光谱分析法概论

2020/6/8,1,第九章光谱分析法概论,2,主要内容,电磁辐射及其与物质的相互作用,1,光学分析法分类,2,光谱分析仪器,3,光谱分析法的发展概况,4,3,光学分析法(opticalanalysis),基于物质发射的电磁辐射(electromagneticradiation)或物质与辐射相互作用产生的辐射信号或发生的信号变化来测定物质的性质、含量和结构的仪器分析方法。,4,电磁辐射,电磁辐射是一种以电磁波的形式在空间高速传播的粒子流，具有波动性和微粒性。,5,磁场,电场,传播方向,电磁辐射的波动性,电磁辐射为正弦波。与其它波，如声波不同，电磁波不需传播介质，可在真空中传输。,6,电磁辐射的微粒性,电磁辐射是由一颗颗不连续的光子构成的粒子流。当物质吸收或发射一定波长的电磁波时，是以吸收或发射一颗颗量子化的光子形式进行的。每个光子的能量为：,7,电磁波谱(electromagneticspectrum)分区表,辐射区段,波长范围,辐射区段,波长范围,射线,10-410-2nm,射线,远紫外辐射,紫外辐射,可见光,10-210nm,10200nm,200400nm,400760nm,近红外辐射,中红外辐射,远红外辐射,微波,无线电波,0.762.5m,2.550m,50300m,0.3mm1m,11000m,8,电磁辐射照射物质时，其传播方向、速度等物理性质发生改变。,电磁辐射照射物质时，发生能量转移，使物质内部有相应的能级跃迁,折射法、干涉法旋光法、圆二色光谱法散射浊度法X射线衍射法,吸收(absoption)光谱法发射(emission)光谱法散射(scattering)光谱法,电磁辐射与物质相互作用,非光谱法,光谱法(spectroscopicanalysis),9,常用光谱分析法,10,光谱分析法分类,光谱分析法,吸收光谱法,发射光谱法,原子光谱法,分子光谱法,11,原子吸收光谱法,被作用物：原子蒸汽,光源：紫外可见光,能级跃迁情况：最外层价电子从能量较低的能级E1跃迁到能量较高的能级E,(AAS),12,原子发射光谱法,被作用物：原子蒸汽,光源：火焰、电弧、等离子炬等,能级跃迁情况：最外层价电子从能量较高的能级E2跃迁到能量较低的能级E1,(AES),13,傅立叶变换红外光谱仪,粉末X射线衍射仪,荧光分光光度计,17,分光光度计(spectrophotometer)基本组成,18,辐射源(source),对光源的要求：强度大（分析灵敏度高）、稳定（分析重现性好）。,19,分光系统（wavelengthselector）,将连续波长的“复合光”分开为一系列“单一”波长的“单色光”的器件。理想的100%的单色光是不可能达到的，实际上只能获得的是具有一定“纯度”的单色光，即该“单色光具有一定的宽度（有效带宽）。有效带宽越小，分析的灵敏度越高、选择性越好、分析物浓度与光学响应信号的线性相关性也越好。,20,单色器(monochromator)构成,狭缝、准直镜、棱镜或光栅、会聚透镜。,入射狭缝,准直镜,物镜,棱镜,焦面,出射狭缝,f,入射狭缝,准直镜,光栅,物镜,出射狭缝,f,其中最主要的分光元件为棱镜和光栅,prism,grating,21,光栅(grating),d,900,450,300,700,350,233,500,250,167,300,150,一级,二级,三级,分为透射光栅和反射光栅，常用的是反射光栅。反射光栅又可分为平面反射光栅(或称闪耀光栅blazedgrating)和凹面反射光栅。闪耀光栅在同一级光谱上，各谱线是均匀排列的，可通过减小d值来提高色