分光蛍光光度計の基礎（6） りん光測定

基底状態にある分子にエネルギーを与えると、励起一重項状態に遷移します。そして、励起された分子は、内部転換や振動緩和により第一励起一重項の最低振動準位へとエネルギー減衰した後、光を放出して基底状態へ戻ります。ここで放出される光は蛍光と呼ばれています。一般的に、蛍光放射は、励起後数ナノ秒から数マイクロ秒の間に急速に起こります。一方で、分子が励起状態にある間に項間交差が起こると、エネルギーの低い第一励起三重項状態に転移し、内部転換と振動緩和を通して第一励起三重項の最低振動準位に達し、光を放出して基底状態へ戻ります。ここで放出される光はりん光と呼ばれています。励起三重項状態から基底状態への遷移は禁制なので、許容遷移である蛍光に比べ長い寿命を持ち、りん光寿命は数ミリ秒以上と言われています。りん光は寿命が長いため、ほとんどの場合において酸素による消光や溶媒の運動、衝突によって熱的に失活し、室温で観測することができません。従って、試料を液体窒素温度に冷却し凍結し測定します。例外として、近年研究されている有機EL用色素などに室温でりん光を発するものもあります。

日本分光の分光蛍光光度計はりん光を測定するために、励起側分光器にシャッターを搭載しています。図3には時間に対して連続的にシャッターが開く、閉じるを繰り返す様子と、その時に観測される試料からの蛍光とりん光の信号を示します。シャッターが開いた状態では励起光が試料に照射しており、観測される信号は蛍光とりん光が混ざっているのに対し、シャッターが閉じた状態ではりん光のみが観測されます。

図4はベンゼンのりん光のみを観測した例です。日本分光ではりん光測定のために、スペクトル測定、定量測定、時間変化測定、固定波長測定、りん光寿命測定を用意しています^*1。