第9章 光谱分析法概论-2012

LOGO2020/1/251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43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。cc//1)(/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。hchchE/7电磁波谱分区表辐射区段波长范围辐射区段波长范围射线10-3~0.1nm射线远紫外辐射紫外辐射可见光0.1~10nm10~200nm200~400nm400~760nm近红外辐射中红外辐射远红外辐射微波无线电波0.76~2.5m2.5~50m50~300m0.3mm~1m1~1000m8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射线衍射法吸收光谱法发射光谱法散射光谱法电磁辐射与物质相互作用非光谱法光谱法9常用光谱分析法光谱类型波长范围波数范围量子跃迁类型-射线发射光谱0.005-1.4A--核X-吸收、发射、荧光、衍射光谱0.1-100A--内层电子真空紫外吸收光谱10-180nm1106-5104外层键合电子UV-Vis吸收、发射及荧光光谱180-780nm5104-1.3104外层键合电子红外吸收拉曼散射光谱0.78-300m1.3104-33分子振动-转动微波吸收0.75-3.75mm13-27分子转动电子自旋共振光谱3cm0.33磁场中电子自旋核磁共振0.6-10m1.710-2-1103磁场中核自旋10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E２(AAS)11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)12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16光谱分析仪器基本组成辐射源样品池检测器单色器讯号处理及显示器17辐射源H2灯紫外光源D2灯160-375nmW灯320-2500nm可见光源氙灯250-700nmNernst灯连续光源红外光源硅碳棒6000-5000cm-1之间有最大强度Hg灯254-734nm金属蒸汽灯Na灯589.0nm，589.6nm空心阴极灯空心阴极灯高强度空心阴极灯也称元素灯红宝石激光器693.4nmHe-Ne激光器632.8nm激光*Ar离子激光器515.4nm，488.0nm直流电弧交流电弧火花线光源发射光谱光源ICP电能对光源的要求：强度大（分析灵敏度高）、稳定（分析重现性好）。18分光系统（monochromator,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。19单色器构成狭缝、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20光栅(grating)d250167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）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值来提高色散率。通常1200-1400刻槽/mm。投射光光栅21检测器（detector）波段射线X射线紫外可见红外微波射频检测器闪烁计数管半导体计数管光电池光电管光电倍增管热电偶、热辐射检测器晶体二极管三极管、晶体三极管22小结光谱分析法仪器基本原理分类LOGO2020/1/2523