Spectroscopie de fluorescence

La spectroscopie de fluorescence est un type de spectroscopie électromagnétique. Les appareils qui mesurent la fluorescence sont appelés des fluorimètres. Les molécules possèdent différents états d'énergie. La spectroscopie de fluorescence s'occupe principalement des états électroniques et vibratoires. La molécule examinée possède un état de faible énergie et un état électronique excité d'énergie plus élevée. Dans chacun de ces états électroniques se trouvent différents états vibratoires. Les collisions avec d'autres molécules ont pour conséquence que la molécule excitée perd de l'énergie vibratoire jusqu'à ce qu'elle atteigne l'état vibratoire le plus bas. La spectroscopie de fluorescence analyse les différentes fréquences de la lumière émise et détermine par conséquent la structure des différents niveaux vibratoires.

Théorie de mesure

Un faisceau de lumière (généralement de la lumière ultraviolette en provenance de lasers, de LED et de lampes à arcs au xénon ou à vapeur de mercure) excite les électrons dans les molécules, les amenant à émettre de la lumière (pas toujours visible). Un laser émet seulement de la lumière à éclairement énergétique élevé à un intervalle de longueur d'onde inférieur à 0,01 nm. Une lampe à vapeur de mercure émet de la lumière à proximité des longueurs d'onde de crête. Une lampe à arc au xénon possède un spectre d'émission continu dans la gamme de 300 à 800 nm et un éclairement énergétique suffisant pour mesures jusqu'à tout juste au-dessus de 200 nm.

La lumière passe à travers un filtre ou un monochromateur et vient frapper l'échantillon. Il absorbe la lumière et les molécules dans l'échantillon entrent en fluorescence. Cette lumière fluorescente passe à travers un deuxième filtre ou un monochromateur et atteint un détecteur, placé à 90° par rapport au faisceau de lumière incident afin de minimiser la quantité de lumière transmise ou réfléchie. Le détecteur mesure ensuite la lumière entrante et sa longueur d'onde, caractéristique du composé organique spécifique.

Avantages
  • Réponse rapide aux changements de concentration
  • Analyse des différents états d'agrégation (liquide ou solide, forme irrégulière)
  • Non destructif pour l'échantillon
  • Produits dérivés non dangereux
  • Bien adapté pour des études in situ au laboratoire et directement sur le terrain
Exemples d'utilisation
  • Analyse des composés organiques dans les domaines de la recherche (bio-)chimique et médicale ainsi qu'en agriculture et en production alimentaire
  • Détection des composés présents dans l'air ou l'eau, même à des concentrations très faibles
  • Détection de métaux lourds (par exemple le mercure)
  • Redirection des photons