一、概況及發展歷史

1．原理
在吸收紫外和可見電磁輻射的過程中，分子受激躍遷至激發電子態，大多數分子將通過與其它分子的碰撞以熱的方式散發掉這部分能量，部分分子以光的形式放射出這部分能量，放射光的波長不同于所吸收輻射的波長。

后一種過程稱作光致發光。分子發光包括熒光、磷光、化學發光、生物發光和散射光譜等。基于化合物的熒光測量而建立起來的分析方法稱為分子熒光光譜法。

由光源發出的光通過切光器使其變成斷續之光，通過激發光單色器變成單色光，此光即為熒光物質的激發光。被測的熒光物質在激發光照射下所發出的熒光，經過單色器變成單色熒光后照射于光電倍增管上，由其所發生的光電流經過放大器放大輸至記錄儀。一個激發，一個發射，采用雙單色器系統，可分別測量激發光譜和熒光光譜。

2．分類
熒光光譜儀是測定材料發光性能的基本設備。 通用熒光光譜儀大致可分為3種：
(1) 基本型：在200-800 nm的紫外可見波段的穩態光譜儀。 
(2) 擴展型：覆蓋200-1700 nm波段的紫外可見-近紅外穩態光譜儀。 
(3) 綜合型：覆蓋上述兩個波段，同時可測瞬態光譜的光譜儀。

3．主要用途
（1）熒光激發光譜和熒光發射光譜； 
（2）同步熒光（波長和能量）掃描光譜；
（3）3D（Ex Em Intensity) ；
（4）Time Base和CWA(固定波長單點測量）； 
（5）熒光壽命測量，包括壽命分辨及時間分辨；
（6）計算機采集光譜數據和處理數據（Datamax和Gram32)。

4．發展歷史
*次記錄熒光現象的是16世紀西班牙的內科醫生和植物學家N.Monardes，1575年他提到在含有一種稱為“LignumNephriticum”的木頭切片的水溶液中，呈現了極為可愛的天藍色。在17世紀，Boyle（1626—1691）和Newton（1624—1727）等科學家再次觀察到熒光現象。之后熒光就引起了許多科學家的研究興趣，熒光分析方法也越來越多的被應用到生物和化學分析當中。

當然熒光分析方法的發展，與儀器應用的發展是分不開的。總體來說，熒光光譜儀自問世以來經過了三個階段的發展過程：
（1）手動式；
（2）自動掃描；
（3）微機化。

19世紀以前，熒光的觀察是靠肉眼進行的，直到1928年，才由Jette和West提出了*臺光電熒光計。光電熒光計的靈敏度是有限的，1939年Zworykin和Rajchman發明光電倍增管以后，在增加靈敏度和容許使用分辨率更高的單色器等方面，是一個非常重要的階段。1943年Dutton和Bailey提出了一種熒光光譜的手工校正步驟，1948年由Studer推出了*臺自動光譜校正裝置，到1952年才出現商品化的校正光譜儀器。 

二、主要部件及功能

熒光光譜儀主要包括光源、激發單色器、樣品池、熒光單色器及檢測器等主要部件。

1．光源
早期的熒光分光光度計，配有能發生很窄汞線的低壓汞燈。使用高壓汞燈，譜線被加寬，而且也存在高強度的連續帶。然而，一個完整的激發光譜的測定需一種能發射從可見到紫外范圍的較高強度的光輻射的燈。氙弧燈能適于此條件，因此，它是目前在熒光分光光度計中zui廣泛使用的光源。

2．單色器
單色器的作用是把光源發出的連續光譜分解成單色光，并能準確方便地“取出”所需要的某一波長的光，它是光譜儀的心臟部分。單色器主要由狹縫、色散元件和透鏡系統組成，其中色散元件是關鍵部件。色散元件是棱鏡和反射光柵或兩者的組合，它能將連續光譜色散成為單色光。

（1）棱鏡單色器
棱鏡單色器是利用不同波長的光在棱鏡內折射率不同將復合光色散為單色光的。棱鏡色散作用的大小與棱鏡制作材料及幾何形狀有關。常用的棱鏡用玻璃或石英制成。可見分光光度計可以采用玻，它適用于紫外、可見整個光譜區。

（2）光柵單色器
光柵作為色散元件具有不少*的優點。光柵可定義為一系列等寬、等距離的平行狹縫。光柵的色散原理是以光的衍射現象和干涉現象為基礎的。常用的光柵單色器為反射光柵單色器，它又分為平面反射光柵和凹面反射光柵兩種，其中zui常用的是平面反射光柵。光柵單色器的分辨率比棱鏡單色器分辨率高（可達±0.2nm），而且它可用的波長范圍也比棱鏡單色器寬，且入射光80%的能量在一級光譜中。近年來，光柵的刻制復制技術也在不斷地改進，其質量也在不斷的提高，因而其應用日益廣泛。

（3）狹縫
狹縫是單色器的重要組成部分，直接影響到分辨率。狹縫寬度越小，單色性越好，但光強度也隨之減少。

3．樣品池
熒光儀用的樣品池需用低熒光的材料制成，通常用玻璃和石英材料，形狀以方形和長方形為宜。

4．檢測器
主要有硒光電池、光電管和光電倍增管等。目前來說由于熒光的強度較弱，一般以光電倍增管作檢測器。選擇光電倍增管要考慮響應波長、靈敏度和噪聲水平等。藍敏管對蛋白質、核酸的測量適用，而紅敏管則適用于熒光染料檢測。

三、應用

目前熒光分析法已經發展成為一種重要且有效的光譜化學分析手段。在我國，50年代初期僅有極少數的分析化學工作者從事熒光分析方面的研究工作，但到了70年代后期，熒光分析法已引起國內分析界的廣泛重視，在全國眾多的分析化學工作者中，已逐步形成一支從事這一領域工作的隊伍。

1. 熒光分析特點
（1）熒光分析的主要特點是靈敏度高、選擇性好，熒光分析的靈敏度要比吸收光譜測量高2-3個數量級。分光光度法通常在 10-7 級 ，而熒光的靈敏度達10-9。

（2）強選擇性強，熒光物質具有兩種特征光譜：激發光譜和吸收光譜，相對于分光光度法單一的吸收光譜來說，熒光光譜可根據激發光譜和發射光譜來鑒定物質。 

（3）信息量豐富，能提供熒光物質的多種參數。 

（4）但是熒光分析方法也有其不足之處：①很多物質本身不發熒光；②熒光的產生與化合物結構的關系不明確；③干擾因素多，光分解、氧淬滅、易污染。 

2. 主要應用
（1）在生物領域的應用

該領域主要用于臨床測定生物樣品中某些成分的含量，生物技術及免疫技術的分析等，如脫氧核糖和脫氧核糖核酸的含量測定、DNA、抗體、抗原等各方面的研究。在此領域中主要時利用各種熒光探針進行分析檢測，主要分為生物納米熒光探針和生物非納米熒光探針。

其中納米技術的興起，打開了熒光分析的又一個新的領域。由于納米材料具有很好的熒光性，寬激發，窄發射等優良的光譜特點，使其成為熒光分析中的重要的研究對象，引起了研究者的興趣。

（2）在食品領域的應用

該領域主要用于食品中礦物質及金屬元素、氨基酸、維生素、菌類污染、添加劑、防腐劑、食品包裝有害物質、農藥殘留等的分析檢測。特別是與HPLC、TLC、FIA等技術的結合可以更好的達到食品中各種物質的檢測效果。

目前我國食品標準日趨化，對于食品分析的要求也越來越趨向于靈敏和微量化。熒光分析正可以滿足這方面的分析要求。

（3）在藥物分析中的應用

藥物分析領域可以利用熒光分析進行藥物的有效成分鑒定、藥物代謝動力學研究、臨床藥理藥效分析等。

藥物熒光分析可以分為三類：直接熒光分析、間接熒光分析和納米熒光分析。
常規熒光分析法zui早被應用于分析抗瘧疾藥物奎寧，隨著熒光分析法的發展，其應用范圍日益擴大，目前被廣泛用于抗菌素藥物、止痛藥、鎮靜劑、止血藥等的分析。

（4）在環境分析中的應用

該領域主要利用熒光分析檢測環境中的物質的含量，主要是對水體、礦石和土壤進行檢測。隨著有機化工、石油化工、醫藥工業的發展, 以及農藥( 殺蟲劑、除草劑等) 的大量使用, 有機化合物對環境的危害和污染日益嚴重。

目前被列入有機污染物監測國家標準方法中的熒光分析法有；冷原子熒光法對有機汞的測定；乙酰化濾紙層析熒光分光光度法對大氣飄塵和水體中苯并( a) 芘的測定；酚類 、木質磺酸酯、多環芳烴( 芘、螢、蒽) [ PASH]的熒光分析法測定等。

四、儀器發展方向

近年來，發展了各種新型熒光分析技術，如激光誘導熒光法、同步熒光法、導數熒光法、熒光探針法、光化學熒光法、時間分辨熒光法、三維熒光法、偏振熒光法、熒光免疫測定法、熒光成像技術、熒光光纖傳感器等。

這些技術的應用加速了各種新型熒光分析儀器的研制，使熒光分析不斷朝著、痕量、微觀和自動化方向發展。

隨著科技的發展，激光，微機，電子學等新技術的引進，使熒光光譜儀在理論及實際應用上都得到了快速的發展，主要發展方向如下：

（1）分辨率提高；
（2）掃描速度加快；
（3）多功能，可同機進行熒光、磷光和化學發光測量；利用光纖傳感的平板掃描儀附件還可進行薄層色譜分離斑點的掃描測定等；

（4）促使應用技術的擴展：
①時間分辨(相分辨)
②熒光偏振(熒光免疫)
③同步熒光
④三維熒光
⑤熒光光纖化學傳感器等分析新方法相繼出現，10-6S級熒光壽命的測定。

（5）緊湊型，便捷型。