Kasutaja:Kitike22/Ergastusspekter
Fluorestsentsi ergastusspekter on spekter, mis kirjeldab fluorestsentsi suhtelise intensiivsuse sõltuvust ergastava kiirguse lainepikkusest. Ergastusspekter saadakse fluorestsentsi intensiivsuse mõõtmisel fikseeritud lainepikkusel, varieerides monokromaatorist väljuva ergastava kiirguse lainepikkust üle kogu neeldumisspektri. Seega iseloomustab fluorestsentsi ergastusspekter erinevatele lainepikkustele vastava ergastuskiirguse võimet luminestseeruvat objekti ergastada. [1]
Ergastusspektri mõõtmine[muuda | muuda lähteteksti]
Ergastusspektri mõõtmisaparatuur koosneb viiest peamisest osast: valgusallikast (nt. lamp), liikuvast ergastusvalguse monokromaatorist, luminestseerivast objektist, fikseeritud lainepikkusega luminestsentsi monokromaatorist ja detektorist. Ergastusspektri saamiseks tuleb esmalt määrata objektist kiirguva valguse intensiivsuse maksimumile vastav lainepikkus, sest just sellele lainepikkusele vastava fluorestsentsi intensiivsust hakkab detektor mõõtma. Seejärel ergastatakse luminestseeruvat objekti erinevatel ergastuskiirguse lainepikkustel ning mõõdetakse neile vastava luminestsentsi suhtelise intensiivsuse väärtused. Mõõtmisseeria tulemused vormistatakse graafikuks, mille horisontaalteljeks on ergastava valguse lainepikkuste väärtused ning vertikaalteljeks erinevatele lainepikkustele vastavad eraldunud valguse suhtelised intensiivsused. [2]
Ergastusspektri teke[muuda | muuda lähteteksti]
Ergastusspekri määravad vaid need ergastava valguse lainepikkused/sagedused, mille korral toimub nähtava (mitte soojusliku) valguse eraldumine molekulist (luminestsents). Enne footoni neeldumist on molekul enda põhiolekus. Optilisel ergastusel võib molekul siirduda põhiolekust mistahes ergastatud elektronseisundi (S1, S2, S3) võnkenivoole. [3] Järsu soojusliku tasakaalu tekke tulemusena on (suuremõõtmelistes) orgaanilistes molekulides (nt. klorofüllis) luminestsentsi suuna kvantsaagis märgatav vaid madalaima ergastatud oleku korral (Kasha reegel). [4] See tähendab, et luminestsents tekib luminofoori üleminekul madalaimast ergastatud olekust põhiolekusse. Antud seaduspära tingib eraldunud valguse lainepikkuse sõltumatuse ergastusvalguse lainepikkusest. [3]
Ergastus- , neeldumis- ja kiirgusspektrite vaheline seos[muuda | muuda lähteteksti]
Elektronide üleminekuga ergastatud olekust põhiolekusse kaasneb nende vibratsioonienergia vähenemine. Selle tulemusel nihkub kiirgusspekter ergastusspektrist suuremate lainepikkuste poole. Kirjeldatavat nähtust tuntakse kui Stokesi reeglit (Stokesi nihe) ning mida suurem on Stokes’i nihe, seda lihtsam on eristada kiirgusvalgust ergastavast valgusest.[5] Kui Stokes’i nihe on väike, siis võib kõrgematel lainepikkustel asetsev ergastusspekter teatud määral kattuda madalamatel lainepikkustel asuva kiirgusspektriga. Kiiratava valguse intensiivsuse maksimum on tavaliselt ergastava kiirguse maksimumist oluliselt väiksem ning kiirgusspektri kujuks on sageli suuremate lainepikkuste poole nihutatud ergastusspektri peegelpilt. See tuleneb sellest, et vibratsiooni energiatasemed on madalaima ergastatud oleku ja põhioleku korral ligikaudu samad. [6]Maksimaalse luminestsentsi intensiivsuse saavutamiseks ergastatakse uuritavat objekti sageli valgusega, mille lainepikkus vastab ergastusspektri maksimumile. Kiirguse intensiivsust määratakse eelistatuna valgusel, mille lainepikkus vastab kiirgusspektri maksimumile. Kuna ergastuskiirgus on märkimisväärselt intensiivsem objekti valguskiirgusest, tuleb kahe spektri kattumine sobiva ergastus- ja kiirgusfiltri valikuga elimineerida. [5]
Sõltuvalt katse eesmärgist on luminestsentsi võimalik mõõta erinevatel kindlatel lainepikkustel eraldi või integreerides üle kogu kiirgusspektri. Ergastusspektri intensiivsuse maksimum on võrdeline neeldunud footonite arvuga. [5] Luminestsentsi kvantsaagis väljendab kiiratud valguse ja neeldunud valguse suhet. Vaatamata sellele, et kvantsaagis ei sõltu ergastava valguse lainepikkustest ning ergastus- ja neeldumisspektri maksimumid vastavad täpselt samadele lainepikkustele/sagedustele, ei ole spektri maksimumide intensiivsused täpselt samad. Seda seletab neeldumise ja ergastusspektri mittelineaarne sõltuvus. Vaid väga lahjade vaatlusobjektide korral on neeldumis- ja ergastusspektri maksimumide intensiivsused ligikaudselt võrdsed. Seega – kui fluorestsentsi intensiivsus on võrdeline neeldumisenergiaga, on ergastusspekter ja neeldumisspekter samad. [4]
Ergastusspektri eelised[muuda | muuda lähteteksti]
Vaatamata ergastusspektri sarnasusele (või ühtimisele, sest mõlemad kirjeldavad neeldumist) neeldumisspektriga, on ergastusspekter informatiivsem. Näiteks omab fluorestsentsi mõõtmine suuremat tundlikkust, mistõttu saavutatakse parem signaal-müra suhe kui läbilaskvuse mõõtmisel (neeldumisspektri määramiseks). Ergastusspektrit on võimalik mõõta ka selliste katseobjektide korral (pulbrid, läbipaistmatule alusele kantud kiled, keerulise kujuga kristallid jms), mille neeldumisspektrit on keeruline määrata. [3] Lisaks on ergastusspektri korral eristatav luminestsentsi tekitav neeldumine vaadeldavas objektis. See tähendab, et ergastusspekter kannab infot luminestsentsi tekitavate energiaüleminekute kvantsaagise kohta. [4]
Segavad faktorid[muuda | muuda lähteteksti]
Spektrite mõõtmisel peab arvestama ka mitmeid katseseadmetest või vaadeldavast objektist tulenevaid faktoreid, nagu näiteks proovi läbilaskvus, Ramani hajumine, optiline küllastus ja valgusdetektori tundlikkuse muutuse erinevatel lainepikkustel. Võimalikeks lahendusteks on lahjendatud proovide ja hajumist vähendavate filtrite kasutamine, Ramani spektri lahutamine fluorestsentsi spektrist ning sobiva ergastusvalguse intensiivsuse valikus. [6]
Viited[muuda | muuda lähteteksti]
- ↑ D.A Skoog, J.J Leary. "Principles of Instrumental Analysis" 1992. Saunders College Publishing, Orlando, pp 184-185
- ↑ V.Kiisk, M.Eltermann (2016). "Keemiliste ühendite tuvastamine lahuses fluorestsentsi kaudu" (pdf). Tartu Ülikool: 20.11.2017.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 V.Kiisk (2016). "Spektroskoopia alused" (pdf). Tartu Ülikool. Vaadatud 25.10.2017.
- ↑ 4,0 4,1 4,2 A. Freiberg, G. Garab "Basic optical spectroscopy for light harvesting" 2017. pp 378-380
- ↑ 5,0 5,1 5,2 M.Abramowitz, M.W Davidson (13.11 .2015). "Overview of Excitation and Emission Fundamentals" (veebilehekülg) (inglise). The Florida State University. Vaadatud 25.10.2017.
{{netiviide}}: kontrolli kuupäeva väärtust:|Aeg=(juhend) - ↑ 6,0 6,1 M.Holf ,R.Machan. [www.jh-inst.cas.cz/~fluorescence/support/Lectures/UFCH_fluor02.pps "Absorption, Excitation and Emission Spectra,Quantum Yield"] (pps) (inglise). Czech Technical University in Prague. Vaadatud 25.10.2017.
{{netiviide}}: kontrolli parameetri|URL=väärtust (juhend)