固体荧光样品寻峰方法探讨

　　1　引　言

　　对于荧光材料而言,激发光谱中最强激发峰值位置和在该激发峰值下激发出来的发射光谱中发射峰值的位置是荧光材料的两项重要参数。激发光谱是在某一发射波长下,荧光强度随着激发光波长变化的曲线;发射光谱是在某一激发波长下,荧光强度随着发射光波长变化的曲线。由于多数荧光物质均存在不同的最强激发和发射峰,因此,最强激发发射光谱的峰值位置可以用于鉴别物质[1~4]。针对这两个重要的参数,液体荧光样品寻峰方法早已被提出并得到了很好的应用,甚至已固化在很多荧光光谱仪中。随着近年来白光LED、液晶显示等技术的蓬勃发展,对固体荧光材料参数测量的需求日益增多,对于这些固体材料如果仍采用液体寻峰方法来寻找最强激发发射峰值位置,从下文的分析可知,这会直接导致错误的测试结果。因此,固体荧光样品的寻峰方法有探讨的必要。

　　2　荧光光谱仪光路和常用液体寻峰方法

　　在探讨固体样品的寻峰方法前,有必要先看一下荧光光谱仪光路和常用液体样品寻峰方法。大部分荧光光谱仪器是为液体样品设计的(0/90条件)。测试液体样品的光路一般如图1所示。

　　图1中,虚线箭头为散射光和荧光,激发光穿透比色皿及其中的溶液,激发比色皿中荧光物质发出荧光。探测位于与入射光成90°的地方进行。对于图1的液体样品而言,激发发射峰峰值位置的自动寻峰功能的运行过程一般如下:

　　(1)调整发射单色仪到零级谱位置,使激发单色仪波长全波段扫描。

　　(2)在扫描得到的激发谱图中取最大值,以该点处的波长作为最强激发波长。

　　(3)设立激发单色仪波长到最强激发波长不变,使发射单色仪从最强激发波长扫描到能到达的最大波段处。

　　如果扫描得到的发射谱中有明显的最大峰值,则认为扫描成功;反之则认为失败。

　　对于上述步骤(1)中测试的结果,严格来讲,除了包含激发出的荧光之外,还包含液体的散射光,例如水的拉曼峰(假设溶剂为水)、瑞利峰、二次峰和其他杂散辐射。但对测试结果有影响的主要是拉曼峰、瑞利峰和二次峰。并且它们的位置要么固定,要么可以通过计算得出。而在其他位置上,杂散辐射很微弱,荧光信号占主体地位[5~7]。

　　对于固体而言,拉曼峰、瑞利峰已经不复存在,但固体样品的散射(漫反射光)相对于液体而言是相当强烈的,绝对强度之比可以达到2个数量级甚至更高。荧光强度相对于样品的散射光(漫反射光)而言往往比较微弱,荧光信号占从属地位。因此,用液体寻峰方法得出的将会是样品的杂散光的峰值位置,而不是荧光的峰值位置。