Измерение квантового выхода флуоресценции

Определение абсолютных квантовых выходов флуоресценции представляет собой довольно трудную задачу. Оно требует измерения поглощенных и испускаемых квантов во всей области частот с поправками на рассеянный свет, повторное поглощение и на эффекты преломления. На практике часто используют растворы веществ с известным квантовым выходом флуоресценции. Измеряют интенсивность флуоресценции известного и исследуемого раствора в совершенно идентичных условиях как функцию частоты. Строят кривые зависимости относительного числа излученных квантов от частоты. Площади под этими кривыми пропорциональны квантовому выходу флуоресценции. Зная соответствующее значение квантового выхода для стандарта, определяют величину квантового выхода флуоресценции исследуемого соединения. [c.62]

Определение абсолютных квантовых выходов флуоресценции представляет собой трудную задачу. Оно требует измерения поглощенных и испускаемых квантов во всей области частот с поправками на рассеянный свет, повторное поглощение и на эффекты прелом- ления. На практике часто используют растворы веществ с известным квантовым выходом флуоресценции и определяют квантовые выходы флуоресценции исследуемых соединений по отношению к известным со- [c.158]

Л. ИЗМЕРЕНИЕ КВАНТОВОГО ВЫХОДА ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ [c.246]

Измерение квантовых выходов флуоресценции и фосфоресценции [c.158]

Люминесцентный метод характеризуется исключительно ВЫСОКОЙ чувствительностью и специфичностью. Для веществ с высоким коэффициентом экстинкции (е 10 ) и большим квантовым выходом флуоресценции (около 1) можно обнаружить до 10 ° М этих веществ, Поскольку часто спектры флуоресценции растворов органических веществ представляют собой размытые широкие полосы, то для увеличения информации, получаемой из спектров флуоресценции, проводят измерения в парах. В этом случае спектры имеют определенную структуру, т. е. содержат узкие характерные полосы. [c.161]

В этом случае график Штерна — Фольмера (зависимость 1//иа.г от [М]) будет иметь в точке пересечения значение (1-ЬА1/Л)/ погл и производную ikq[N. ]/A)[ j,onu поэтому kq/A нельзя определить без измерения / эл и /погл. Однако необходимо знать только отношение /изл//погл, а не абсолютные значения интенсивностей. Следует заметить, что если энергетические спектры возбуждения и излучения не идентичны, то необходимо измерять отношение потоков квантов, а не отношение потоков энергии. Отношение /изл//погл есть квантовый выход ф1 процесса люминесценции (фг — квантовый выход флуоресценции, фр — квантовый выход фосфоресценции), поэтому значение модифицированной кривой Штерна — Фольмера 1/ф —[М] в точке пересечения будет определять отношение скоростей радиационных и безызлучательных процессов. Следовательно, в идеальном случае можно определить скорость внутренней и интеркомбинационной конверсии в люминесцирующей системе. [c.88]

Измерение квантового выхода флуоресценции [c.158]

Спектрофлуориметры используются для выбора условий определения и изучения влияния мешающих веществ, а также для выполнения серийных анализов. В последнем случае для повышения точности результаты следует сравнивать с результатами, полученными на том же приборе для стандартных растворов. Часто спектры, полученные на разных приборах, отличны друг от друга прежде всего вследствие изменения длины волны излучения источника, абсолютной чувствительности детектора и эффективности монохроматоров. Наблюдаемые спектры представляют некую комбинацию спектральных свойств вещества и ложных сигналов, даваемых прибором. Такие отклонения особенно существенны при измерении квантового выхода флуоресценции. [c.157]

Методика состоит в определении относительной интенсивности флуоресценции либо в глицерине при различных температурах (рис. 106), либо в другой вязкой низкомолекулярной жидкости при одной температуре во всех случаях вязкость среды определяется обычными методами. Если построить график зависимости величины обратной интенсивности флуоресценции от Т/ц, то наклон полученной прямой дает величину Ь, а отсекаемый отрезок — / ,. Для полимерных систем значение локальной вязкости т] получают измерением квантового выхода флуоресценции (см. [17]). Если же изучаются изменения локальной вязкости, достаточно определить относительную интенсивность (и, следовательно, относительное значение фототока). Для исследования процессов тушения достаточно знать константы тушения Штерна — Фольмера. Поэтому величину (Q) получают из наклона прямой зависимости /о//<г от Q. [c.180]

Расчет элементарных констант скоростей фотохимических реакций. Измерение квантовых выходов фотохимических реакций наряду с изучением тушения флуоресценции может быть использовано для расчета элементарных констант скоростей фотохимических процессов и выяснения механизма их протекания. В качестве примера рассмотрим реакцию, протекающую по схеме [c.137]

Абсолютные значения квантовых выходов флуоресценции или фосфоресценции можно рассчитывать по данным измерений в одних и тех же произвольных единицах интенсивности поглощаемого и испускаемого света. Должны быть сделаны поправки на различия в пространственном и спектральном распределениях возбуждающего света и испускаемого излучения, необходимо также знать кривую спектральной чувствительности фотоприемника. Направленный возбуждающий пучок можно рассеять для сравнения с изотропным испускаемым излучением с помощью матовой поверхности или, лучше, с помощью белкового раствора, рассеивающую силу которого можно рассчитать. Процедура коррекции спектрального распределения испускаемого излучения может быть упрощена. Для этого испускаемое излучение образца и рассеянный возбуждающий свет надо последовательно направить на подходящее флуоресцирующее вещество, которое преобразует все падающее излучение в свой собственный спектр флуоресценции с постоянным [c.192]

Интенсивность флуоресценции однокомпонентного раствора постоянной концентрации пропорциональна величине IoЩf Поэтому, если интенсивность возбуждающего света (/о) остается постоянной при изменении длины волны возбуждения, интенсивность флуоресценции будет пропорциональна произведению еср/. График зависимости еф/ от длины волны или частоты возбуждающего света называется истинным спектром возбуждения флуоресценции. Для большинства веществ в растворах квантовый выход флуоресценции (ф/) не зависит от частоты возбуждающего света (закон Вавилова). Таким образом, истинный спектр возбуждения флуоресценции разбавленного раствора, содержащего одно поглощающее вещество, будет пропорционален коэффициенту поглощения, т. е. он является просто спектром поглощения этого вещества. Следовательно, с помощью спектрофлуориметрии можно измерять спектры поглощения флуоресцирующих веществ при концентрациях, гораздо ниже тех, которые требуются для измерения спектров поглощения с помощью спектрофотометра. Очень важным преимуществом спектрофлуориметрии является то, что возбуждая смесь веществ, одно из которых флуоресцирует, можно получить спектр его поглощения, регистрируя флуоресценцию. [c.154]

Вещество, добавленное в реакционную смесь, может взаимодействовать с возбужденной молекулой, дезактивируя ее. Это называется тушением, а константу скорости реакции тушения можно определить путем измерения зависимости квантового выхода флуоресценции от концентрации тушителя. Согласно следующим механизмам, молекула в синглет-ном состоянии Sq или поглощает фотон, и синглетное возбужденное состояние S] флуоресцирует, или тушится добавленной молекулой Q, или дезактивируется в безызлучательном процессе [c.552]

Показав с помощью ИК-спектроскопии наличие ВВС у этих со единений, авторы отмечают, что квантовые выходы флуоресценции у них значительно ниже, чем у мета- и пара-изомеров. На основании проведенных измерений вычислены константы скоростей всех про--цессов дезактивации возбужденного состояния. Большая часть энергии фотовозбуждения термически рассеивается в пределах син-глетной системы. Снижение квантового выхода у соединений с ВВС в ряду 2Я-бензотриазолов — очень редкий пример такого влияния водородной связи. Обычно ВВС значительно усиливает флуоресценцию. [c.113]

В табл. 25 приведены квантовые выходы флуоресценции ряда веществ в разных растворителях. Некоторые из этих веществ можно использовать вместо бисульфата хинина в качестве стандартного вещества. Довольно доступным является антрацен, который можно легко очистить зонной плавкой. Паркер и Рис [158] исследовали некоторые другие вещества в качестве стандартов для флуоресцентных измерений. Щелочные растворы эозина непригодны из-за их быстрого разложения. Сильнощелочные растворы флуоресцеина разлагаются медленно, а слабощелочные растворы (pH 9,6 в карбонат-бикарбонатном [c.250]

Относительные квантовые выходы флуоресценции можно определить более точно, чем абсолютные величины, и, таким образом, если известны относительные значения, их можно коррелировать с известными абсолютными значениями и в конце концов исправлять последние, где возможно. Особенно необходимо исправлять абсолютные значения квантового выхода в случае, если вещество имеет кажущийся выход флуоресценции (измеренный по имеющемуся стандарту) значительно больше единицы. Хотя значения, измеренные для некоторых веществ при тех же условиях, сильно варьируют (табл. 25), маловероятно, что среднее значение для большинства измеренных соединений (например, бисульфата хинина или антрацена) имеет ошибку более 10%. Максимальное значение квантового выхода флуоресценции имеют 9,10-дифенилантрацен (0,76—1,0), щелочной раствор флуоресцеина (0,79—0,92) и перилен (0,87—0,98). Косвенным подтверждением таких высоких значений служат низкие выходы образования триплетов (см. разделы IV, А, 4—6). Например, низкий выход образования триплетов перилена соответствует его высокому квантовому выходу флуоресценции. [c.253]

Оценка квантового выхода флуоресценции формальдегида при атмосферном давлении дает значение 10 . Флуоресценция формальдегида в воздухе возбуждалась лазером на красителях с удвоением частоты (>. = 324 нм), причем интенсивность флуоресценции изменялась линейно в зависимости от концентрации формальдегида в интервале 1 —10 ч. на млн. [90]. Было установлено, что можно легко и точно определить концентрацию порядка 500 ч. на млрд. При этом мешающее влияние N0-2, ЗОг и других альдегидов при обычных их концентрациях было незначительным и его, вероятно, можно распознать даже при высоких концентрациях, проводя измерения спектров возбуждения. [c.579]

Для молекул с квантовым выходом флуоресценции, не равным нулю, может быть использован метод определения e j,, основанный на измерении падения интенсивности флуоресценции. Оптическая плотность фотохромного слоя вне области активации [c.200]

Часто перед окном фотоэлемента помещают раствор вещества (эритрозин, сульфородамин, родамин и т. п.), сохраняющего квантовый выход флуоресценции в широком интервале длин волн. Для измерения интенсивности света удобными оказываются химические актинометры. При использовании химических актинометров интенсивность света источника определяется по химическому действию излучения на вещество с заранее известным квантовым выходом. [c.145]

Рассмотренные в разделах 5.1.1 и 5.1.2 соотношения позволяют исходя из измеренных квантовых выходов и и времен жизни флуоресценции и фосфоресценции вычислять излучательные времена жизни состояний 5 и Г) и константы скоростей безызлучательных переходов с этих состояний. [c.115]

Выход флуоресценции показывает величину происходящих в молекуле энергетических потерь. Для одного и того же вещества он зависит от ряда причин растворителя, температуры, концентрации флуоресцирующего вещества, присутствия посторонних примесей и др. Выход флуоресценции различных веществ, находящихся в одинаковых условиях, колеблется в широких пределах например, квантовый выход флуоресценции флуоресцеина в водном растворе около 0,8, родамина 5Ж — 0,5, родамина С — 0,25, акридинового оранжевого — 0,08, а метиленового голубого — менее 0,01 [19]. Прямое определение выхода флуоресценции представляет собой сложную задачу, но описаны способы относительных измерений, позволяющие находить его путем сопоставления исследуемого вещества с таким, выход флуоресценции которого установлен достаточно хорошо [37]. [c.39]

Время жизни т можно определить по результатам измерения временных характеристик процесса флуоресценции. Если, кроме того, измерен квантовый выход процесса, то время жизни спонтанного испускания Тсп можно найти из уравнения (39). В случае достаточной населенности уровня 1 (при температуре эксперимента) по данным измерения поглощения можно определить сечение перехода о на данной частоте ш. Действительно, результаты измерения поглощения позволяют определить коэффициент поглощения а (со), с помощью которого при известных значениях населенности уровней достаточно легко вычислить сечение перехода о(ю) [уравнение (21)]. Значения населенности уровней для заданной концентрации атомов в свою очередь можно найти по уравнению (10). При недостаточной населенности уровня 1 наблюдение перехода в поглощении затруднительно. В таком случае определять сечение перехода ст удобнее с помощью исследования флуоресценции. Из уравнений (26) и (19) находим [c.23]

Измерение квантового выхода флуоресценции. Определение абсолютных квантовых выходов флуоресценции представляет собой трудную задачу. Оно требует измерения поглощенных и испускаемых квантов во всей области частот с поправками на рассеянный свет, повторное поглощение и на эффекты преломления. На практике часто используют растворы веществ с известным квантовым выходом флуоресценции и определяют квантовые выходы флуоресценции исследуемых соединений по отношению к известным соединениям. Необходимо работать с очень разбавленными растворами, когда избыточным поглощением возбуждающего света и самопо- [c.68]

При измерении квантовых выходов флуоресценции относительно стандартного вещества необходимо избегать ошибок за счет эффектов внутреннего фильтра, немонохроматичности возбуждающего света, флуоресценции кювет, тушения кислородом и фоторазложения. Ошибку, обусловленную первым фактором, легко устранить, используя достаточно разбавленные растворы. Если возбуждающий свет не монохроматичен, то, поскольку сравниваемые вещества не всегда имеют одинаковую разницу в поглощении двух [c.69]

Наиболее широко распространены флуориметрическпе методы, основанные на измерении флуоресценции. При поглощении ультрафиолетового или видимого излучения молекулы переходят в электронно-возбужденное состояние. Полученная энергия может полностью переходить в энергию теплового движения, а может с определенной вероятностью (квантовым выходом) испускаться в виде рассеянного электромагнитного излучения, как правило, с частотой, меньшей частоты возбуждающего излучения. Это рассеянное излучение называют флуоресценцией. Его интенсивность можно измерить с высокой чувствительностью в любом направлении, даже отличающемся от направления пучка возбуждающего излучения, лучше всего в перпендикулярном ему направлении. При использовании достаточно чувствительных фотоэлектронных умножителей это позволяет регистрировать концентрации флуорофоров, практически недоступные спектрофотометрическому методу. Для веществ с достаточно высоким квантовым выходом флуоресценции удается регистрировать концентрации флуорофора порядка 10" о М и ниже. [c.252]

При измерении квантовых выходов флуоресценции относительно стандартного вещества возможны ошибки за счет эффектов внутреннего фильтра (реабсорбция), немонохроматичности возбуждающего света, флуоресценции кювет, тушения кислородом и фоторазложения. Ошибку, обусловленную первым фактором, легко устранить, используя достаточно разбавленные растворы. Для предотвращения немонохроматичности следует проверять чистоту возбуждающего света. Во избежание ошибки при измерении оптической плотности следует по возможности измерять оптическую плотность раствора пучком света того же спектрального состава, что и при возбуждении флуоресценции. Необходимо проводить дополнительные измерения для учета флуоресценции растворителя, стенок кюветы. Для этого при исследовании растворов необходимо измерить в тех же условиях спектр флуоресценции растворителя. Спектр, полученный при измерении флуоресценции растворителя, вычитается из спектра, полученного при измерении раствора, до его исправления. [c.160]

Пример. Согласно последним измерениям квантовый выход флуоресценции раствора флуоресцеина в воде очень близок к единице, т. е. практически на каждый поглощенный квант возбуждающего света испускается один квант света люмипесценции. Длина волны максимума в спектре флуоресценции флуоресцеина равна А,д=515 ммк. Если возбуждение производится светом с 1==366 ммк (ртутная лампа с черным светофильтром), то. энергетический выход будет равен [c.80]

При измерении квантовых выходов флуоресценции необходимо принимать меры предосторожности во избежание ошибок за счет реабсорбции, тушения кислородом, немонохроматичности возбуждающего света и фотохимических реакций [1126]. [c.640]

АНС — флуоресцентный зонд, нековалентно связывающийся с белками и неполярными областями мембран. При связывании АНС с бе,л-ками или мембранами его флуоресценция значительно возрастает, так как квантовый выход флуоресценции АНС зависит от полярности его окружения и увеличивается в гидрофобных средах. Максимум возбуждения АНС — 360 нм, максимум флуоресценции — 460—480 нм (в зависимости от полярности микроокружения). При работе с препаратами СР измерение флуоресценции проводят в среде, содержащей 100 мМ КС1, 0,5 мМ ЭГТА и 50 мМ имидазол, pH 7,0. Концентрация белка СР в кювете — 0,3—0,5 мг/мл, концентрация АНС — от 5 до 75 мкМ (в зависимости от чувствительности прибора и поставленной задачи). [c.366]

Измерение фотолюминесценции — это чувствительный и гибкий метод химического анализа. Поэтому, выбирая метод анализа для измерения квантовых выходов или идентификации продуктов фотохимической реакции, следует обсудить и возможность применения фотолюминесценции. Часто при помощи прямых измерений флуоресценции удается следить за расходом исходного реагента или накоплением продукта (например, карба-зола из дифениламина [131]). В некоторых системах перед идентификацией необходимо провести разделение смеси продуктов, и если можно вызвать их флуоресценцию или фосфоресценцию, то фотолюминесценцию можно использовать для определения малых количеств веществ, которые могут быть разделены при помощи, например, тонкослойной или газовой хроматографии. Такие измерения представляют собой, по сути дела, аналитическое применение флуоресценции и фосфоресценции и рассматриваются в гл. V. В данном разделе мы обсудим некоторые специфические применения фотолюминесценции в фотохимических исследованиях. [c.367]

В предыдущем параграфе мы показали, как кинетические данные и измерения квантовых выходов можно использовать для оценки величины вклада тех или иных фотохимических процессов (4.10) — (4.17). Однако особенность стационарных кинетических расчетов состоит в том, что они определяют выражения лишь для отношения констант скорости например, выражения интенсивностей или квантовых выходов в уравнениях (4.6), (4.9), (4.18) и (4.19) всюду включают отнощения констант скорости к коэффициенту А Эйнщтейна для скорости спонтанной эмиссии. Абсолютные значения констант скорости могут быть часто определены из сравнения кинетических данных, полученных в стационарных условиях, с их значениями, полученными в нестационарных условиях. В рассматриваемом нами случае нестационарные измерения часто состоят в измерении времени жизни флуоресценции (т() и фосфоресценции [c.89]

Подобным образом можно определить также квантовые выходы флуоресценции, интеркомбинационного перехода, сенсибилизации (отношение числа молекул продукта, образующихся из акцепторов энергии, к числу квантов, поглощаемых донорами энергии) и т. л. Специальная аппаратура для измерения квантовых выходов и скоростей фотохимических реакций описана в статье [18]. Наиболее широкое распространение получили указанные ниже актииометрические вещества. [c.374]

Конструкция и свойства зонда зависят не только от параметров объекта, на измерение которых он настроен, но и от типа прибора, в паре с которым он работает. Наибольшее распространение получили флуоресцентные зонды для стационарной флуорнметрин и флуоресцентной микроскопии. По принципу передачи информации такие зонды следует поделить на три группы флуоресцентные метки, интенсометрнческие зонды и рацнометрическне зонды. Флуоресцентные метки (рис. 1а) информируют только о местоположении объекта исследования, о его количестве и/нли о его геометрических размерах. В этой связи к ним предъявляют лишь одно важное требование они должны как можно ярче светиться при контакте с объектом. Яркость свечения определяется высокими значениями молярного коэффициента поглощения и квантового выхода флуоресценции. [c.385]

В гл. И было кратко обсуждено тушение флуоресценции растворенным кислородом, а примеры этого тушения приведены в гл. V. Обычные растворители, насыш,енные воздухом, содержат около 10 М кислорода. Степень тушения флуоресценции этим кислородом варьирует от 1% для соединений, имеюших сильную первую полосу поглощения и низкий квантовый выход флуоресценции, до 95% для веществ с долгоживущей флуоресценцией. Тушение кислородом фосфоресценции и замедленной флуоресценции намного больше, поэтому необходимы специальные предосторожности, описанные в разделе III, И, 2. Тушение флуоресценции кислородом можно легко предотвратить, пропуская в раствор перед измерением азот из баллона (содержание кислорода менее 10 %). В большинстве случаев достаточно закрыть кювету плотной крышкой со стеклянной трубкой для ввода газа. Для более сильного обескислороживания кювету надо закрывать стеклянной пробкой с вводной трубкой. Для присоединения кюветы к баллону с газом лучше всего использовать шланг из полиэтилена или гибкую металлическую трубку, а не резиновые шланги. Если проводятся точные измерения и если процесс откачивания занимает значительное время, газ необходимо заранее насыщать парами растворителя для предотвращения потерь за счет испарения. [c.224]

В присутствии значительно больших концентраций второго лю-минесцирующего вещества (см. гл. V). С другой стороны, степень чистоты вешеств, используемых для исследования люминесценции, должна быть очень высокой, по крайней мере по отношению к некоторым классам примесей. Так, при определении спектра испускания быстрой флуоресценции соединения, имеющего малый квантовый выход флуоресценции и малый коэффициент погашения при длине волны возбуждающего света, присутствие 0,1% примеси, имеющей большой квантовый выход флуоресценции и высокий коэффициент погашения, может полностью исказить результаты. Аналогичные рассуждения применимы и к определению испускания фосфоресценции в твердом растворе нри низкой температуре. Поэтому желательно проверять чистоту путем измерения спектра флуоресценции при нескольких длинах волн возбуждения. Если при этом наблюдается изменение формы спектра, то можно предполагать присутствие второго флуоресцирующего вещества. К вновь появляющимся полосам флуоресценции также нужно относиться осторожно и тщательно проверять, не обусловлены ли они примесями. [c.271]

Принс [22] полагает, что квантовый выход флуоресценции хлорофилла а в этаноле при возбзгждении синим светом меньше, чем при возбуждении красным светом это, повидимому, указывает на то, что конверсия молекул хлорофилла из состояния В в состояние У происходит не во всех случах, может быть, по причине фотохимической реакции части молекул с растворителем (см. стр. 165). Однако этот вывод нуждается в подтверждении. Дэттон, Мэннинг и Дэггар [62], изучая ацетоновые растворы хлорофиллов а ти Ь, нашли одинаковые выходы флуоресценции при возбуждении фиолетовым (436 мц) или желтым (578 мц) светом. Несколько позднее Ливингстон с сотрудниками [85] произвели измерения относительного выхода флуоресценции хлорофилла, возбуждаемого линиями ртути 435,8 и 577—579 и узкими полосами с максимумами у 645 и 681 мц (выделенными при помощи интерференционных фильтров). Полученные ими результаты сведены в табл. 26. [c.160]

Максимальная чувствительность измерения достигается в случае, когда флуоресцирующие продукты образуются в ходе реакции. Поскольку исходные реагенты не флуоресцируют, чувствительность измерения определяется нтенсивностью поглощения возбуждающего света и квантовым выходом флуоресценции продуктов реакции и при использовании современных фотоэлектрических приборов составляет Ю — Ю- о М. [c.42]

Вследствие высокого квантового выхода фотодетекторов в видимой и ультрафиолетовой областях спектра и стопроцентного квантового выхода флуоресценции для молекулярных газов при низких давлениях спектроскопия возбуждения несомненно является наиболее чувствительным методом измерения спектров поглощения. Чувствительност можно даже еще увеличить, если лазерную флуоресценцию сочетать с внутрирезонаторньш пО глощением, используя увеличение мощности излучения внутри лазерного резонатора. Другой способ повышения чувствительности— это установка образца внутри внешнего резонатора, согласованного с волновым фронтом внешнего пучка лазерного излучения и подстроенного к соответствующей частоте. Внутри этого резонатора поле излучения может на два порядка быть интенсивнее, чем снаружи. Метод измерения спектров поглощения с помощью спектров возбуждения нашел уже широкое [c.251]