CN101706433B - 一种三维荧光的矫正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三维荧光检测矫正的方法，所述方法包括：设定三维荧光测定条件，测定样品的激发-发射矩阵光谱，得到光谱图和激发波长-发射波长-荧光强度的数据矩阵；用校正检测仪测定样品对相应波长光的吸收情况，得到透射率(T)或吸光度(A)。用三维荧光矩阵中各发射波长对应的荧光强度(If)除以校正检测仪所测的该样品对应各波长的透光率(T)，对三维荧光数据进行校正，即If/T，或用吸光度(A)进行校正，校正方法为If/10-A。本校正方法特别适用于高浓度待测样品的检测。此外，本发明还公开了使用该方法的检测系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种三维荧光检测矫正的方法，以及使用该方法的三维荧光检测系统。
背景技术
三维荧光光谱是20世纪80年代在荧光光谱分析的基础上发展起来的一种新的分析技术，获取三维荧光数据的方法一般是在不同激发波长位置上连续扫描发射光谱，并可利用各种绘图软件将其以等角三维荧光投影图(Ex-Em-If)或等高线光谱(Ex-Em)等形式图像化表现。应用荧光光谱技术研究荧光类物质是基于其结构中含有大量带有各种官能团的芳香环结构以及未饱和脂肪链(物质之所以具有荧光是由于其结构中具有低能量∏→∏*跃迁的芳香结构或共轭生色团)。相对红外、核磁共振等研究方法，荧光光谱法研究天然有机物结构特征具有灵敏度高(10-9数量级)、选择性好，不破坏样品结构、需要的样品量少(只需少量低浓度，通常＜20mg/L的水样)、样品不需特殊分离、快速而简便等优点，被用于有机质或腐殖质结构和官能团的定性或定量描述，以及有机质的来源和水监测研究中。
然而，在荧光检测中，通常由于溶液的内过滤作用和自吸收现象，而导致所测得的荧光减弱，使得荧光强度和峰型都发生变化。特别随着样品浓度的增加，溶液的内过滤作用和自吸收现象严重，以至于荧光检测出现较大偏差。大连工业大学的王雅娜，崔励，徐同宽，栾强等在“三维荧光光谱的应用研究”(分析试验室，2008-5，V27增刊，第59-62页)一文中就指出，在用三维荧光对罗丹明B检测时，“可能因为高浓度时产生荧光自吸收及荧光熄灭显现，从而导致荧光谱的短波长光(蓝光)的损失，导致荧光谱形的变化，即罗丹明B的3DEEM谱形会受质量浓度影响”
溶液中若存在着能吸收激发或荧光物质发射光能的物质，就会使荧光减弱，这种现象称为“内滤光作用”。在溶液浓度较大时，一部分荧光发射被自身吸收，产生所谓“自吸收”现象而降低了溶液的荧光强度。
A＝εlc
荧光强度If正比于吸收的光量Ia与荧光量子产率
I0代表入射光强度，ε是摩尔吸光系数，l是样品池的光程，c是样品浓度。
e-2.3εlc＝1-2.3εlc-(2.3εlc)2/2！-(2.3εlc)3/3！-......
当εlc≤0.05时，可省略第二项后各项，即：e-2.3εlc＝1-2.3εlc
当入射光强度I0与l一定，可简写为：If＝Kc
即荧光强度与荧光物质的浓度成正比，但这种线性关系只有在极稀的溶液中，当εlc≤0.05时才成立，对于较浓的溶液，由于猝灭现象和自吸收等原因，使荧光强度与浓度不呈线性关系。可见，不同的荧光物质具有不同的荧光特征和出现特征荧光的浓度范围，但是当浓度高的时候，就会出现内滤光(inner filtering.)和自吸收(reabsorbance)现象，而导致荧光强度降低。因此在三维荧光光谱检测时，有必要进行内过滤和自吸收矫正。
发明内容
针对上述现有的所存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种三维荧光矫正方法，该方法特别适用于待测样品为高浓度溶液的三维荧光检测技术。
所述方法包括：
1.设定三维荧光测定条件，测定样品的激发-发射矩阵光谱，得到光谱图和激发波长-发射波长-荧光强度的数据矩阵；
2.用矫正检测仪测定样品对各波长光的吸收情况，得到透射率(T)或吸光度(A)；
3.用三维荧光矩阵中各发射波长对应的荧光强度(If)除以矫正检测仪所测的相应波长的透光率(T)，对三维荧光数据进行矫正，即If/T，或用吸光度(A)进行矫正，矫正方法为If/10-A。
其中，矫正检测仪用于检测样品各波长光的透光率或吸光度，可用紫外/可见分光光度仪。
进一步，本发明提供一种三维荧光检测系统，该系统使用矫正检测仪(紫外/可见分光光度计)对三维荧光进行矫正。该检测系统包括，荧光分光光度仪、矫正检测仪两个部分。用荧光分光光度仪对样品进行检测后，用矫正检测仪测定样品对各波长光的吸收情况，得到透射率(T)或吸光度(A)，然后用发射波长对应的各荧光强度除以该样品相应波长的透光率(T)(即If/T)，对三维荧光数据进行矫正，或用吸光度A矫正，矫正方法为If/10-A。该系统可通过将三维荧光检测仪和紫外/可见光检测仪联合使用实现。
附图说明
图1腐植酸样品矫正前后三维荧光光谱图；其中：
un-5为浓度5mg/L矫正前光谱图，co-5为浓度5mg/L矫正后光谱图，
un-10为浓度10mg/L矫正前光谱图，co-10为浓度10mg/L矫正后光谱图，
un-50为浓度50mg/L矫正前光谱图，co-50为浓度50mg/L矫正后光谱图，
un-100为浓度100mg/L矫正前光谱图，co-100为浓度100mg/L矫正后光谱图，
三维图谱的三个坐标分别为，Em荧光发射波长、Ex激发波长、荧光强度。
具体实施方式
本实验所用化学试剂均为优级纯或分析纯。腐殖酸购于天津市津科精细化工研究所。为使其固有的荧光特性不受影响，样品使用前未加提纯。使用0.01mol/LNaOH溶液溶解，用milli-Q超纯水(Millipore，18.2MΩcm)配制4种浓度(5mg/L，10mg/L，50mg/L，100mg/L)的腐殖酸，用0.01mol/LNaOH溶液或0.01mol/LHCl溶液将pH值调节到6.5，再用GF/F玻璃纤维滤膜(预先于450℃灼烧5min)过滤，测定荧光强度。本研究使用带有1cm石英荧光样品池的高灵敏度日立荧光分光光度计(HITACHI F-7000型，Japan)进行三维荧光激发-发射矩阵光谱(3DEEM)测定。激发光源为150W氙弧灯，光电倍增管电压(PMT电压)：700V；带通(bandpass)：Ex＝5nm，Em＝5nm(激发和发射狭缝宽度分别为5nm和10nm)；响应时间：自动；扫描速度：12000nm/min；扫描光谱进行仪器自动矫正，激发波长范围为Ex＝200-550nm(间隔5nm)，发射波长范围为Em＝275-600nm(间隔5nm)，样品测定前保持温度恒定(恒温水浴20℃±1℃)。所得的三维荧光谱图以Excel格式输出得到激发波长-发射波长-荧光强度的数据矩阵。应用Origin软件作三维荧光光谱图，这样得到的光谱图的荧光强度比真实的荧光强度要低，荧光峰位置也因为内滤光和自吸收而改变，不是真实的位置。为矫正这一改变，可以用紫外检测仪，检测同浓度样品对相应波长的光的吸收情况，用透光率矫正荧光光谱，即检测各样品275-600nm的吸收光谱，以修正这样的影响。本实验用U-3010分光光度计，1cm石英吸收池，1200nm/min速度，狭缝宽度5nm，间隔5nm，对样品进行275-600nm的波长扫描，检测样品对各波长光的吸收，得到与三维荧光各发射波长相对应的样品对光的透射率。用各发射波长对应的荧光强度比该样品对应波长的透光率(紫外检测仪所测)，得到矫正后的矩阵，以此进行三维荧光的内滤光和自吸收的荧光矫正。应用Origin软件进行矫正前后3DEEM处理，做纵坐标为Ex＝200-550nm，横坐标为Em＝275-600nm的矫正前后三维荧光等高线图，以供分析讨论。
结果讨论
图1为4种浓度(5mg/L，10mg/L，50mg/L，100mg/L)的腐殖酸矫正前后的三维荧光光谱图，un代表未矫正的三维荧光光谱图，co代表已矫正的三维荧光光谱图。由图可见，未矫正的荧光光谱随着腐殖质浓度增大，荧光峰强度并没增强还出现了减弱现象，荧光峰位置向激发和发射长波方向移动，出现红移，这主要是短波区域高吸收引起内吸收而使荧光发射衰减所致。而在修正谱中随着腐殖质浓度从5mg/L增大到100mg/L，荧光峰强度增强，峰位置也没有这样的红移现象。从矫正前后荧光光谱看，5mg/L的腐殖质矫正前后峰位置和峰强度没有大的区别，浓度越大矫正前后的荧光强度差别越大，峰位移越大。
Claims (5)
1.一种三维荧光检测的矫正方法，所述方法包括：
A、设定三维荧光测定条件，用荧光分光光度计测定样品的激发-发射矩阵光谱，得到激发波长-发射波长-荧光强度的数据；
B、用矫正检测仪测定样品对各波长光的吸收情况，得到透射率T或吸光度A；
C、用三维荧光矩阵中各发射波长对应的荧光强度If除以矫正检测仪所测的该样品对应波长的透光率T，对荧光强度数据进行矫正，即If/T，或用吸光度A进行矫正，矫正方法为If/10-A；
其中，矫正检测仪为紫外/可见分光光度计。
2.如权利要求1所述矫正方法，步骤A、C中所述数据为数据矩阵。
3.一种三维荧光的检测系统，该检测系统包括荧光分光光度仪和矫正检测仪两个部分，荧光分光光度仪检测样品的三维荧光；矫正检测仪对三维荧光检测数据进行矫正，测定样品对各波长光的吸收情况，得到透射率T，再用三维荧光发射波长对应的各荧光强度除以该样品对应波长的透光率T，即If/T进行矫正。
4.如权利要求3所述检测系统，也可通过矫正检测仪检测待测样品的吸光度A，再使用If/10-A的矫正方法，对数据进行矫正。
5.如权利要求3或4所述的检测系统，其中矫正检测仪为紫外/可见分光光度计。
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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