ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
15
поглощения и люминесценции. При этом будет ослабляться интенсивность в
коротковолновой части спектра люминесценции (рис. 5).
Рис. 5. Искажение спектров флуоресценции в результате
реабсорбции: 1-спектр поглощения, 2 и 3 – неискаженный и
искаженный соответственно спектры флуоресценции
Эффект реабсорбции можно значительно уменьшить выбором
геометрии фронтального возбуждения образца. Используемое расположение
зависит от типа излучаемого образца и целей исследования. Для
непрозрачных твердых тел, а также растрескавшихся или
поликристаллических образцов лучше всего использовать фронтальное
возбуждение. Для слабопоглощающих растворов надежность регистрации
полезного сигнала люминесценции снижается наличием фона, который
возникает за счет рассеяния возбуждающего света, флуоресценции стенок
кювет, примесей в растворителе т.д. Так как рассеянный свет и
флуоресценция кюветы меньше при освещении под прямым углом, то данная
геометрия наиболее предпочтительна. Выбор расположения для умеренно
поглощающих растворов определяется целью исследования и величиной
ожидаемого эффекта внутреннего фильтра.
2.3.2. Факторы, искажающие форму спектра. Исправление спектров
люминесценции
Спектр люминесценции образца – это зависимость интенсивности
испускания, измеренной в квантах на единичный интервал частоты (или
волнового числа) от частоты или волнового числа. Если Q представляет
общее число квантов, выходящих из образца через единицу площади в
единицу времени, то
ν
~
ddQ
- это интенсивность при волновом числе
ν
~
, а
график
ν
~
ddQ
в зависимости от
ν
~
является истинным спектром испускания.
На практике обычно спектр изображают в относительных, а не в абсолютных
единицах.
Если монохроматор, анализирующий спектр флуоресценции,
сканируется при постоянной ширине щели и переменной чувствительности
фотоумножителя, то получаемая кривая – кажущийся или неисправленный
спектр испускания. Для определения истинного спектра на основе
16
полученной кривой следует внести поправку на три зависящие от волнового
числа величины [8]:
- квантовую эффективность фотоумножителя;
- ширину полосы, пропускаемой монохроматором;
- коэффициент пропускания монохроматора.
Сигнал с фотоумножителя
ν
~
A
при волновом числе
ν
~
,
соответствующий кажущемуся спектру испускания равен
()( )()()
ννννν
νν
~~~~~
~~
SddQLBPddQA
==
, (21)
где
ν
~
P
- относительная квантовая эффективность фотоумножителя,
ν
~
B
-
относительная ширина полосы при постоянной ширине щели
монохроматора,
ν
~
L
- доля света, проходящего через монохроматор.
Истинный спектр испускания можно вычислить из наблюдаемой
зависимости, разделив ее ординату на соответствующую величину
ν
~
S
.
ν
~
S
-
это спектральная чувствительность комбинации монохроматор –
фотоумножитель (включая оптику входной щели), которая пропорциональна
сигналу с фотоумножителя, который получался бы в случае освещения
входной щели источником с постоянным спектральным распределением.
Если имеется ряд соединений, для которых точно определен
исправленный спектр флуоресценции, то измерение неисправленных
спектров этих соединений на приборе, который надо калибровать, позволяет
вычислить спектральную чувствительность с помощью следующего
уравнения:
()
SL
SL
ddQRS
ν
ν
~
//
~
= . (22)
Здесь
()
SL
ddQ
ν
~
/ представляет собой известное спектральное
распределение одного из стандартных соединений,
SL
R
- наблюдаемую
величину. Существенно, чтобы образец не содержал других
флуоресцирующих веществ и чтобы флуоресценцию измеряли при тех же
самых условиях (температура, концентрация, тип растворителя, рН и т.д.),
для которых известны стандартные условия распределения.
Эффект реабсорбции можно учесть теоретически [9].
Рассчитаем поправочный коэффициент для учета эффекта
реабсорбции, взяв плоскопараллельный образец толщиной l, на который
нормально падает монохроматический возбуждающий пучок с
интенсивностью
0
I
(рис. 6). Рассмотрим люминесценцию элементарного слоя
малой толщины
x
∆
, перпендикулярного световому пучку и находящегося на
расстоянии x от передней поверхности образца. Так как толщина
элементарного объема мала, то эффектами реабсорбции внутри слоя
x
∆
можно пренебречь. Тогда
() ()
10ln
cdxхIxI
вл
ϕ
ε∆
=
, (23)
