2025年大學(xué)《化學(xué)測量學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫——化學(xué)熒光儀在化學(xué)測量學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)）1.當(dāng)激發(fā)光波長等于熒光物質(zhì)的吸收峰波長時，其熒光強度達到最大值，這體現(xiàn)了熒光分析的（）。A.高靈敏度B.選擇性C.線性范圍寬D.斯托克斯位移2.導(dǎo)致熒光物質(zhì)發(fā)射光波長總是長于吸收光波長的現(xiàn)象稱為（）。A.熒光猝滅B.斯托克斯位移C.熒光共振能量轉(zhuǎn)移D.熒光量子產(chǎn)率降低3.在化學(xué)熒光分析中，下列哪種光源通常能提供寬光譜范圍、強度高的連續(xù)輻射？（）A.氦氖激光器B.氙燈C.LEDD.氘燈4.熒光分析中，選擇合適的激發(fā)波長對于獲得最大熒光強度和減少背景干擾至關(guān)重要，這主要是基于（）。A.熒光共振能量轉(zhuǎn)移B.共振光散射C.吸收光譜的峰值D.發(fā)射光譜的寬度5.當(dāng)熒光物質(zhì)分子與溶劑分子或其他溶質(zhì)分子間發(fā)生能量或電子轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致熒光強度降低的現(xiàn)象稱為（）。A.靜態(tài)猝滅B.動態(tài)猝滅C.自吸光D.內(nèi)濾光效應(yīng)6.若樣品溶液的pH會顯著影響熒光物質(zhì)的熒光強度，在進行定量分析時，通常需要（）。A.使用更長的激發(fā)波長B.選擇具有內(nèi)濾光效應(yīng)的檢測器C.嚴格控制溶液的pH值D.增加熒光猝滅劑7.在環(huán)境監(jiān)測中，利用熒光法測定水中葉綠素a含量，其原理主要是基于（）。A.葉綠素a具有特征性的熒光發(fā)射光譜B.葉綠素a對特定波長的紫外光吸收強C.葉綠素a分子量大D.葉綠素a不溶于水8.化學(xué)熒光儀中的單色器主要作用是（）。A.產(chǎn)生激發(fā)光B.檢測熒光信號C.選擇特定的激發(fā)光波長D.精確控制樣品溫度9.對于熒光量子產(chǎn)率極低的物質(zhì)，即使其濃度很高，熒光強度也可能非常弱，這主要歸因于（）。A.共振光散射B.自吸光C.熒光猝滅D.熒光量子產(chǎn)率低10.時間分辨熒光分析（TRF）技術(shù)的主要優(yōu)勢在于（）。A.可用于測量無熒光或熒光極弱的物質(zhì)B.對熒光壽命長的信號更敏感C.可同時測量多種熒光物質(zhì)D.不受熒光猝滅的影響二、填空題（每空1分，共15分。請將正確答案填在題中的橫線上）1.熒光分析是基于物質(zhì)吸收光能后，從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，再返回基態(tài)時發(fā)射__________的現(xiàn)象。2.化學(xué)熒光儀通常由光源、__________、樣品池、檢測器和信號處理系統(tǒng)等主要部件組成。3.熒光猝滅是指導(dǎo)致熒光物質(zhì)熒光強度降低的過程，主要可分為靜態(tài)猝滅和__________猝滅。4.衡量熒光物質(zhì)發(fā)光效率的物理量是__________。5.在熒光分析中，選擇檢測器時，需要考慮其光譜響應(yīng)范圍、靈敏度和__________等因素。6.熒光分析法主要用于物質(zhì)的__________和__________分析。7.為了減少樣品中其他物質(zhì)對熒光測量的干擾，常需進行__________處理，以提取或富集目標(biāo)分析物。8.熒光分光光度法是通過測量熒光物質(zhì)的__________和發(fā)射光譜，進行定性和定量分析的方法。9.某熒光物質(zhì)的最大激發(fā)波長為λex，最大發(fā)射波長為λem，則λem總是__________λex。10.儀器分析中，對測量結(jié)果準(zhǔn)確度影響較大的系統(tǒng)誤差包括光源不穩(wěn)定、__________漂移和儀器本身的光譜響應(yīng)特性不完善等。三、名詞解釋（每題3分，共12分。請給出每個名詞的準(zhǔn)確定義）1.斯托克斯位移2.熒光猝滅3.熒光量子產(chǎn)率4.時間分辨熒光分析四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述影響熒光強度的主要因素有哪些？2.與紫外-可見分光光度法相比，簡述化學(xué)熒光分析的主要優(yōu)點。3.在進行熒光定量分析時，如果樣品溶液的熒光強度超出儀器的線性響應(yīng)范圍，可以采用哪些方法進行校正？4.靜態(tài)猝滅和動態(tài)猝滅有何主要區(qū)別？五、論述題（每題7分，共14分）1.論述化學(xué)熒光分析在生物樣品分析中的應(yīng)用及其面臨的挑戰(zhàn)。2.結(jié)合實例，論述如何選擇合適的化學(xué)熒光分析方法（包括儀器類型、激發(fā)光源、檢測器等）來測定特定樣品中的分析物。試卷答案一、選擇題1.D2.B3.B4.C5.B6.C7.A8.C9.D10.B二、填空題1.熒光2.單色器3.動態(tài)4.熒光量子產(chǎn)率5.穩(wěn)定性6.定性、定量7.前處理8.激發(fā)光譜9.大于10.儀器零點三、名詞解釋1.斯托克斯位移：指熒光物質(zhì)發(fā)射光的最大波長（λem）總是長于其吸收光的最大波長（λex）的現(xiàn)象，即發(fā)射光譜相對于激發(fā)光譜向長波方向移動。2.熒光猝滅：指導(dǎo)致熒光物質(zhì)熒光強度降低的過程。3.熒光量子產(chǎn)率：指熒光物質(zhì)吸收一個光子后，發(fā)出熒光的光子數(shù)與吸收的光子數(shù)之比，是衡量熒光物質(zhì)發(fā)光效率的物理量。4.時間分辨熒光分析：一種利用熒光猝滅劑脈沖式猝滅熒光信號，并通過測量熒光恢復(fù)時間來區(qū)分熒光信號和背景熒光（如autofluorescence）或猝滅信號的技術(shù)，特別適用于測量壽命長的熒光信號，提高了分析的選擇性和靈敏度。四、簡答題1.影響熒光強度的主要因素：*激發(fā)光強度和波長：激發(fā)光強度越大、波長越合適，產(chǎn)生的熒光強度越高。*熒光物質(zhì)濃度：在激發(fā)光和發(fā)射波長處無自吸且無猝滅時，熒光強度與分析物濃度成正比。*溶劑和溶劑極性：溶劑的極性、粘度等會影響熒光發(fā)射波長和強度。*pH值：溶液pH值可能影響熒光物質(zhì)的解離狀態(tài)、結(jié)構(gòu)，從而影響其熒光強度。*溫度：溫度升高通常會導(dǎo)致熒光強度下降。*熒光猝滅：靜態(tài)猝滅（反應(yīng)型猝滅劑與熒光物質(zhì)結(jié)合）和動態(tài)猝滅（猝滅劑分子與熒光物質(zhì)分子碰撞）都會降低熒光強度。*共存物干擾：其他物質(zhì)可能通過光譜重疊、熒光猝滅、熒光共振能量轉(zhuǎn)移等干擾測量。*樣品容器和路徑長度：樣品池材料（如石英）會吸收和散射熒光，光程長度也會影響信號強度。*儀器因素：檢測器響應(yīng)、光源穩(wěn)定性、單色器透射率等。2.化學(xué)熒光分析的主要優(yōu)點：*高靈敏度：相對于紫外-可見分光光度法，熒光分析法通常具有更高的靈敏度，可檢測濃度更低的分析物。*良好的選擇性：許多分析物具有特征性的熒光發(fā)射光譜，利用光譜選擇性好，可通過測量特定波長的發(fā)射光實現(xiàn)選擇性檢測，減少干擾。*儀器相對簡單、成本較低：與質(zhì)譜、核磁共振等高級光譜儀相比，熒光分光光度儀結(jié)構(gòu)相對簡單，購置和維護成本較低。*分析速度快：通常測量過程較快，適合快速分析。3.校正超出線性響應(yīng)范圍熒光強度的方法：*校準(zhǔn)曲線法（外標(biāo)法）：準(zhǔn)確配制一系列濃度低于儀器線性范圍上限的標(biāo)準(zhǔn)溶液，繪制校準(zhǔn)曲線。測量未知樣品的熒光強度，根據(jù)校準(zhǔn)曲線計算其濃度。這是最常用的方法。*內(nèi)標(biāo)法：在樣品和標(biāo)準(zhǔn)品中均加入一種性質(zhì)穩(wěn)定、熒光強度不受樣品基質(zhì)影響且在相同條件下響應(yīng)一致的熒光物質(zhì)（內(nèi)標(biāo)物），比較樣品與內(nèi)標(biāo)物的熒光強度比值進行定量。比值法可以減少許多基質(zhì)效應(yīng)的影響。*標(biāo)準(zhǔn)加入法：對于基質(zhì)效應(yīng)顯著的樣品，可向樣品溶液中逐次加入已知濃度的分析物標(biāo)準(zhǔn)溶液，繪制熒光強度隨加入量變化的曲線，外推至加入量為零時，求得樣品的初始濃度。此方法可以有效補償基質(zhì)效應(yīng)。*使用更長的激發(fā)波長：如果樣品的熒光強度過高，嘗試使用更長的激發(fā)波長，可能使熒光強度降低至線性范圍。*降低樣品濃度：通過適當(dāng)稀釋樣品，使熒光強度進入儀器的線性響應(yīng)范圍。4.靜態(tài)猝滅和動態(tài)猝滅的主要區(qū)別：*靜態(tài)猝滅：是指熒光物質(zhì)分子與猝滅劑分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成無熒光或熒光效率低的產(chǎn)物。其特點是熒光強度與猝滅劑濃度在一定范圍內(nèi)成正比，且熒光猝滅過程相對較慢，熒光強度可以恢復(fù)（如果移除猝滅劑）。常用例子是氧分子與熒光物質(zhì)生成激發(fā)態(tài)絡(luò)合物。*動態(tài)猝滅：是指猝滅劑分子與熒光物質(zhì)分子在溶液中發(fā)生快速碰撞，通過能量轉(zhuǎn)移或電子轉(zhuǎn)移等方式，使熒光物質(zhì)分子從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)，從而失去熒光。其特點是熒光猝滅速率與熒光物質(zhì)和猝滅劑的濃度乘積成正比，熒光強度不能通過簡單地去除猝滅劑來恢復(fù)。常用例子是重原子分子（如I2、Br2）的碰撞猝滅。五、論述題1.化學(xué)熒光分析在生物樣品分析中的應(yīng)用及其面臨的挑戰(zhàn)：*應(yīng)用：*藥物分析：檢測生物樣品（血漿、尿液）中的藥物及其代謝物，進行藥物濃度測定（藥代動力學(xué)研究）、生物等效性研究等。許多藥物或其衍生物具有熒光特性。*生物標(biāo)記物檢測：檢測與疾病相關(guān)的生物標(biāo)記物，如檢測腫瘤標(biāo)志物（某些腫瘤細胞表達特定熒光蛋白或熒光物質(zhì)）、病原體標(biāo)志物（如核酸檢測后的熒光探針檢測）。*核酸分析：利用熒光探針（如SYBRGreenI、TaqMan探針）檢測DNA或RNA，進行基因擴增（PCR）定量、基因芯片雜交分析等。*蛋白質(zhì)分析：檢測蛋白質(zhì)，如利用熒光染料標(biāo)記抗體進行WesternBlotting，或檢測某些蛋白質(zhì)本身的熒光特性。*細胞成像：利用熒光染料或熒光標(biāo)記的探針對活細胞進行標(biāo)記和成像，研究細胞結(jié)構(gòu)、功能、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等過程。*面臨的挑戰(zhàn)：*生物基質(zhì)干擾：生物樣品（血液、血漿、組織液等）成分復(fù)雜，存在大量具有熒光的物質(zhì)（如血紅蛋白、核黃素、葉綠素、維生素等），會引起光譜重疊、熒光猝滅，產(chǎn)生嚴重的背景干擾，影響檢測的選擇性和靈敏度。*熒光壽命短：許多生物熒光信號（如單分子熒光）壽命極短（納秒級），易被環(huán)境光猝滅，且易與背景熒光（如autofluorescence）和散射光混淆，給檢測帶來困難。*信號微弱：目標(biāo)分析物在生物樣品中的濃度通常很低，產(chǎn)生的熒光信號微弱，需要高靈敏度的檢測器和優(yōu)化實驗條件。*信號不穩(wěn)定性：生物樣品熒光信號易受pH、溫度、氧氣等因素影響而波動，且單分子檢測信號本身具有隨機性，對信號采集和數(shù)據(jù)處理提出較高要求。*特異性要求高：生物樣品復(fù)雜，要求熒光探針或分析方法具有高度特異性，以準(zhǔn)確識別目標(biāo)分析物。2.選擇合適的化學(xué)熒光分析方法：選擇合適的化學(xué)熒光分析方法需要綜合考慮分析物性質(zhì)、樣品基質(zhì)、檢測要求（靈敏度、選擇性、速度）以及實驗室條件等因素。*分析物性質(zhì)：*是否具有熒光？如果分析物本身無熒光或熒光極弱，需要選擇能產(chǎn)生熒光的衍生化方法（如化學(xué)衍生、酶衍生、標(biāo)記抗體/探針）或選擇間接的熒光檢測技術(shù)（如時間分辨熒光TRF、熒光酶免疫分析FIA）。*熒光強度和光譜特征？強熒光、光譜特征清晰的物質(zhì)，可選用常規(guī)熒光分光光度法。弱熒光或光譜復(fù)雜的物質(zhì)，可能需要更靈敏的技術(shù)，如熒光酶標(biāo)儀（FIA）、時間分辨熒光分析（TRF）、熒光偏振免疫分析（FPIA）或結(jié)合微流控技術(shù)的數(shù)字微球/微滴技術(shù)（dPCR）。*熒光壽命？如果分析物具有長壽命熒光，且背景干擾嚴重，TRF是理想的選擇，因為它能有效區(qū)分長壽命熒光信號和短壽命背景干擾。*樣品基質(zhì)：*基質(zhì)復(fù)雜性：對于復(fù)雜生物樣品，需要考慮基質(zhì)對熒光的干擾。優(yōu)先選擇光譜分析法（如FIA），并需進行樣品前處理（如萃取、純化、衍生化）以去除或減少干擾。如果基質(zhì)干擾嚴重且難以去除，可能需要選擇對基質(zhì)變化不敏感或抗干擾能力強的技術(shù)（如TRF、FIA）。*樣品穩(wěn)定性：考慮樣品在分析過程中的穩(wěn)定性，選擇合適的保存條件、分析時間和方法。*檢測要求：*靈敏度要求：低濃度檢測需要高靈敏度方法，如TRF、FIA、結(jié)合放大技術(shù)的方法。*選擇性要求：復(fù)雜體系中需要高選擇性，利用分析物的光譜特征或結(jié)合免疫技術(shù)（如FIA、FPIA）。*分析速度：快速檢測需求可考慮FIA、自動化熒光儀等。*儀器條件：*儀器類型：常規(guī)熒光分光光度計適用于多數(shù)常規(guī)熒光分析。具備時間分辨功能的儀器適用于TRF。具備酶標(biāo)功能的儀器適用于FIA。高靈敏度檢測可能需要專門的設(shè)備。*經(jīng)費預(yù)算：不同方法的儀器和試劑成本差異較大。*結(jié)合實例：*實例1：測定血清中藥物濃度。如果藥物本身有較強熒光，光譜清晰，且樣品經(jīng)過適當(dāng)處理后背景干擾不嚴重，可直