Quelltext der Seite Fluoreszenzspektroskopie

[[Datei:Chinin-Fluoreszenzspektrum.svg|mini|Fluoreszenzspektrum von [[Chinin]] mit deutlich sichtbarem [[Stokes-Shift]]]]
Die '''Fluoreszenzspektroskopie''' (nach [[Europäisches Arzneibuch|Ph. Eur.]] ''Fluorimetrie''<ref>{{Literatur |Titel=Europäisches Arzneibuch 10.0 |Verlag=Deutscher Apotheker Verlag |Datum=2020 |ISBN=978-3-7692-7515-5 |Seiten=46–47}}</ref>) ist ein [[Spektroskopie]]verfahren der [[Analytische Chemie|Analytischen Chemie]]. Sie nutzt [[Fluoreszenz]]-Phänomene zur qualitativen und quantitativen Analyse von Substanzen.

== Physikalische Grundlagen ==

Als ''Fluoreszenz'' bezeichnet man die Licht-Emission nach vorheriger Absorption eines Lichtquants, wenn die Abklingdauer der Strahlung sehr kurz ist (d.&nbsp;h. die [[Lebensdauer (Physik)|Lebensdauer]] des [[Angeregter Zustand|angeregten Zustands]] liegt in der Größenordnung 1–100&nbsp;[[Nanosekunde]]n). Nach folgender Gleichung ist die Intensität der Fluoreszenz-Strahlung direkt proportional zur Intensität der Anregungsstrahlung.

:<math>F = 2{,}3 \cdot Q_\mathrm{F} \cdot I_0 \cdot \varepsilon \cdot c \cdot d</math>
mit
: <math> F </math>: „Intensität“ der Fluoreszenzstrahlung (emittierte Photonen pro Zeit und Fläche)
: <math> Q_\mathrm{F} </math>: [[Quantenausbeute|Fluoreszenz-Quantenausbeute]] (= Anzahl der emittierten Photonen / Anzahl der absorbierten Photonen)
: <math> I_\mathrm{0} </math>: "Intensität" der Anregungsstrahlung (eingestrahlte Photonen pro Zeit und Fläche)
: <math> \varepsilon </math>: [[Molarer Extinktionskoeffizient|molarer dekadischer Extinktionskoeffizient]]
: <math> c </math>: [[Konzentration (Chemie)|Konzentration]]
: <math> d </math>: Schichtdicke der [[Küvette]]
Diese Formel ist nur gültig für schwache Absorption, d.&nbsp;h. <math> 1-10^{- \varepsilon \cdot c \cdot d} \ll 1 </math>, so dass<br />
(1) die emittierten Photonen nur zu einem vernachlässigbaren Bruchteil wieder absorbiert werden<br />
(2) für den Bruchteil der absorbierten Photonen gilt: <math> 1-10^{-\varepsilon \cdot c \cdot d} = 1-e^{- \ln 10 \cdot \varepsilon \cdot c \cdot d} \approx \ln 10 \cdot \varepsilon \cdot c \cdot d \approx 2{,}30 \cdot \varepsilon \cdot c \cdot d </math>

Die Anregung braucht mehr Energie, daher sind die Fluoreszenzspektren zu längeren Wellenlängen verschoben ([[Stokes-Shift]]). Moleküle, die passend auseinander liegende Schwingungsniveaus besitzen, können bei hinreichender Nähe die Energie strahlungsfrei übernehmen und damit zur [[Fluoreszenzlöschung]] (Quenching) führen.<ref>P. Atkins, Kurzlehrbuch physikalische Chemie, 3. Aufl., Wiley-VCH, 2002.</ref> Um diese Effekte zu berücksichtigen kann mit einer [[Standardaddition]] gearbeitet werden.

== Geräteaufbau ==
[[Datei:PSA 2.jpg|miniatur|Fluorimeter mit [[Autosampler]] und Auswertecomputer zur Bestimmung von [[Quecksilber]] ]]
Der Aufbau eines Fluorimeters ist ähnlich dem eines [[Photometer]]s, wobei jedoch die Fluoreszenz mit bestimmter Emissionswellenlänge (<math> \lambda_\mathrm{em} </math>) stets im Winkel von 90° gemessen wird, um die Anregungsstrahlung (<math> \lambda_\mathrm{ex} </math>) nicht mit zu erfassen.<ref name="Gey">{{bibISBN|978-3-540-73803-9}}</ref> Im Unterschied zur Photometrie wird hierbei die Strahlungsintensität der Emission senkrecht zur Richtung der Anregungsstrahlen gemessen. Dem Fluorimeter ist ein Emissionsmonochromator vorgeschaltet, um Reste des Anregungslichtes ([[Streulicht]]) zu entfernen. Als Lichtquelle verwendet man meist Hochdruck-Gasentladungslampen. Seit den 1970er Jahren werden vermehrt auch Laserstrahlen verwendet.
<imagemap>
File:Fluorimeter.svg|
circle 19 91 20 [[Glühlampe]]
rect 151 38 165 143 [[Monochromator|Anregungsfilter]]
rect 205 196 335 222 [[Monochromator|Emissionsfilter]]
circle 268 91 15 [[Messzelle]]
rect 254 272 284 296 [[Photodiode]]
desc bottom-left
</imagemap>

== Siehe auch ==
* [[Einzelmolekülfluoreszenzspektroskopie]]
* [[Fluoreszenzmikroskopie]]
* [[Laserinduzierte Fluoreszenz]]

== Literatur ==
* {{bibISBN|978-3-527-31206-1}}

== Weblinks ==
{{Commonscat|Atomic fluorescence spectroscopy}}
* [http://www.eqi.ethz.ch/fmi/xsl/eqi/eqi_property_details_de.xsl?node_id=729 Verzeichnis der ETH Zürich von Datenbanken und Nachschlagewerken mit Fluorezenz-Spektren]

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4017701-4}}

[[Kategorie:Spektroskopisches Verfahren]]