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| 內容簡介： |
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《光谱百问》是一本涵盖光学理论和实践指导的知识集锦。本书通过不同的章节，进行各个光谱仪器领域的介绍，如高分辨荧光光谱、拉曼光谱、紫外-可见吸收光谱、红外光谱、瞬态吸收光谱等。在不同的光谱仪器领域的介绍中，既涵盖基础知识点的详细阐述，又包含配置选型和测试方法的建议。研读《光谱百问》，可系统地解答您在初涉光谱研究时遇到的疑问，如发光、光致发光、荧光和磷光之间的区别，什么是拉曼光谱、什么是瞬态吸收光谱、卡莎法则、量子产率的概念等。在科研测试的工作中，面临的一些困惑，如光致发光的测试中如何选择合适的检测器、如何消除二阶衍射，以及如何避免内滤效应等，本书中也有专业的建议和指导。本书可以作为高校、科研机构等相关分子光谱仪器使用者的基础理论、日常操作的指导用书；也可供从事分子光谱仪器的测试分析人员、科研人员参考，用以仪器选型以及测试结果分析。
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| 目錄：
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第1章 分子光谱基本概念 001
1.1 发光、光致发光、荧光和磷光 002
1.1.1 什么是发光 002
1.1.2 什么是光致发光 003
1.1.3 什么是荧光和磷光 004
1.2 吸收光谱、激发光谱和发射光谱 007
1.2.1 什么是吸收光谱 007
1.2.2 什么是激发光谱 008
1.2.3 什么是发射光谱 009
1.3 雅布隆斯基能级图 010
1.3.1 雅布隆斯基能级图的由来 010
1.3.2 雅布隆斯基能级图的构成 012
1.4 卡莎法则 015
1.4.1 什么是卡莎法则 015
1.4.2 蒽溶液中的卡莎法则 017
1.4.3 什么是瓦维洛夫规则 019
1.5 热激活延迟荧光 019
1.5.1 什么是OLED 019
1.5.2 什么是OLED中三重态能级 020
1.5.3 什么是TADF机制 021
1.6 上转换发光 022
1.6.1 什么是激发态吸收上转换 023
1.6.2 什么是能量转移上转换 023
1.6.3 什么是光子雪崩上转换 024
1.6.4 什么是三重态-三重态湮灭上转换 025
1.6.5 上转换应用实例：镱铒掺杂氟钇化钠 026
1.7 量子产率 027
1.7.1 什么是量子产率 027
1.7.2 量子产率的由来 029
1.7.3 如何测试量子产率 029
1.8 相对量子产率 031
1.8.1 什么是相对量子产率 031
1.8.2 什么是荧光项 032
1.8.3 什么是吸光度项 032
1.8.4 什么是折射率项 033
1.8.5 对三联苯的相对量子产率的计算 033
1.8.6 相对量子产率的测试建议 036
1.8.7 荧光项的推导过程 036
1.8.8 吸光度项的推导过程 037
1.8.9 折射率项的推导过程 038
1.9 荧光寿命 040
1.9.1 什么是激发态分布 040
1.9.2 什么是单指数衰减 041
1.9.3 什么是多指数衰减 043
1.9.4 什么是非指数衰减 044
1.10 荧光寿命成像 046
1.10.1 什么是FLIM共聚焦显微镜 046
1.10.2 什么是FLIM采集 047
1.10.3 如何进行FLIM分析 048
1.11 斯托克斯位移 049
1.11.1 什么是荧光光谱中的斯托克斯位移 049
1.11.2 什么是拉曼光谱中的斯托克斯位移 054
1.12 光学显微镜 055
1.12.1 什么是正置显微镜与倒置显微镜 055
1.12.2 什么是反射照明与透射照明 056
1.12.3 什么是明场照明与暗场照明 058
1.13 显微镜中的激光光斑尺寸 060
1.13.1 什么是艾里斑 060
1.13.2 光斑与激光波长 062
1.13.3 什么是物镜的数值孔径 063
1.14 显微分辨的瑞利准则 064
1.14.1 什么是点扩散函数 064
1.14.2 什么是分辨率 065
1.14.3 什么是瑞利准则 066
1.14.4 什么是斯派罗准则 067
1.14.5 什么是阿贝准则 068
1.14.6 什么是半峰宽 069
1.15 红外光谱 071
1.15.1 什么是红外光谱 071
1.15.2 红外光谱和拉曼光谱 072
1.15.3 什么是傅里叶变换红外光谱仪 073
1.15.4 红外光谱常用测试方法 075
1.15.5 红外光谱的解析 078
1.16 朗伯-比尔定律 079
1.16.1 什么是透过率和吸光度 079
1.16.2 什么是朗伯-比尔定律 080
1.17 瞬态吸收光谱 082
1.17.1 瞬态吸收的由来 082
1.17.2 什么是时间尺度和闪光光解 083
1.17.3 什么是瞬态吸收光谱 083
1.18 激光诱导荧光光谱 084
1.18.1 激光诱导荧光光谱的由来 085
1.18.2 激光诱导荧光光谱的类型 085
1.18.3 激光诱导荧光光谱解决方案 086
参考文献 088
第2章 分子光谱测试技术 093
2.1 光谱仪 094
2.1.1 光学光谱仪的工作原理 094
2.1.2 光学光谱仪的类型 096
2.1.3 什么是紫外-可见分光光度计 096
2.1.4 什么是荧光光谱仪 098
2.1.5 什么是拉曼光谱仪 098
2.2 荧光测试和仪器 099
2.2.1 荧光光谱仪介绍 100
2.2.2 激发和发射光谱 101
2.3 FLS1000检测器的选择 102
2.3.1 样品的发射波长范围 102
2.3.2 样品是否高亮 103
2.3.3 量子产率的测试需求 104
2.3.4 样品寿命的时间尺度 105
2.4 时间相关的单光子计数 106
2.4.1 TCSPC 的电子部分 107
2.4.2 TCSPC的工作模式 108
2.4.3 TCSPC的时间分辨率和寿命范围 109
2.5 TCPSC进行荧光寿命的测试 110
2.5.1 TCSPC的测量 111
2.5.2 TCSPC的时间分辨率 112
2.5.3 TCSPC的噪声统计 112
2.5.4 TCSPC的动态范围 112
2.5.5 TCSPC的时间范围 113
2.5.6 TCSPC的稳定性 113
2.6 多通道缩放扫描技术 113
2.6.1 MCS技术的工作原理 114
2.6.2 MCS技术如何进行磷光寿命测试 115
2.6.3 MCS技术与TCSPC技术 116
2.7 荧光寿命标准数据表 117
2.8 拉曼光谱和拉曼散射 118
2.8.1 什么是拉曼光谱 118
2.8.2 什么是拉曼位移 120
2.8.3 拉曼光谱测试的振动模式 121
2.8.4 四氯化碳的拉曼光谱 121
2.9 共振拉曼光谱 122
2.10 表面增强拉曼散射 124
2.10.1 什么是SERS 124
2.10.2 什么是SERS效应的机理 125
2.10.3 什么是SERS基底 126
2.10.4 什么是表面增强共振拉曼散射 127
2.11 共聚焦显微拉曼技术以及光谱仪 128
2.11.1 什么是共聚焦显微拉曼光谱仪 129
2.11.2 共聚焦显微拉曼光谱仪的组成 129
2.12 拉曼光谱的空间分辨率 132
2.12.1 什么是横向分辨率 132
2.12.2 什么是纵向分辨率 134
2.13 针孔在共聚焦显微拉曼技术中的作用 135
2.13.1 共聚焦针孔的意义 135
2.13.2 什么是光学切片和深度剖面 135
2.13.3 什么是针孔尺寸和轴向分辨率 137
2.13.4 什么是横向分辨率和对比度 138
2.14 拉曼光谱测试中激光器的选择 139
2.14.1 激光器的选择与拉曼光谱强度 140
2.14.2 激光器的选择与荧光背景 141
2.14.3 激光器的选择与样品 142
2.15 拉曼光谱测试中检测器的选择 144
2.15.1 什么是CCD 144
2.15.2 什么是EMCCD 145
2.15.3 什么是前照式与背照式CCD 147
2.15.4 什么是增强型CCD 151
2.15.5 什么是InGaAs检测器 151
2.16 拉曼光谱仪的光谱分辨率 152
2.16.1 狭缝尺寸 153
2.16.2 衍射光栅 154
2.16.3 光谱仪焦距 155
2.16.4 检测器 155
2.16.5 激发激光器 156
参考文献 156
第3章 分子光谱操作及测试实例 159
3.1 荧光光谱中的激发校正 160
3.1.1 测试激发光谱时的激发侧校正 160
3.1.2 测试发射光谱时的激发侧校正 161
3.2 荧光光谱中的发射校正 163
3.2.1 为什么需要发射校正 163
3.2.2 发射校正曲线 164
3.2.3 校正与未校正发射光谱的对比 166
3.3 荧光样品测试指南 167
3.4 测试荧光光谱的常见问题 169
3.4.1 荧光光谱失真、出现意外的峰位或台阶，如何处理 169
3.4.2 荧光发射信号过低，如何处理 169
3.4.3 检测器饱和，如何处理 170
3.5 内滤效应 170
3.5.1 什么是内滤效应 170
3.5.2 如何避免内滤效应 171
3.6 二级衍射 171
3.6.1 荧光光谱中的二级衍射 173
3.6.2 使用滤光片塔轮消除二级衍射 174
3.7 荧光发射光谱中的拉曼散射 176
3.7.1 什么是拉曼散射的影响 177
3.7.2 如何判别拉曼散射 178
3.7.3 如何除去拉曼散射 179
3.8 拉曼光谱测试实例 180
3.8.1 偏振拉曼光谱 180
3.8.2 SERS技术的动力学测试 181
3.8.3 高分辨率扩展扫描 182
3.8.4 如何减少荧光背景干扰 182
3.9 红外光谱测试实例 183
3.9.1 ATR-FTIR技术在生物液体研究中的应用 183
3.9.2 ATR-FTIR技术在塑料制品鉴别中的应用 186
3.9.3 ATR-FTIR技术在活性药物成分的识别中的应用 188
3.9.4 FT-PL技术在中红外发光材料测试中的应用 190
参考文献 192
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从著名科学家牛顿在1666年用三棱镜观察到光谱以来，众多科学家从事光谱学方面的研究，并将其应用到更多领域的研究分析工作中。光谱分析是指根据物质的光谱来鉴别物质及确定它的化学组成和相对含量，其突出优点是灵敏、迅速。作为现代分析化学的一个分支体系，光谱分析不仅在现代科学的研究和发展中发挥着重要的作用，它是一门分析技术，也是一门科学。它为我们揭开自然和生活的神秘面纱，探求分子领域的千万可能，领略微区光影世界的妙不可言。
根据研究光谱方法的不同，习惯上把光谱学分为发射光谱学、吸收光谱学与散射光谱学。这些不同种类的光谱学，从不同的方面提供了物质微观结构的信息。光谱分析按产生光谱的基本微粒的不同，可以分为原子光谱和分子光谱。天美集团旗下英国爱丁堡仪器公司（以下简称EI），在分子光谱领域已经有超过50年的仪器设计、研发和应用经验；在岁月中积淀、在经验中总结；EI的分子光谱研究工作者，将多年的分子光谱分析理论和实践经验，以文字的方式进行表述和总结，给使用光谱仪器进行测试分析的科研同仁一些有价值的参考内容。
本书以EI分子光谱仪器的测试和使用为基础，着重于光谱分析的理论知识和光谱仪器的实践指导；从仪器设计者和实际应用的角度，推荐合适的测试技巧、解决方案以及模块化配置。与其他同类参考书籍相比，本书更倾向于科研前沿的高端光谱分析与应用的介绍。本书主要分为三大章进行编写：第1章主要介绍光学分析和使用光学仪器时涉及的一些基本概念、基础理论；第2章主要介绍分子光谱的测试和分析技术；第3章主要介绍分子光谱仪器操作过程中的测试技巧以及测试实例。每章具体内容的编写大致以荧光、拉曼、紫外-可见、瞬态吸收、红外这几部分依次进行。
本书是在英国爱丁堡仪器公司Dirk N ther（德克·纳特）博士的英文资料基础上，由天美公司总裁张海蓉女士、科研市场部张轩总监协助编写而成的。英文资料的书写和整理由英国爱丁堡仪器公司Dirk N ther（德克·纳特）博士团队的Euan Shaw博士、Stuart Thomson博士和Alison Mcdonald博士完成，天美公司科研市场部刘冉、孙玉琳进行全书的资料统筹和英文翻译工作，科研市场部王晨晨、李朝霞、易阳萍、杨子育参与翻译和校核工作。谨在此对大家的辛勤工作和支持，致以诚挚的谢意！
限于编著者的水平，书中难免存在疏漏之处，敬请读者批评指正。
编著者
2025年1月
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