,光谱分析仪器与技术PPT课件

第二章光谱分析设备和技术、钱、目录、第一节吸收光谱分析设备和技术第二节发射光谱分析设备和技术第三节散射光谱分析设备和技术，主要提示，1。光的基本特性和兰博-比尔定律的含义是什么？频谱分析技术是如何分类的，每个技术特征是什么？3.UV-vis分光光度计可以根据相应的光学系统分为哪些种类？每个特点是什么？4.原子吸收分光光度计的结构组成和测量灵敏度和精度的影响因素是什么？简述原子发射光谱分析的特点和局限性。荧光光谱仪的类型和基本结构是什么？影响荧光强度的因素是什么？散射光谱分析方法的两种类型是什么？简述其检测原理。8.根据人造丝散射理论，散射光强度主要与哪些因素有关？光谱分析技术，是一种利用具有发射光谱、吸收光谱或散射光谱的物质进行物质定性和定量分析的分析方法。光谱分析可以根据光谱特性分为吸收光谱分析技术、发射光谱分析技术和散射光谱分析技术三类。光谱分析技术是生物化学检验中最基本、最常用、敏感、准确、快速、简便、选择好的特性，被广泛应用。第一节吸收光谱分析设备和技术，第一，紫外-可见分光光度计分析设备和技术，(a)光的基本特性光具有电磁波、可变性和颗粒度。光的波长可以用纳米(nm)单位表示。e=ha(2)光的选择对与物质颜色有关的物质进行吸收的分子或离子块，对可见区域和紫外线区域的光波具有选择吸收作用。要进行可见光谱分析，必须与使用被测试溶液颜色的单色光互补，才能获得溶液对光的最大吸收。吸收光谱：其他物质吸收不同波长的光。改变入射光的波长，依次记录物质吸收不同波长光的程度，就能得到该物质的吸收光谱。第一节UV-vis分光光度计工作原理和基本结构，各种试验液体紫外线扫描地图a葛根素；B 空微乳；c空肠循环流体；d酚红，吸收光谱：又称吸收曲线。(3)紫外线-可见分光光度法紫外线(200-400nm)、可见光(400-780nm)1。朗伯-维尔定律单色光通过物质溶液时，溶液的吸光度与溶液的浓度和液层厚度的乘积成正比。A=KCbA具有吸光度；k是比例系数。c是吸收物质的浓度。b是溶液的液层厚度。k，c恒定时，吸光度a与液体层厚度b成正比，称为兰伯特定律。在k，b恒定的情况下，吸光度a与溶液浓度c成正比，称为Beer定律。一、紫外-可见分光光度法和技术，1 .朗弗-维尔定律(1)吸光度：吸光度表示单色光通过溶液时吸收的程度为a。(2)透射率：透射率，也称为透射率，是传入光源的比率，用t表示。吸光度与透射率的关系：a=log=-logt (3)比例系数k: k值表示单位浓度、单位液体层厚度溶液的吸光度，是与吸收材料特性和入射光波长相关的常数。k值的显示方式取决于溶液浓度的显示。吸收系数a，摩尔吸收系数，100%吸收系数。一、紫外-可见分光光度计的工作原理、lonber-vill定律：I0:入射光强度b:液层厚度T:透射度T:吸收系数、C:溶液浓度I:透射光强度A:吸收强度、第一定量分析方法(1)直接比较法：通过分别测定样品溶液和标准溶液的吸光度Ax和As，可以比较样品的浓度。Cx=axcs/as (2)标准曲线法：1，紫外可见分光光度计及技术，2。定量分析方法(3)摩尔吸光系数(=K)检测方法：在给定条件(单色光波长、溶剂、温度等)下，吸光系数是指示物质特性的常数。根据朗伯-比尔的定律，可以使用公式C=A/b直接计算物质的含量。(4)双波长分光光度法(补充):在吸收光谱相互重叠的两个分量共存的情况下，可以用双波长分光光度计测量单个分量，或者同时分析两个分量。1，lanber-vill规则：A=KCb2，吸光度和半透明：a=log=-logta:吸光度；I .入射光的强度；I1:透射灯光的强度；t:透射比或透射比；k:系数、吸收系数或摩尔吸收系数b:吸收介质的厚度，通常以厘米为单位；C: g/L或mol/L单位的吸收物质浓度。3，直接比较方法(如果有标准溶液):CX=axcs/as4，摩尔吸光系数()检测方法(给定条件(单色光波长、溶剂、温度等):C=A/b5，特定波长和溶剂条件下吸收材料的特性常数；不随浓度c和光路长度b的变化而变化。如果温度和波长等条件保持不变，k仅与吸收物质本身的特性相关。(2)测量物质的吸光能力，可以作为定性识别的参数。不同波长的相同物质的k值不同。最大吸收波长max中的摩尔吸光系数通常用kmax表示。Kmax显示了这种吸收物质的最大吸收力，用分光光度计测量这种物质可以达到的最大灵敏度。Kmax越大，该物质的吸光度能力越强，用分光光度计测量该物质的灵敏度越高。(3)k在数值上等于单位浓度，单位液层厚度时，在特定波长处等于特定溶液的吸光度。其他浓度单位：吸收系数a，摩尔吸收系数，100%吸收系数，1，紫外可见分光光度计分析设备和技术，(4)紫外可见分光光度计基本结构，1。光源可见光区域：钨灯、卤素灯光源、波长范围320至2500 nm。紫外线：氢，氘光源，波长185-400nm。1，紫外-可见分光光度计和技术，(4)紫外-可见分光光度计的基本结构2。一种光学装置，将单色光的复合光分解为单色，分离由棱镜或光栅、狭缝、准直镜等部分组成的所需波段光线。常用单色仪：棱镜、干涉过滤器、光栅分光。3.吸收组分光光度计用来盛溶液的容器，也称为碟子或有色杯。适用于紫外线和可见光区域的多用途石英比色杯；玻璃比色杯子只能用于可见光区域。自动生化分析仪多用途塑料比色杯。一、紫外-可见分光光度计及技术；(5)紫外-可见分光光度计类型单光束分光光度计；(1)单光束可见光分光光度计；1 .灯光；灯光。电容器镜头；漫射棱镜；准反射镜；5.玻璃保护；狭缝7。镜子；镜子。8.光栅；光栅。9.电容器镜头；吸水池；11.光门；12.玻璃保护；13.光电倍增管，1，uv-可见分光光度计和技术，(5) uv-可见分光光度计的类型单光束分光光度计单光束uv-可见分光光度计，1，uv-可见分光光度计和技术，(5) uv-可见分光光度计的类型2。双光束分光光度计，1，uv-可见分光光度计和技术，(e)紫外-可见分光光度计的类型3。双波长分光光度计，1，紫外-可见分光光度计分析设备和技术，(6)选择分光光度计分析条件选择入射光波长选择最强吸收带的最大吸收波长(max)单色光作为入射光，可以最大限度地提高测量灵敏度。如果最强吸收峰的峰比较尖，则通常使用吸收稍低、峰稍平的子钢棒或肩峰之一进行测量。2.吸光度范围的选择将选择适当的吸光度范围，以使测量结果的误差最小。吸光度范围为0.1至2.0时，测量结果的相对误差最小。一、紫外-可见分光光度计和技术，(6)选择分光光度计分析条件3。狭缝宽度的选择狭缝宽度影响测量的灵敏度和校准曲线的线性范围。狭缝宽度增加，入射光的单色减少，灵敏度减少，校正曲线偏离了朗伯维尔定律。狭缝宽度约为样本吸收峰半宽的1/10。4.发色反应条件的选择反应产物的摩尔吸光系数大。反应要有很高的选择性。反应产物具有充分的稳定性。反应产物的组成是固定的。二、原子吸收分光光度法和技术；(a)原子吸收分光光度法原理 e=E2-El=h 格式： e为能级差；E2、E1分别是高低能级能量。h是普朗克常量。是吸收光的频率。电子从低能级转移到高能级时，必须吸收特定波长的光。利用特定波长的光照射要测试的元素时，要测试的元素吸收部分光能量，受到刺激，使入射光变弱变暗，就像溶液吸收单色光一样。使用光电探测器检测出入射线的强度变化，即测量中元素的吸光度，并根据朗伯-维尔定律求出测量中元素的浓度。2，原子吸收光谱仪和技术，(2)原子吸收分光光度计的基本结构，1600光谱线，2，原子吸收分光光度计的基本结构，(2)原子吸收分光光度计的基本结构1。光源是线性光谱，可以为正在测量的元素生成必要的特性，线的宽度要窄，发射强度要高，并且很稳定。常用光源是空心阴极灯。2.原子化器为样品干燥蒸发，转换成所需基态原子蒸汽提供了合适的能量。原子化器有火焰原子化器和石墨炉原子化器。2，原子吸收光谱仪和技术，(2)原子吸收分光光度计的基本结构3。分光系统(单色仪)单色仪(单色仪)由入射和发射狭缝、镜像和色散元件等组成，其作用是将所需的共振吸收线与相邻干涉线隔开。4.检测系统由探测器、放大器、对数转换器和显示设备组成。探测器的作用是将光电信号转换为电信号，然后放大，过滤，然后通过测量的信号进行对数转换，将其转换为线性信号，然后由读取装置显示读数，或者由记录仪记录。二、原子吸收分光光度法和技术，(c)选择原子分光光度计分析条件1。吸收波长选择元素的共振线作为分析线；分析浓度高的样品时，可以选择低灵敏度的谱线进行分析。背景吸收用背景吸收修正法排除，浓度高的话，最好使用辅助敏感线作为分析线。2.灯电流在选定电流下，光源可以提供足够强、稳定的入射谱线，以提高信噪比和测量精度；还要有更高的测量灵敏度。第二，原子吸收光谱仪和技术，(c)选择原子分光光度计分析条件3。狭缝的宽度狭缝宽度选择的原则是，必须能够分别分析线和近线。4.燃烧器的高度应使测量光束从自由原子浓度最大的火焰区域通过。5.喷雾器的调节一般约4ml/min的注射量更合适。第二节发射光谱仪和技术，1，原子发射光谱仪和技术，(1)原子发射光谱分析的基本工作原理原子受到外部能量的作用，原子因与高速运动的气体粒子和电子的碰撞而获得能量，将原子的外部电子从基态转变为激发态，蒸发样品，将各组转换为气体原子或离子，从而给气体中的每个基本粒子提供电刺激。这里的原子或离子在返回基态时，会释放每个元素的特性线。研究特性线的波长和强度，可以定性和定量分析测试的样品。原子发射光谱法可以同时测定一个样品的多因素分析和元素的不同含量(高、中、微含量)。具有分析速度快、选择性高、检测限制低、样品消耗少等优点。一、原子发射光谱仪和技术，(b)原子发射光谱仪基本结构原子发射光谱仪由激发光源和光谱仪两部分组成。(1)这里的光源：将样品中测量的元素原子化，提供原子产生发光所需的能量，从而产生样品蒸发、雾化、这里、光谱。火花和感应耦合等离子体一般用两种方法。(2)光谱仪：常用的光谱仪是棱镜光谱仪、光栅光谱仪和光电直读光谱仪。光谱仪的作用是分散光源发射的电磁辐射，然后获得波长顺序排列的光谱，检测并记录其他波长的辐射。I .原子发射光谱和技术，2 .原子发射光谱(1)定性分析方法要素的特性光谱波长由要素的原子特性决定。检查光谱中是否出现属性线，以确定图元是否存在。(2)定量分析方法：根据样品中测量的元素的谱线强度确定相应元素的含量的方法。元素的谱线强度与样品的浓度c的相互关系：I=acb: I是测量的元素谱线强度。a是与样品的蒸发、激发过程和样品配置相关的一个参数。c是被测量元素的浓度。b是与谱线自吸收相关的值的自吸系数。一、原子发射光谱仪器和技术、(c)原子发射光谱分析的干扰和处理矩阵效果是对其他元素存在影响测量元素的光谱强度的干扰效果。样品配置越复杂，矩阵效果越明显，分析误差越大。将选定的辅助物质(例如光谱缓冲剂或光谱载体)添加到样品和标准样品中，以消除或减少矩阵干扰。光谱缓冲剂可以稀释样品，减少电弧火焰中样品的蒸发、激发温度和背景影响。频谱缓冲区纯度高，频谱简单。取决于所扮演的角色。光谱载体的作用是改变样品中被测试元素的熔点、沸点，从而改变每个元素的蒸发状态，提高被测试元素的光谱线强度，抑制干涉元素的光谱线强度等，从而提高分析的灵敏度。第二，荧光分析设备和技术，(a)荧光分析工作原理物质被高能量射线激发后，发出比原始激发光更长波长的可见光称为荧光。有些物质暴露在紫外线下会比吸收的紫外线波长长，或者发出相同的紫外线荧光或可见光荧光。通过测量和分析物质分子产生的荧光强度的方法称为荧光分析。荧光分析可应用于物质的定性检测和定量分析。荧光法的主要特征是高灵敏度，检测限值为10-7 10-9g/ml。荧光法的选择性强。荧光法样品量小，操作方便。第二，荧光分析设备和技术，(b)荧光光谱仪的基本结构，在单色仪中刺激激发光，将其投影到样品上。样品杯中的荧光物质被刺激，释放荧光光谱。荧光光谱投影在光电探测器上。光电探测器将荧光强度转换为电信号，信号强度与物质浓度成正比。产生荧光的光源使用氙灯、汞灯、氙-汞弧灯、激光和闪光灯产生荧光。2.分为单色和发射单色，分别将接收激发光和发射荧光替换为单色。2，荧光分析器仪器和技术，(2)荧光光谱仪的基本结构，2，荧光分析器仪器和技术，(3)分子荧光定量分析方法与UV-vis分光光度法相同的分子荧光定量分析，直接比较方法和标准曲线方法。直接比较方法Cx=Cs: Cx是正在测试的样品溶液的浓度。Cs是标准溶液的浓度。Fx是要测试的样品溶液的荧光强度。Fs是标准溶液的荧光强度。2.标准曲线法用标准物质配制一系列不同浓度的标准溶液，测定标准系列溶液的荧光强度。以荧光强度为纵坐标，以标准溶液浓度为横坐标绘制标准曲线，然后测量正在测试的样品的荧光强度，并在样品的荧光强度和标准曲线中查找正在测试的样品的荧光物质含量。第二，荧光分析设备和技术，(4)影响荧光强度的因素溶剂的影响荧光强度可以随着溶剂