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熒光光譜儀由激發(fā)光源、單色器、狹縫、樣品室、信號檢測放大系統(tǒng)和信號讀出、記錄系統(tǒng)組成。激發(fā)光源提供用于激發(fā)樣品的入射光的來源。單色器用來分離出所需要的單色光。信號檢測放大系統(tǒng)用來把熒光信號轉(zhuǎn)化為電信號，結(jié)合放大系統(tǒng)上的讀出裝置可顯示或記錄熒光信號。
熒光光譜儀由光源氙弧燈發(fā)出的光通過切光器使其變成斷續(xù)之光以及激發(fā)光單色器變成單色光后，此光即為熒光物質(zhì)的激發(fā)光，被測的熒光物質(zhì)在激發(fā)光照射下所發(fā)出的熒光，經(jīng)過單色器變成單色熒光后照射于測樣品用的光電倍增管上，由其所發(fā)生的光電流經(jīng)過放大器放大輸至記錄儀，激發(fā)光單色器和熒光單色器的光柵均由電動機帶動的凸輪所控制，當(dāng)測繪熒光發(fā)射光譜時，將激發(fā)光單色器的光柵，固定在適當(dāng)?shù)募ぐl(fā)光波長處，而讓熒光單色器凸輪轉(zhuǎn)動，將各波長的熒光強度訊號輸出至記錄儀上，所記錄的光譜即發(fā)射光譜（emissionspectrum），簡稱熒光光譜。
.激發(fā)光源
因為物質(zhì)的熒光強度與激發(fā)光的強度成正比，因此一種理想的激發(fā)光源必須具備穩(wěn)定的光強、足夠的強度和在所需光譜范圍內(nèi)有連續(xù)的光譜，此外激發(fā)光源的輸出還應(yīng)是連續(xù)平滑等強度的輻射。當(dāng)然，這是理想化的光源，符合這些要求的光源實際上并不存在。通常儀器的激發(fā)光源主要采用氙燈、汞燈、氙-汞弧燈、激光器以及閃光燈。高壓氙弧燈是應(yīng)用廣泛的一種光源。
熒光光譜儀所用的激發(fā)光源為450W氙燈，這是一種短弧氣體放電燈。該燈外套為石英，里面充氙氣，室溫時其壓力為5atm，工作時壓力約為20atm,氙燈的激發(fā)光譜在250～800nm呈連續(xù)光譜，在450nm附近有幾條銳線。
工作時，燈內(nèi)相距約8mm的鎢絲間會形成強的電子流(電弧)，氙原子與其碰撞后會離解為氙正離子，氙正離子與電子結(jié)合就會發(fā)光。氙原子的離解發(fā)射連續(xù)光譜，而激發(fā)態(tài)的氙會發(fā)射位于450nm附近的線狀光譜。工作的時候，氙燈發(fā)射出很強的燈光，其射線會損傷眼睛視網(wǎng)膜，紫外線會損傷肉眼角膜，因此操作者應(yīng)避免直視光源。
二.單色器
光柵和濾光片都可以作為單色器。目前，現(xiàn)代精密的熒光光譜儀均用光柵分光器作為單色器(簡稱光柵單色器)，單色器部分均帶有可調(diào)的狹縫，用以選擇合適的通帶。Fluorolog-3型熒光光譜儀狹縫的可調(diào)范圍通常設(shè)為1～5nm。
1．光柵
光柵單色器有兩個性能評價指標(biāo)：色散能力和雜散光水平。通常，色散能力以nm/mm表示，其中mm為單色器的狹縫寬度。單色器的雜散光指標(biāo)是一個極其關(guān)鍵的參數(shù)。雜散光是指除去所需要波長的光線以外，通過單色器的所有其他光線的強度。選用低雜散光的單色器可以減少雜散光的干擾，同時選用高效率的光柵單色器可以提高檢測弱信號的能力。普通光柵單色器都有進光和出光兩個狹縫，出射光的強度與光柵狹縫寬度的平方成正比。因此，適當(dāng)?shù)卦龃螵M縫寬度有利于提高信號強度，但同時也會降低信號的分辨能力。而縮小狹縫寬度會有利于提高光譜分辨力，但卻犧牲了信號強度。因此，為保證測試的真實性，針對具體的測試體系，狹縫的調(diào)節(jié)一般從小到大。另外，對于光敏性的熒光體在測量的時候有必要適當(dāng)減少入射光的強度。通常激發(fā)單色器發(fā)出的紫外線用來激發(fā)熒光體，而氙燈中的紫外線強度很弱，僅約為可見光的1％。普通熒光物質(zhì)的熒光一般都很弱，所以通過激發(fā)單色器的長波長的雜散光很容易被當(dāng)作熒光來檢測。例如，對于許多濁度較大的生物樣品，入射的雜散光被其散射后就會干擾熒光強度的測量。因此，有些熒光光譜儀采用雙光櫥單色器，這樣雜散光可降至峰強度的10-8～10-12,但是其靈敏度也將降低。
光柵單色器的透射率是波長的函數(shù)，定義機刻光柵的強輸出光的波長為閃耀波長。光柵的閃耀波長是由光柵的閃耀角決定，而閃耀角由光柵的線槽角決定。為彌補激發(fā)光源(氮燈)紫外區(qū)能量弱的缺點，熒光光譜儀多選用閃耀波長在紫外區(qū)(如300mn)的單色器為激發(fā)單色器。由于熒光化合物的發(fā)射波長多分布在400～600nm，因而發(fā)射單色器常采用閃耀波長為500nm左右的光柵。此外，光柵單色器的透射率與偏振光有關(guān)。
2.濾光片
消除來自雜散光和散射光的熒光測量的主要誤差，還可以用濾光片。濾光片價格便宜、構(gòu)造簡單，因此它在熒光光譜儀中得到廣泛應(yīng)用。常用濾光片可分為玻璃濾光片、膠膜濾光片和干涉濾光片三種。該儀器使用的是玻璃濾光片。玻璃濾光片因為含有不同的金屬氧化物而呈現(xiàn)不同的顏色。它們透過的光線帶寬較寬，而且因受金屬氧化物種類的限制，品種不多。但它價格便宜，又具有穩(wěn)定、經(jīng)得起長期光照等優(yōu)點。
三.檢測器
檢測器的種類很多，主要有光電倍增管(photomultiplier-tube, PMT)、光導(dǎo)攝像管、電子微分器和電荷耦合器件陣列檢測器。目前，幾乎所有熒光光譜儀都采用PMT作為檢測器。PMT是一種具有*靈敏度和超快時間響應(yīng)的將微弱光信號轉(zhuǎn)換成電信號的真空電子器件，可用于光探測器件。在一定的條件下，其輸出電流量與入射光強度成正比。檢測器R928P PMT在真空管中包括光陰極和聚焦電極、電子倍增極和電子收集極(陽極)，根據(jù)光電子發(fā)射、多級的二次發(fā)射電極和電子光學(xué)的原理制成。光陰極在光子作用下會引起一次電子發(fā)射，這些光電子在真空管中被外電場加速，聚焦飛射到第一個二次發(fā)射極。這些沖擊次級電極的光電子會使次極電極釋放更多電子(5～20個)發(fā)生二次電子發(fā)射，這些電子又被加速并聚焦在下一個電極上去，這樣重復(fù)多次，一般經(jīng)過10次以上的倍增，放大倍數(shù)可達到108～1010，后電子被集中到高電位的陽極上去，所產(chǎn)生的光電流就被放大到可檢測的水平。PMT的光電子產(chǎn)生率與施加于光陰極的高壓值的大小有關(guān)。一般PMT常用-500～-1000 V的電壓，有些PMT則用-1000～-2000V。電壓越高，每個二次電極發(fā)射的電子越多，因此PMT本身的放大作用就越大。
光導(dǎo)攝像管是用來作為光學(xué)多通道分析器的檢測器。它具有動態(tài)范圍寬、檢測效率高、線性響應(yīng)好、堅固耐用和壽命長等優(yōu)點，盡管檢測靈敏度不如PMT，但它能同時接受熒光物質(zhì)的整個發(fā)射光譜，更有利于光敏性和復(fù)雜樣品的分析。電荷耦合器件陣列檢測器是一類新型的光學(xué)多通道檢測器，具有靈敏度高、噪聲低、光譜范圍和線性范圍寬、暗電流小、量子效率高，還可獲取彩色、三維圖像等特點。CCD檢測器是一種靈敏的固體成像裝置，一般其有效成像面積為1～8cm[1，2] 。
四.讀出裝置
早期熒光儀器的讀出裝置有數(shù)字電壓表、記錄儀(x-y或x-t型)和陰極示波器等幾種。現(xiàn)在隨著計算機軟硬件技術(shù)的發(fā)展可以根據(jù)需求選擇不同的直觀讀出方式。
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