蛍光分光法とは何ですか?

ポール・ヘイニー 2023 年 5 月 3 日

蛍光分光法は、サンプルの組成を決定する方法です。 電磁放射線でサンプルを励起し、特徴的な放射線を放射させます。 これは、サンプルの組成を分析する非破壊的な方法です。 蛍光分光法を実行するために使用される機器は、蛍光光度計として知られています。 最も一般的には、サンプルは紫外光を使用して励起され、放出される光は可視スペクトルになります。 X 線蛍光計は元素分析にも使用されます。 蛍光分光法は、生化学、医療、水質などの多くの分野で使用されています。

蛍光は、物質が放射線を吸収して再放出するプロセスです。 分子は、殻内の電子の位置と振動状態によって決まるさまざまなエネルギーレベルを持っています。 分子が電磁放射の光子を吸収して励起されると、分子はより高いエネルギー状態にジャンプしてこのエネルギーを一時的に蓄え、電子は原子核から離れた殻に移動します。 電子と原子核の間の電気的引力により、電子はすぐに低いエネルギー状態に戻り、エネルギーが光子として放出されます。 これらの放出された光子は再放出された放射線であり、分子の固有の振動状態に特徴的な周波数を持っています。

蛍光分光法は、フィルター蛍光計または分光蛍光計によって実行できます。 フィルター蛍光計はフィルターを使用して、放出された蛍光から励起放射線を分離します。 分光蛍光光度計は、回折格子モノクロメーターを使用して励起光と蛍光を分離します。 どちらの場合も、励起源は広いスペクトルの放射線を放射し、周波数帯域はサンプルに到達する前にフィルターまたはモノクロメータによって狭められます。 次に、蛍光の周波数は、蛍光を別のフィルターまたはモノクロメーターおよび光検出器に通すことによって決定されます。 サンプルは、入射励起放射線の角度に関係なく、あらゆる方向に蛍光を発します。 したがって、検出器に到達する透過光または反射光を最小限に抑えるために、検出器は通常、励起ビームに対して垂直に配置されます。

励起光源としては、水銀灯、キセノンアーク、LED、レーザーなどがあります。 レーザーを使用する利点は、周波数帯域が非常に狭いため、励起モノクロメーターやフィルターが不要になることです。 ただし、周波数の調整がはるかに難しくなり、ある程度制限されます。 機械的に走査可能な回折格子と偏光フィルターを備えたモノクロメータは、広範囲の波長を走査するように調整できます。