在当今科学研究与技术应用的广阔天地中，荧光现象宛如一颗耀眼的明星，其独特的光物理特性在诸多方面起到了举足轻重的作用。深入探寻荧光背后的“发光密码”，不仅有助于我们更全面地洞察物质的微观世界，还为众多领域的创新发展提供了坚实的理论依据与技术支持。

一、荧光的本质与产生机制

荧光，作为一种特殊的光物理现象，指的是物质在受到特定波长的激发光照射后，会发射出与激发光波长不同的光。

这一过程涉及物质分子内部的电子跃迁，是一个极为复杂且精妙的过程。

当物质分子吸收激发光的能量后，其周围的电子会从基态跃迁至能量更高的第一激发态，甚至是第二激发态。

然而，处于激发态的电子能量较高，状态不稳定，它们会通过多种途径释放能量，以回归基态。

在这个过程中，首先是高能级能带上的电子以及第一激发态高能带上的电子通过系统内能量转换、振动弛豫等无辐射跃迁方式，逐步回到第一激发态最低的能带上。随后，处于第一激发态最低能带上的电子通过辐射跃迁回到基态不同能带上，在此期间，能量以光的形式释放出来，这便是我们熟知的荧光。荧光的衰减时间通常处于皮秒到微秒量级之间。

此外，还有一种特殊情形，即在第一激发态最低能带上的电子通过系统间跨越，释放能量到三线态，进而由三线态辐射跃迁回到基态不同能带上，这个过程所产生的光被称作磷光。与荧光不同的是，磷光的持续时间明显更长，其衰减时间一般可从微秒到秒量级，甚至有的能达到十几秒，乃至跨越更长的时间范围。

二、荧光测试技术的分类与应用

为了更深入地研究荧光现象，科学家们研发出了多种先进的荧光测试技术。这些技术主要分为稳态荧光测试和瞬态荧光测试两大类，它们各自具备独特的优势和应用场景。

1. 稳态荧光测试

稳态测试是利用连续光源激发样品，使样品分子不断吸收能量从基态跃迁至激发态，再由激发态返回基态，在此过程中以发光形式释放能量，产生荧光。由于光源的持续激励，发光过程呈现出连续、稳定的特点，因此被称为稳态光谱。通过对稳态光谱的分析，我们能够获取样品的丰富信息，包括内部结构、能级分布以及是否存在结构缺陷等。

稳态光谱又可进一步细分为激发光谱、发射光谱、偏振荧光、同步光谱和三维光谱等多种类型。

激发光谱

通过固定样品荧光的发射波长，扫描激发光波长，得到荧光强度与激发波长关系的谱图，从而确定能够激发样品产生荧光的最佳波长范围。

发射光谱

固定激发波长，扫描样品荧光的发射波长，得到荧光强度与发射波长关系的谱图，用于分析样品所发射荧光的波长特性和强度分布。

偏振荧光

在实验中，将激发光处理成线偏振光来激发样品。当荧光分子受到偏振光的激发后，其运动状态、与其他分子的相互作用以及所处环境的性质（如溶液的粘度、温度、浓度等）都会对荧光分子受激发后产生的偏振光的性质产生影响。因此，偏振荧光技术有利于研究物质活动的内在规律，如样品的各向异性等分析。

同步光谱

发射波长与激发波长保持固定的间隔同时扫描，用于获取样品不同的吸收与发射峰相对位置。此间隔可以是等波长(Δλ)，也可以是等能量(Δν)，为研究样品的光谱特性提供了更全面的信息。

三维光谱

以不同的激发波长激励样品，获得对应的样品的发射光谱，然后将其组合成在激发波长、发射波长和荧光强度三个坐标下的三维光谱。三维光谱能够直接反映样品被不同波长的激发光激发下的荧光发光特性，为样品的分析提供了更加直观、全面的视角。

2. 瞬态荧光测试

瞬态荧光测试则是利用脉冲光源激发样品，样品分子被瞬时光源从基态激发至激发态。在激发态的分子由于弛豫时间不同（即在激发态的停留时间不同），会在不同时刻返回基态，并以光的形式释放能量。通过获取不同时刻的发光信息，得到的时域光谱就是样品的衰减曲线，即瞬态光谱。通过对衰减曲线的拟合，我们可以得到样品分子的寿命，这对于研究分子的动力学过程具有重要意义。

瞬态光谱可以从单波长衰减曲线和时间分辨发射光谱两个方面进行研究。

衰减曲线

用脉冲光源激励样品，获取样品特征波长的荧光衰减曲线，再经过拟合，得到样品的寿命。

时间分辨光谱

用脉冲光源激励样品，获取在其发光波段内一系列不同波长处的荧光衰减曲线，通过时间切分、强度积分得到不同时间段的时间分辨光谱。时间分辨光谱能够提供更详细的分子动力学信息，帮助我们更好地理解分子的激发态过程和能量转移机制。

三、荧光测试技术的拓展与应用

以稳态、瞬态荧光为基础，结合不同的外部实验环境和方法，荧光测试技术的应用领域得到了极大的拓展。例如，通过配合高低温台、压力装置、磁体等设备，可以得到不同温度下、压力下、磁场下的荧光光谱，从而研究外界环境因素对荧光特性的影响。此外，配合显微光路系统，还可以实现微观尺度下的样品光谱或影像分析，空间分辨精度可达到1µm，为材料科学、生物学、医学等领域的研究提供了有力的工具。

在众多荧光测试设备中，景颐光电自主研发的荧光量子效率测量仪系统具有显著的优势。该系统主要用于材料（溶液、粉末、薄膜）荧光量子效率的测量，测试系统经过可溯源的光源进行定标，能够进行准确的绝对量子产率、色度测量，同时还可以实现光致发光谱的测量和记录。除了更换光源、取放样品等操作外，其他测量所需操作均可在软件界面上完成，实现了自动化测量，大大提高了测量效率和准确性。与传统荧光光谱仪相比，荧光量子效率测量仪具有体积小、使用方便等优点，为科研人员提供了一种低成本、高效率的荧光探测和量子效率测量解决方案，非常适合相关高校和科研单位选购。

荧光作为一种独特的光物理现象，蕴含着丰富的科学信息和广阔的应用前景。通过深入研究荧光的原理和测试方法，我们能够更好地理解物质的微观结构和性质，为科学研究和技术创新提供有力的支持。而景颐光电的荧光量子效率测量仪系统的出现，更是为荧光测试技术的发展和应用注入了新的活力，相信在未来的日子里，它将在众多领域发挥重要的作用。

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