.4-1 所示，上电子态的位形曲线在交点处的振动能量为?E ，在热平衡条件下，处在那样的振动状态的几率正比于玻尔兹曼因子B T e -?E 。因而可以认为无辐射跃迁 几率与之成比例。尽管从式（5.4-2）看这并不一定成立，黄昆讨论了高温强耦合 的情形，得出在这一近似下，无辐射跃迁速率的确满足关系 B k T NR A e -?E 。 （5.4-4）
胶体金制备放大过程与时间、温度的关系
第一话——烧金 （一）基本概念： 1.1、金子大小：常用20、40、60nm的胶体金颗粒（粒径大小）； 1.2、另外，在说金子大小的时候，有些人还用λ525、530表示，这个是指胶体金最大吸收峰位置，理论上这个值比说40nm要准确，因为40nm是估的，这个是实实在在测的，但是他与颗粒大小仅仅有“一定的“关系，而且这个”一定的“很不一定。√√√ 1.3、其他要说明的是，颗粒越小，颜色越粉嫩（偏粉红），最终显色越弱，特异性相对越好；相反颗粒越大，颜色越老土（偏紫，但70nm以上就真的土了，有点泥巴色了），显色越强，特异性相对越差。√ 2、金子浓度：万分之一、万分之二、万分之四等等，指烧金时溶液中氯金酸的浓度。由于反应非常迅速，浓度越高，金子质量越不容易控制，标记时的表现也是这样，高浓度金不容易控制。√注意当别人问你用多大浓度的金子时，不要回答人家40nm或λ530的，这会比较尴尬。 3、反应原理： 3.1、氯金酸被柠檬酸三钠还原成胶体金颗粒，其过程为金离子（并非全部）→还原成金原子→迅速形成20面体的金核→其他金原子吸附到晶核上→生长成椭球形的带负电的金颗粒（双电层结构，胶体金表面吸附着负电的AuCl2-离子，相对的H+则分散于胶体之间的溶液中）。√ 3.2、氯金酸一定时，还原剂数量决定了最初的晶核数量，决定了胶体金颗粒的大小。还原剂越多，晶核数量越多，最终的颗粒体积越小，通过控制二者比例，我们可以制备不同大小的胶体金颗粒。 3.3、常用的40nm左右的金，发红色，一般是1:1的关系，由于不同厂家原料也有影响，如果你感觉烧出来的偏紫，又很想要红色，下次烧金就再稍微增加点还原剂即可，√
时间分辨荧光免疫分析方法的光谱研究
第24卷,第5期 光谱学与光谱分析Vol 124,No 15,pp5962599 2004年5月 Spectroscopy and S pectral Analysis May ,2004 时间分辨荧光免疫分析方法的光谱研究 郭周义,田 振,贾雅丽 华南师范大学激光生命科学研究所,广东广州 510631 摘 要 时间分辨荧光免疫分析法是用三价稀土离子及其螯合剂作为示踪物,标记蛋白质、激素、抗体、核 酸探针或生物活性细胞,待反应体系(如:抗原抗体免疫反应、生物素亲合反应、核酸探针杂交反应、靶细胞与效应细胞的杀伤反应等)发生后,用时间分辨荧光技术测定反应体系中分析物的浓度,达到定量分析的目的。它之所以能够继放射性同位素标记、酶标记、化学发光、电化学发光后成为一种更新、更灵敏的检测方法,主要取决于它所用标记物三价稀土离子螯合物独一无二的物理及化学性质。主要报导了对使用的长寿 命荧光团Eu 3+ 螯合物的光谱研究结果,时间分辨技术及荧光增强技术的原理。实验表明:选择336～337nm 的激发波长,有利于Eu 3+ 的配位二酮体的激发及能量转移。 主题词 免疫分析;荧光增强技术;时间分辨光谱技术;Eu 3+螯合物中图分类号:O657132 文献标识码:A 文章编号:100020593(2004)0520596204 收稿日期:2003203226,修订日期:2003206228 基金项目:广东省科技攻关重点项目(2002C60113);广州市天河区科技计划项目(2002XGP06);广东省自然科学基金项目(No 1015012, No.031518);教育部科学技术研究重点项目(No 102113)资助 作者简介:郭周义,1965年生,华南师范大学激光生命科学研究所教授,博士生导师 引 言 最近几年发展起来的时间分辨荧光免疫分析方法(TR 2 FIA )是超微量免疫检定法的一大突破。由于使用了时间分辨光谱技术和荧光增强技术,使荧光免疫分析的灵敏度得到了极大提高。1983年Petterson [1]和Eskola [2]首先将时间分辨荧光光谱技术应用于免疫分析的研究中。目前,TRFIA 的最低检出值已达10-19mol ?well -1,远远超过酶标记免疫分析法(EIA )的10-9mol ?well -1,放射免疫分析法(RIA )的10-15mol ?well -1和发光免疫分析法(L IA )的10-15mol ?L -1。 稀土离子是金属离子,若用来直接标记抗原、抗体,标记率很低,一般使用含有双功能基团的螯合剂,形成稀土离子2螯合剂2抗原(或抗体)的螯合物。稀土离子的荧光,不仅与自身的能级结构有关,而且与螯合剂的性质有关。螯合物不同,稀土离子的激发光和发射光也会有所不同。 1 稀土离子的吸收光谱 镧系离子的电子排布为 1s 2 2s 22p 63s 23p 63d 104s 24p 64d 104f n 5s 25p 6(n =0～14),其主要价态有二价、三价和四价。三价态是特征氧化态,其 基组态是4f n (n =0～14),下一个激发态是4f n -15d [3]。 稀土离子吸收光谱[4]的产生可归因于三种情况。111 f —f 跃迁光谱 指f n 组态内,不同J 能级间跃迁所产生的光谱。它的特点是: (1)发光弱。这主要是因为f —f 跃迁是宇称选择规则禁 阻的。虽然在溶液和固态化合物中,由于配体场微扰,也能 观察到相应的光谱,但相对于d —d 跃迁来说,也是相当弱的。 (2)类线性的光谱。谱带的尖锐原因是处于内层的4f 电子受到5s 2,5p 6电子的屏蔽,受环境的影响较小。 (3)谱带的范围较广。在近紫外,可见区和近红外区内 都能得到稀土离子(Ⅲ )的光谱。112 f —d 跃迁光谱 4f n 向4f n -15d 的跃迁是组态间的跃迁。这种跃迁是宇称选择规则允许的,因而4f —5d 的跃迁是较强的;三价离子的吸收带一般在紫外区出现;由于5d 能级易受周围离子的配体场影响,相对于f —f 跃迁来说,谱带变宽。113 电荷跃迁光谱 稀土离子的电荷跃迁光谱,是指配体向金属发生电荷跃迁而产生的光谱,是电荷密度从配体的分子轨道向金属离子轨道进行重新分配的结果。镧系络合物能否出现电荷跃迁带取决于配体和金属离子的氧化还原性。一般在易氧化的配体 和易还原为低价离子(Sm 3+,Eu 3+ ,Te 3+,Yb 3+和Ce 4+)的络合物光谱中易见到电荷跃迁带。谱带的特点是有较强的强度和较宽的宽度。