光谱分析仪器

1光谱分析仪器2光谱分析仪器原理：光谱分析技术分类概述重要的光谱分析技术原理、类型、特点光谱分析定量原理、方法3光谱分析仪器---检验医学应用的光谱仪器在医学检验中的地位最重要的一类应用最早的一类应用最广泛的一类4紫外可见分光光度计利用物质分子吸收光谱分析技术荧光分光光度计利用物质分子荧光光谱分析技术原子吸收分光光度计利用物质原子吸收光谱分析技术原子发射光谱仪利用物质原子发射光谱分析技术医学检验常用的光谱分析仪应用的光谱分析技术光谱分析仪器---重要的光谱分析技术5光谱分析技术基础理论------光学几何光学----显微镜的原理光的波动性理论波动光学---单色器的原理：衍射、干涉光的吸收、发射理论量子理论----光谱产生基本原理hchE光谱分析技术的重要理论原理光谱分析技术---概论6互补色----两种颜色的光按照一定比例混合在一起呈白色，这两种颜色称互补色白光红蓝绿橙绿蓝黄蓝黄绿紫绿紫红物体的颜色、互补色物体的颜色---由物质的性质和形态决定光谱分析技术---概论7光谱（Spectral）：复合光经过色散系统分光后，单色光按波长大小而依次排列的图光谱分析（SpectralAnalysis）分析光谱中光的波长组成及其各种波长光的能量强度用波长做横坐标，光强度作纵坐标，画出的曲线称光谱的光谱曲线光谱分析技术---概念光谱、光谱曲线、光谱分析8光谱分析技术中常见光谱名称连续光谱与离散光谱（波长分布类型）吸收光谱与发射光谱（分析技术）分子光谱与原子光谱（分析技术）紫外光谱、可见光谱以及红外光谱（分析技术）光谱分析技术---分类9物质吸收连续光谱中某些波长的光产生的光谱称作吸收光谱,包括分子吸收光谱和原子吸收光谱。S2S1S0S3E2E0E1E3h0.00.20.40.60.81.0250350450550650λ/nmAc(KMnO4)=3.7x10-4光谱分析技术---吸收光谱分析技术吸收光谱概念、产生原理10分子和原子吸收光谱产生原理及区别S2S1S0S3E2E0E1E3h0.00.20.40.60.81.0250350450550650λ/nmAc(KMnO4)=3.7x10-4原子吸收光谱----线光谱分子吸收光谱----连续光谱光谱分析技术---吸收光谱分析技术11光谱分析技术---吸收光谱分析技术吸收曲线（吸光谱）在各种物质对不同波长光的吸收程度不同，如果用各种不同波长的光分别通过某种被测物质，分别测定该物质对不同波长光的吸收程度，以波长为横坐标，吸收程度为纵坐标作图所得曲线称该物质的吸收曲线。λmax12发射光谱概念、原子发射产生原理hchEEE02S2S1S0S3E2E0E1E302EEhEh原子发射在外来的能量激发下，物质原子外层电子或分子价电子从基态跃迁到高能态再回复跃迁到基态而发射光子，由这个过程产生的光谱称发射光谱。光谱分析技术---发射光谱分析技术13分子发射（荧光）光谱最大特征具有两个光谱----激发光谱和荧光光谱分子发射（荧光）概念、产生原理、光谱特征光谱分析技术---发射光谱分析技术物质经一种波长的光激发后，所发出的比这种激发光的波长较长的可见光叫荧光141、激发光谱曲线固定测量波长(选最大发射波长),化合物发射的荧光(磷光)强度与照射光波长的关系曲线（图中曲线I）。光谱分析技术---发射光谱分析技术分子发射光谱的两个光谱曲线15光谱分析技术---发射光谱分析技术分子发射光谱的两个光谱曲线2、荧光光谱固定激发光波长选最大激发波长,化合物发射的荧光(或磷光强度)与发射光波长关系曲线(图中曲线II或III)。6216光致发光分子荧光热致发光原子发射光谱电致发光化学发光CL、ECL发光光谱激发方式光谱分析技术---发射光谱分析技术17光谱分析技术类型与光谱分析仪的关系分子吸收法:紫外可见分光光度计、红外摄谱仪分子光谱分子发射法:荧光分光光度计光谱技术原子吸收法：原子吸收分光光度计原子光谱原子发射法：原子发射光谱仪（火焰光度计、ICP）光谱分析仪---与光谱技术的关系18光谱分析技术---定量分析原理I0：入射光强度C:溶液浓度b:液层厚度I:透射光强度T:透光度A:吸光度k:吸光系数kbcIIT100kbcTIIIITA1lglglglg00bI0I朗伯-比尔(Lambert—Beer)定律19光谱分析技术---定量分析原理kbcTIIIITA1lglglglg00bI0I朗伯-比尔定律吸光系数单位k:吸光系数摩尔吸光系数(ε)L·mol－１·cm－１dL·g－１·cm－１201.单色光（入射光是单色光；）3.稀溶液吸收过程中，吸收物质互相不发生作用浓度增大，分子之间作用增强.2.吸光质点形式不变吸收发生在均匀的介质中；光谱分析技术---定量分析原理朗伯-比尔定律的适用条件21浓度计算方法1、标准比较法CU=AU*CS/AS2、标准曲线法Y=Ax+bbI0I01.02.03.04.0c(mg/mL)A*0.800.600.400.200.00Axcx光谱分析技术---定量分析原理朗伯-比尔定律的应用22发射（散射）光强度不遵从朗伯-比尔定律I001.02.03.04.0c(mg/mL)I*0.800.600.400.200.00Ixcx光谱分析技术---定量分析原理发射光谱分析与散射比浊定量计算发射（散射）光强度在一定条件下与物质浓度成正比I23医学检验常用光谱分析仪器光谱分析仪器---医学检验常用光谱分析仪24光谱分析仪类型及常用光谱分析仪分子吸收光谱仪:紫外可见分光光度计分子光谱仪分子发射光谱仪:荧光分光光度计光谱分析仪原子吸收光谱仪：原子吸收分光光度计原子光谱仪原子发射光谱仪：火焰光度计医学检验常用光谱分析仪---分类25（1）、光源（2）、单色器（或滤光片）（3）、样品单元（4）、检测器光谱分析仪器光学系统的重要组成结构光谱分析仪器的光学系统26氙灯氢灯钨灯吸收光谱仪、用光做激发能量的发射光谱仪光谱分析仪器的光学系统---光源必须有光源的光谱分析仪27钨灯、卤钨灯----连续光谱320—2500nm氢灯和氘灯----连续光谱185—375nm氙灯----紫外可见区连续光谱汞灯----254—734nm离散线光谱空心阴极灯----单波长线光谱紫外可见分光光度计常用光源的适用光谱范围及适用的仪器荧光分光光度计原子吸收分光光度计光谱分析仪器的光学系统---光源28原理及类型1）吸收滤光片2）干涉滤光片3）复合滤光片带通滤光片截止滤光片光谱分析仪器的光学系统---滤光片29带通滤光片属于吸收滤光片透光曲线有效带宽（半峰宽度）带通滤光片吸收曲线上透光度等于最大透光度一半的波长范围530-430=100nm光谱分析仪器的光学系统---滤光片30单色器（Monochromator）：能将来自光源的复合光分选出所需波长的的单色光光束的一种装置，是许多光谱分析仪器的一个核心结构。•1、入光狭缝•2、出光狭缝•3、色散元件•4、准直镜•5、附属机械装置概念及组成光谱分析仪器的光学系统---单色器31•1、入光狭缝•2、出光狭缝光谱分析仪器的光学系统---单色器32•将复合光中不同波长（颜色）的光在空间上分开的装置•3、色散元件光谱分析仪器的光学系统---单色器33A、棱镜非线性光谱色散元件类型及光谱排列特征B、光栅线性光谱光谱分析仪器的光学系统---单色器34光栅类型凹面反射光栅透射光栅平面反射光栅反射光栅全息光栅机刻光栅光栅原理分光栅制造方法分•光栅属于原级光栅属于复制光栅光谱分析仪器的光学系统---单色器35•汇聚光线4、准直镜光谱分析仪器的光学系统---单色器36类型及作用•溶液•气态原子原子化器比色皿、样品池透光并盛放样品样品原子化及原子气化样品检测状态样品单元名称样品单元作用光谱分析仪器的光学系统---样品单元37几种常用检测器光谱分析仪器的光学系统---检测器检测器工作原理光电管外光电效应光电倍增管外光电效应与多级二次发射体相结合光电二极管阵列外光电效应，由一行光敏区和二行读出寄存器构成光电池内光电效应电荷耦合器件模拟集成电路芯片38光谱分析仪器的光学系统---检测器39常用分子吸收光谱仪:紫外可见分光光度计常用分子发射光谱仪:荧光分光光度计分子光谱特点、仪器原理分类、常用仪器连续带状光谱常用光谱分析仪---分子光谱仪40概念紫外-可见分光光度计：工作波段在200nm～800nm的分光光度计。其中：200nm～400nm为紫外光区。400nm～800nm为可见光区。•定量分析原理朗伯-比尔定律分光光度计:能从含有连续波长的混合光中分离出任意波长单色光透过样品产生吸收，并能测量样品吸收后透过的单色光强度的仪器。常用分子吸收光谱分析仪---紫外-可见分光光度计41（1）、光源（2）、单色器（3）、样品单元（4）、检测器0.434单色器吸收池检测器显示器光源仪器基本结构常用分子吸收光谱分析仪---紫外-可见分光光度计42钨灯、卤钨灯----连续光谱320—2500nm（最常用）氢灯和氘灯----连续光谱185—375nm氙灯----紫外可见区连续光谱（光谱能量分布最理想）仪器基本结构----常用光源常用分子吸收光谱分析仪---紫外-可见分光光度计43仪器基本结构----不适用的光源汞灯----254—734nm离散线光谱空心阴极灯----单波长线光谱常用分子吸收光谱分析仪---紫外-可见分光光度计44单色器•1、入光狭缝•2、出光狭缝•3、色散元件•4、准直镜•5、附属机械装置常用分子吸收光谱分析仪---紫外-可见分光光度计45仪器基本结构----样品单元名称：比色皿、比色杯、样品池、样品杯、吸收池•材料：光学玻璃（紫外区不能用）、石英或塑料•要求：透光性极好、同一套吸收池的厚度、透光面的透射、反射、折射应严格保持一致。常用分子吸收光谱分析仪---紫外-可见分光光度计46仪器基本结构----检测器光电管使用最普遍光电倍增管灵敏度高的仪器光电池早期仪器使用较多光电二极管（阵列）新型仪器常用分子吸收光谱分析仪---紫外-可见分光光度计47仪器类型按光学系统分类单波长分光光度计双波长分光光度计单波长单光束分光光度计单波长双光束分光光度计紫外-可见分光光度计常用分子吸收光谱分析仪---紫外-可见分光光度计48光源单色器吸收池检测器显示0.434单波长单光束分光光度计常用分子吸收光谱分析仪---紫外-可见分光光度计49比值T/T0光源单色器吸收池检测器显示系统光束分裂器单波长双光束分光光度计常用分子吸收光谱分析仪---紫外-可见分光光度计50单波长双光束分光光度计常用分子吸收光谱分析仪---紫外-可见分光光度计51双波长分光光度计常用分子吸收光谱分析仪---紫外-可见分光光度计52双波长分光光度计原理ΔA=Aλ1－Aλ2ΔA=kbC1AXY2常用分子吸收光谱分析仪---紫外-可见分光光度计53影响分光光度法准确性的因素单色性不纯的影响杂散光的影响吸收池的影响电压、检测器负高压波动的影响其它因素的影响常用分子吸收光谱分析仪---紫外-可见分光光度计54（一）单色性不纯的影响•单色器的类型和质量不好•狭缝宽度不当影响分光光度法准确性的因素常用分子吸收光谱分析仪---紫外-可见分光光度计55（二）杂散光的影响：•有两种杂散光：1）杂散光的波长与测量波长相同它可能不通过样品就射到光检测器上2）从单色器出口狭缝发出的包含少量的与仪器所表示的波长不相等的光影响分光光度法准确性的因素常用分子吸收光谱分析仪---紫外-可见分光光度计56（三）吸收池•吸收池的质量不好•吸收池使用保管不善--透光面被污染上油污、指纹、沉淀，吸收池与光路不垂直等•吸收池不配套影响分光光度法准确性的因素常用分子吸收光谱分析仪---紫外-可见分光光度计57（四）电压、检测器负高压波动的影响•电源电压波动---光源光强波动•电源电压波动---检测器噪声增大影响分光光度法准确性的因素常用分子吸收光谱