光谱分析法概论.ppt

1、分析方法、化学分析法、仪器分析法、化学定性分析、化学量化分析、重量分析法、容量分析法、光学分析法、()、电化学分析法、和、 光学分析法概论、光学分析法、物质放射所致的电磁放射或物质与放射相互作用而产生的放射信号或光学分析方法中，包括能量供给能量(包括放射能量)与物质的相互作用、能量供给能量(包括放射能量)与放射能量光学分析法的应用，2 .环境和大气研究主要是原子光谱的应用，也有分子光谱。 3、药物分析鉴别、检验、含量测定。 1、结构鉴定专业性强，样品使用量少，无需改变混合系统结构即可快速分析。 第一节电磁辐射与物质的相互作用第二节光学分析法的分类第三节分光分析仪器，光：为电磁波，可以用具有波动

2、性和粒子性的第一节电磁辐射与其物质的相互作用，一、电磁辐射的性质，一、光的波动性、波动性：波长、频率和频率来描述。 3360光在传播过程中，通过同一电磁波曲线上两个相邻相位在同一点之间的距离. 3360单位时间内的点的波数.3360波长的倒数(1/)常用于红外光谱，可以理解为1cm长度的中波数。 用与紫外可见光区域： nm(10-9m )红外光区域： m(10-6m )或cm-1微波区域： cm的无线电波3360频率及频率成比例的光量子的能量来记述E=h=h c/=h c，例如，对波长200nm的光子能量e进行1mol (6.022171023个)校正，得到3电磁波频谱：电磁放射按波长顺序排列

3、的放射性射线x射线紫外光可见光微波电波、物质和放射能量作用时在内部产生的能级迁移频谱， 分光分析法(Spectroscopic analysis )、光学分析法、物质与放射能作用时不发生的能级迁移、非分光法、二、电磁放射与物质的相互作用X hX，是在放射(Emission )物质被激发而迁移到激发状态后，从激发状态转移到基态时放射能X X X X h、散射光子与物质分子之间发生碰撞，改变光子的运动方向使其散射到不同的角度。 瑞利散射光子与物质分子发生弹性碰撞，不发生能量交换，仅光子的运动方向发生变化。 (波长=入射光波长)受激喇曼散射光子和介电质分子非弹性碰撞，光子的运动方向和能量发生变化。

4、(波长入射光的波长)、折射和从反射介质1向介质2界面照射光时，一部分光向介质1扩散，称为光的反射，另一部分光改变方向，以一定的折射角度进入介质2，称为光的折射。 干扰作用和衍射在一定条件下光波相互作用。 重叠时，强度根据各波的相位而变强或变弱的合成波称为干扰作用。 光波绕过障碍物或通过狭缝时，以约180度的角度向外部放射，波前进的方向弯曲，称为衍射。(二)不发生能级迁移的第二节光学分析法的分类，一、电磁辐射与物质的相互作用的分类，一.在分光法物质内部发生能级迁移，记录能级迁移引起的辐射能强度的波长变化，将得到的图称为光谱，利用光谱进行定性吸收光谱法、发射光谱法、吸收谱(nm )、吸光率(a )

5、、1 2 3 4 5 6 n、光谱不同的形式、带状光谱：是几个光谱带和暗部间的光谱。 线性光谱：是强度不同的多个发射谱线与暗部之间的光谱。 连续光谱：从热固体或液体中释放出来。 在一定范围内。 有各种波长的光，连续，无明显的发射谱线和乐队。 这些个是红外、可见光和远紫外波段分析仪的重要光源。 太阳连续光谱，2 .非分光法与物质内能级的迁移无关，只是测定电磁辐射的基本性质(反射、折射、干扰作用、衍射和偏振光)的变化，主要有折射法、旋光法、浊度法、x射线衍射法和圆二色法等。 利用x射线绕过障碍物可以向后传播的现象，是测量晶体结构的重要手段。 DNA结晶的x射线衍射摄影图片(by Rosalind

6、Franklin )、x射线衍射法(X-ray diffraction analysis，XRD )、二、按作用物分类、1 .原子分光法2 .分子分光法(molecular spectroscopy )是分子中的电子能级三、按放射能的转换方向分类，1 .原子吸收光谱法(第十三章)、原子外层电子迁移的两个能级之间的能差可以确定样品的元素体组成和含量，但是不能给出分子结构的信息，(一)吸收谱法，定义：物质吸收相应的放射能而产生(1)紫外可见分光光度法(第10章)通过价电子能级迁移而产生，伴随振动能级等迁移的带状光谱。 电子能级间隔120eV，波长200760nm。 2 .分子吸收光谱法，(2)红外

7、分光光度法(第十二章)属于分子振动旋转光谱，能量差为0.051eV，波长为125025000nm。 (3)核磁共振谱法(第十四章)为原子核大头针能级转移，激发波长为60cm300m的电磁波。 (4)拉曼光谱法利用受激喇曼散射得到了结果。 (2)原子或分子被激发后，定义电子从激发状态转移到基态而产生的光谱为激发色光谱的激发色光谱法。 1原子发射光谱法瓦斯气体状金属原子碰撞高能量粒子(电子、原子或分子)而被激发、发光的特征的线状光谱。 2原子荧光分光法瓦斯气体状金属原子被电磁放射(一次放射)激发后放射的二次放射。 3 .分子荧光(第12章)和磷光分光法物质分子被放射激发后，其外层电子从基态迁移到激

8、发状态，如果它们迁移到基态，则以放射的形式放出能量。 4 .化学发光分析在一些特殊的化学反应中，吸收反应所发射的化学能而处于电子激发状态的活性中间体或反应产物是从激发状态转变为基态时产生的光辐射。 质谱是分子离子和东鳞西爪络离子根据其质量负荷比(m/z )的大小依次排列的质谱(mass spectrum )。 根据质谱分析，确定分子的原子组成、分子量、分子式和分子结构的方法称为质谱法。四、质谱法(第十五章)、光学分析法、分光分析法、非分光分析法、第三节分光分析仪器、能量供给能量与被测物相互作用的信号、辐射源(光源Source )单色器(Monochromator )样品池放射检测器分光光度校正

9、(spectrophotometer )， 光学分析法的三个基本过程：1 .光源因方法而异，采用不同的光源：根据激光、放电、电弧等光源的性质，连续光源在宽范围内提供连续波长的光源，在氢灯、氘灯、钨灯等上分类射线光源，在特定波长的光源，金属蒸气拉1、基本元件2、单色器：单色器的主要作用是将复合光分解为单色光或一定宽度的乐队。 (1)进出口狭缝(2)准直装置(透镜或镜子):使光束成为平行光线(3)分散装置：棱镜项目、光栅、棱镜项目：棱镜项目对不同波长的光具有不同的折光率，波长长的光的折光率小，波长短的光的折光率大。 平行光按照通过棱镜项目的波长顺序排列，成为单色光，聚焦在聚焦面上的不同位置，得到按

10、波长展开的光谱，光栅：由一系列等宽度等间距的平行狭缝构成，在1cm的长度上多刻有数千条到数万条切口。 切口不透光，切口不透光，称为透射光栅，另一个光栅是反射光栅。 晶格光谱的产生是多狭缝干扰作用与单狭缝衍射协作的结果，前者确定光谱出现的位置，后者确定光谱强度分布。 3 .试料装置的光源和试料相互作用的场所，(1)吸收单元3360比色皿(例如紫外可见分光光度法)、透明板(例如红外分光光度法)等，(2)特殊装置3360雾化吸入器(例如原子吸光光度法)等，(1)检测器半导体光检测器硒光电池、光电三极管、光电子倍增管， 硅二极管阵列检测器、半导体探测器等；(2)热检测器真空热电偶检测器、热电检测器等；

11、5 .信号与数据处理系统集成、自动、智能；2、2 .工作范围(working range )设备能以规定的精度和密度测量的吸光率或强度范围。 3 .“厚度”(thickness )采样单元的两个平行透光内表面之间的距离。 4 .光路长度光通过吸收单元内的物质的入射面和出射面之间的距离。 垂直入射时，应与厚度相同。 5、不考虑装置准确性(accuracy )随机误差，而使用从装置提供的读数与所测量的真实值一致的能力。 考察系统误差。 6 .设备给定测量值一致读数的能力(短时间)而不考虑设备的重现性系统误差。 7、仪器稳定性在有会儿期间，仪器具有保持其精密度的能力。 8 .设备的可靠性设备具有维持

12、其所有性能(准确度、精密度和稳定性)的能力。第四节分光分析法的发展概况和主要文献，一、分光分析法的发展概况20世纪40年代中期，光电子倍增管的出现20世纪50年代，原子物理的发展20世纪六十年代，等离子体，傅立叶变换和激光技术的导入20世纪70年代，激光，微电子学，微波，半导体， 自动化激光蒸发-微波等离子体2 .技术电感耦合射频波等离子体ICP-质量分析激光质量分析：灵敏度达10-20 g 3，新材料导光纤维传导，损耗小，抗扰度强， 4 .交叉电发光学分析光纤电化学式传感器5 .检测器发展电荷耦合阵列检测器光谱范围宽、量子效率高、线性范围宽，多通道云同步数据采集、三次元频谱图用光电二极管激光器代替光电倍增管， 能够对原子吸收进行多元素体云同步测量的三、参考