Abszorpciós fotometria Fluoreszcencia spektroszkópia. Huber Tamás PTE ÁOK Biofizikai Intézet 2010. október 19. A fény A fény x B hullámhossz E x elektromos térerısség- vektor Az elektromos és a mágneses térerısség vektorai merılegesek egymásra, valamint a haladási irányra! Transzverzális hullám A fény kettıs természete: Hullám (terjedéskor) • Elhajlás (diffrakció) • Interferencia • Polarizáció Részecske (kölcsönhatáskor) • Fotoeffektus • Compton-effektus Sir Isaac Newton (1642–1727) vonalas (atomok (magas hımérséklető, ritka gázok)) széles hullámhossz tartományokat nulla intenzitás jellemez a spektrumvonalak pozíciói a fényt kibocsátó kémiai elemre jellemzıek (kémiai összetevık, koncentráció) sávos (molekulák) sok, egymáshoz közeli vonal megjelenésük a molekula forgásával, illetve a molekulát alkotó atomok vibrációival (rezgéseivel) kapcsolatos folytonos (hevített anyagok) a folytonos spektrumban minden hullámhossz képviselve van, és a szomszédos hullámhosszak intenzitásai folytonosan kapcsolódnak egymáshoz, vagyis a spektrumban nincsenek ugrásszerő intenzitásváltozások A spektrumok megjelenési formái Emissziós (kibocsátási) illetve abszorpciós (elnyelési) színképek
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Abszorpciós fotometria
Fluoreszcencia spektroszkópia.
Huber Tamás
PTE ÁOK Biofizikai Intézet2010. október 19.
A fény
A fény
x
B
hullámhosszE
x
elektromos térerısség-
vektor
Az elektromos és a mágneses térerısség vektorai
merılegesek egymásra, valamint a haladási irányra! Transzverzális
� vonalas (atomok (magas hımérséklető, ritka gázok))széles hullámhossz tartományokat nulla intenzitás jellemeza spektrumvonalak pozíciói a fényt kibocsátó kémiai elemre jellemzıek (kémiai összetevık, koncentráció)
�sávos (molekulák)sok, egymáshoz közeli vonalmegjelenésük a molekula forgásával, illetve a molekulát alkotóatomok vibrációival (rezgéseivel) kapcsolatos
� folytonos (hevített anyagok)a folytonos spektrumban minden hullámhossz képviselve van, és a szomszédos hullámhosszak intenzitásai folytonosan kapcsolódnak egymáshoz, vagyis a spektrumban nincsenek ugrásszerőintenzitásváltozások
A spektrumok megjelenési formái
Emissziós (kibocsátási) illetve abszorpciós (elnyelési) színképek
Magas
hımérsékleten izzó
szilárd és
folyékony anyagok
Izzó gázok
emissziós
spektruma
Izzó gázok
abszorpciós
spektruma
http://astro-canada.ca/_en/a3300.html
Joseph von Fraunhofer
(1787–1826)
Sötét vonalak a Nap spektrumában, amelyeket a
szoláris kromoszférában lévı elemeknek
a Nap forró belsejérıl kibocsátott látható sugárzás
bizonyos hullámhosszain történı abszorpciója okoz.
Néhány elem vonalas (emissziós) spektruma
Ar
He
Ne
A spektrum• Egy hullám, például elektromágneses hullám felhasadása
alkotó frekvenciáira.
• Egy intenzitás-jellegő mennyiség ábrázolva egy energia-
Lumineszcencia: a fényt kibocsátó rendszer nem a magas hımérséklet miatt világít („hideg emisszió”).Molekulákból vagy ionokból: molekuláris lumineszcencia.
Alapjelenségeit a Jablonski-féle séma szerint értelmezzük.
Az energiaszintek Az energiaszintek felhasadnak:felhasadnak:VibrVibráácicióóssszintekre szintekre (atommagok rezg(atommagok rezgıımozgmozgáása)sa)Ezek tovEzek továább bb rotrotáácicióós s szintekre szintekre (atommagok (atommagok tengely ktengely köörrüüli li forgforgáássáábbóól)l)
A rendszer többféle úton adhatja le az energiát fény formájában:
a. FluoreszcenciaAz elektron a termikus relaxáció után egy lépésben tér vissza azalapállapotbaLecsengése: nanoszekundumos (10-9) nagyságrendő
b. FoszforeszcenciaS1 állapotú molekula sugárzás nélküli átmenettel T1 triplettállapotba kerül ebbıl sugárzási energia kibocsátásával kerül S0 alapállapotba (tiltott spin átmenet miatt kisebb valószínőséggel)Lecsengése: 10-6-10 s
c. Késleltetett fluoreszcenciaT1 állapotból termikus gerjesztéssel S1 állapotba, majd onnan S0-ba(„magas hımérséklető foszforeszcencia”)
Az S1-S0 átmenet
A lumineszkA lumineszkáállóó anyagot jellemzi:anyagot jellemzi:
AbszorpciAbszorpcióóss--, fluoreszcencia, fluoreszcencia--, , foszforeszcenciafoszforeszcencia gerjesztgerjesztéési si éés s emissziemisszióós spektrumas spektruma
A kisugárzott fény teljesítménysőrőségének hullámhossztól valófüggését kifejezı függvény:
∆∆∆∆JE / ∆λ (λ)∆λ (λ)∆λ (λ)∆λ (λ)
Azt a sugárzási intenzitást jelöli, mely egy adott hullámhossz ∆λ∆λ∆λ∆λkörnyezetében mérhetı.A ∆λ∆λ∆λ∆λ intervallumot a rés szélessége határozza meg.
Fluoreszcencia emissziós spektrum
Az elsı szingulett gerjesztett állapot legalsó vibrációs szintjérıl az alapállapot valamely vibrációs szintjére való átmenetkor keletkezik.
Információt ad az alapállapot vibrációs szintrendszerérıl.
Foszforeszcencia emissziós spektrum
Az elsı triplett gerjesztett állapotból a szingulett állapotba valóátalakuláskor keletkezik.
Szobahımérsékleten csak kristályos anyagokon (oldatban: kioltók pl. O2) figyelhetı meg.
A fluoreszcencia sávhoz képest a vörös felé eltoldódott.
Gerjesztési spektrumo Egy rögzített emissziós hullámhosszon detektálunk.o Az intenzitást a gerjesztési hullámhossz függvényében mérjük.o Függvényalakja az abszorpciós spektruméval egyezik meg, de
csak az adott hullámhosszon emittáló komponensre jellemzı.
Stokes-eltolódás A mérés alapelvei
Legfontosabb probléma: a gerjesztı fény és az általa okozott lumineszcencia fény elkülönítése
I. Fluoreszcencia mérésénél:A gerjesztési és észlelési irányok célszerő megválasztásaHárom elrendezés
1. Az észlelés iránya merıleges a gerjesztés irányára
2. Az gerjesztés és az észlelés iránya „párhuzamos”
A minta elülsı oldaláról kilépıfluoreszcenciát érzékeljük
3. A minta gerjesztéssel ellenkezıirányú, hátsó oldaláról detektálunk
!! Fényszőrık, monokromátorok!!
II. Foszforeszcencia mérésénélA gerjesztı fény a foszforeszcenciafénytıl idıben elkülönüljönAz intenzitás idıbeli változása is mérhetı legyenFoszforoszkóp alkalmazása:A mintát gerjesztés után optikai ernyıvel eltakarjuk Ekkor juthat a detektorhoz az emittált fény
Az az idı, amely a gerjesztés befejezése és a megfigyelés kezdete között eltelik: függ a forgási sebességtılfügg a nyílások számától
Gyakorlatilag elérhetı legrövidebb idı: 10-5 s nagyságrendőMindig alacsony hımérsékleten kell mérni
A forgó átlátszatlan henger résén a gerjesztı fény áthatol, de a foszforeszcencia a henger falán nem jut át
Negyedfordulat után a gerjesztıfény útja záródik el, a foszforeszcencia a detektorhoz jut a henger másik részén