The floresan spektrometresi esas olarak maddelerin uyarılma spektrumu, emisyon spektrumu, kuantum verimi, floresan ömrü ve üç boyutlu floresansı hakkındaki bilgileri test etmek için kullanılır. Fosforesans, yukarı dönüşüm lüminesansı, değişken sıcaklık spektrumu, floresan polarizasyonu ve lazerle indüklenen floresan gibi diğer özellikler de kullanılabilir. Uygun aksesuarlar yapılandırılarak algılama ve analiz gerçekleştirilebilir. Floresan, bir maddenin fotolüminesan olduğu bir lüminesans olgusudur.
Aşağıdaki resim, floresan numunesinin uv365 lamba altında çekilmiş fotoğrafıdır:
Floresans nedir?
Floresan spektrumunu anlamak için önce floresansı bilmelisiniz. Floresan, maddelerin elektromanyetik radyasyonu emdikten sonra uyarılmasıdır ve uyarılmış atomlar veya moleküller, uyarılmama süreci sırasında uyarılma radyasyonuyla aynı veya farklı dalga boylarında radyasyon yayarlar. Uyarım ışık kaynağı numuneyi ışınlamayı bıraktığında, yeniden emisyon süreci hemen durur ve bu yeniden yayılan ışığa floresan denir.
Yukarıdaki koşullar karşılanırsa, floresanstır. Bu nedenle, floresans aralığı nispeten geniştir ve X-ışınından kızılötesi spektral bölgeye kadar hala floresanstır.
Diğer enerjiler (kimyasal reaksiyonlar, ısınma, biyolojik metabolizma, vb.) de floresansa sahiptir ve banknot sahteciliğinin önlenmesi, floresan tüpleri ve ateş böceği ışığı gibi yaşamdaki pek çok olgu floresanla ilişkilidir.
Fotonların emilmesi molekülü ilk uyarılmış durum S1'in çeşitli titreşim enerji seviyelerinden birine uyarır, elektron spini korunur ve S0 ve S1 her zaman singlet duruma aittir. Uyarılmış durum S1'deki elektronlar önce titreşimsel gevşeme (VR) yoluyla uyarılmış durumun en düşük titreşim enerji seviyesine indirgenir ve sonra fotonlar yayarak temel durum S0'a geri döner ve floresans meydana gelir.
Her iki durum da aynı spin singlet'ine sahip olduğundan, S1 durumunun S0'a bozunması kuantum mekanik teorisi alanında izin verilen bir geçiştir ve pikosaniye ila nanosaniye zaman ölçeklerinde meydana gelen anlık fotolüminesansa yol açar. Bu floresanstır [3]. Uyarım kaynağı kaldırıldığında floresans hızla bozulur.
İki tür floresan spektrumu vardır: geçici floresan spektrometreleri ve sabit durum floresan spektrometreleri. Genellikle floresan spektrumu sabit durum floresan spektrumunu ifade eder. Floresan spektrumu uyarım spektrumunu ve emisyon spektrumunu içerir. Uyarım spektrumu, farklı dalga boylarındaki uyarım ışığı altında floresan madde tarafından ölçülen belirli bir dalga boyundaki floresan yoğunluğunun değişimidir.
Bu, farklı dalga boylarındaki uyarım ışığının göreceli verimliliğidir. Emisyon spektrumu, sabit bir dalga boyunun uyarım ışığı etkisidir. Floresan yoğunluğunun dağılımı farklı dalga boylarındadır. Bu, floresandaki farklı dalga boylarındaki ışık bileşenlerinin faz yoğunluğudur.
Floresan Spektrometresi
Geleneksel floresan spektrometreleri esas olarak maddelerin uyarılma spektrumu, emisyon spektrumu, kuantum verimi, floresan ömrü ve üç boyutlu floresansı ve fosforesans, yukarı dönüşüm lüminesansı, değişken sıcaklık spektrumu, floresan polarizasyonu ve lazerle indüklenen floresans gibi diğer özellikler hakkındaki bilgileri test etmek için kullanılır. Ayrıca uygun aksesuarlar yapılandırılarak tespit edilebilir ve analiz edilebilir.
Fotolüminesans Uyarım Spektrumları (PLE): Emisyon dalga boyunu sabitleyin, farklı uyarma dalga boyu koşulları altında lüminesans yoğunluğunu tespit edin (tarayın) ve uyarma dalga boyuyla değişen malzemenin emisyon yoğunluğunun spektrumunu (sabit emisyon dalga boyu) elde edin.
Fotolüminesans spektrumu (PL): Uyarım ışığının dalga boyunu sabitleyin, farklı emisyon dalga boylarındaki emisyon yoğunluğunu tespit edin (tarayın) ve malzemenin emisyon yoğunluğunun spektrumunu emisyon dalga boyunun bir fonksiyonu olarak elde edin.
Kuantum Verimi (QY): Bir maddenin floresan yayma yeteneğini belirtir, 0 ile 1 arasında bir değere sahiptir ve floresan radyasyon ile diğer radyatif ve radyatif olmayan geçişler arasındaki rekabetin sonucunu yansıtır. Özellikle, iç kuantum verimi ve dış kuantum verimi olarak ikiye ayrılabilir.
Floresan Ömrü: Uyarım durdurulduğunda, molekülün floresan yoğunluğu için gereken süre, uyarım sırasındaki maksimum yoğunluğun 1/e'sine düşer ve bu, parçacığın uyarılmış durumda var olduğu ortalama süreyi temsil eder. Genellikle uyarılmış durumun floresan ömrü olarak adlandırılır.
Yukarı Dönüşüm Floresansı: Stokes yasası, anti-Stokes lüminesansı olarak da bilinir. Bu yasa, malzemelerin yalnızca yüksek enerjili kısa dalga boylu ışıkla uyarılabileceğini ve düşük enerjili uzun dalga boylu ışık yayabileceğini, yukarı dönüşümlü lüminesan malzemelerin ise uzun dalga boylu uyarım altında, uyarım dalga boyundan daha kısa dalga boylu ışık sürekli olarak yayılabileceğini savunur.
Sıcaklık Söndürme: Lüminesans malzemelerin farklı özelliklerinin ve ısıl kararlılıklarının etkisi nedeniyle sıcaklık arttıkça ışık şiddeti azalır ve emisyon spektrumu kırmızıya kayar.
Floresan spektrometresinde kullanılan ışık kaynakları, sabit durum ışık kaynakları ve geçici ışık kaynakları olarak sınıflandırılabilir. Sabit durum ışık kaynağı genellikle spektrum ve enerjinin sürekli çıktısına sahip bir ksenon lambadır ve esas olarak sabit durum spektrumu ve kuantum veriminin test edilmesi için kullanılır. Geçici ışık kaynağı, esas olarak mikro saniye lambaları, nano saniye lambaları ve piko saniye darbe lazerleri vb. dahil olmak üzere ayarlanabilir frekans ve özgül darbe genişliğine sahip bir darbe çıkışlı ışık kaynağıdır ve bunlar esas olarak floresan ömrü testinde kullanılır.
