第五章光学分析法导论

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章 光学分析法导论,一.,电磁辐射和电磁波谱,二.,光学分析法及其分类,三.,光谱法仪器,1,一、电磁辐射和电磁波谱,1电磁辐射（电磁波，光）：以巨大速度通过空间、不需要任何物质作为传播媒介的一种能量形式，它是检测物质内在微观信息的最佳信使。,2电磁辐射的性质：,具有波、粒二像性,；其能量交换一般为单光子形式，且必须满足量子跃迁能量公式：,2,3电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列。,莫斯鲍尔光谱法,:,-,射线吸收,X-,射线吸收,光谱法,:,X-,荧光,光谱法,:,原子发射光谱、,原子吸收光谱、,紫外,-,可见吸收光谱、分子发光光谱,近,中红外光谱区,:,核磁共振波谱法,:,3,二、光学分析法及其分类,光学分析法可分为：,光谱法和,非光谱法,两大类。,光谱法:,是基于物质与辐射能作用时，测量由物质内部发生量子化的,能级之间的跃迁,而产生的,发射,、,吸收或散射辐射,的,波长和强度,进行分析的方法。,非光谱法:,利用物质与电磁辐射的相互作用测定电磁辐射的反射、折射、干涉、衍射和偏振等,基本性质变化,的分析方法,。,分类：,属于这类分析方法的有折射法、偏振法、光散射法、干涉法、衍射法、旋光法和圆二色性法等。,4,光谱法分类,:,按产生光谱的物质类型分：,原子光谱，分子光谱,和固体光谱,按产生的光谱的方式分：,吸收光谱法,发射光谱法和散射光谱,按光谱的性质和形状分：,线状光谱，带状光谱,和连续光谱,1.,原子光谱（线状光谱）：吸收光谱法,发射光谱法,原子发射光谱法（,AES）、,原子吸收光谱法（,AAS），,原子荧光光谱法（,AFS）,以及,X,射线荧光光谱法（,XFS,）,E,2,E,0,E,1,E,3,原子发射光谱,原子吸收光谱,波长,半,宽度,10,-2,10,-5,5,2.,分子光谱（,带光谱）：,吸收光谱法,发射光谱法,如：紫外-可见分光光度法（,UV-Vis），,红外光谱法（,IR），,分子荧光光谱法（,MFS）,和分子磷光光谱法（,MPS）,等,波长,/nm,I,波长,/nm,A(T),半,宽度,20,100nm,半,宽度,20,100nm,分子发射光谱,分子吸收光谱,6,3.Raman,散射,频率为,0,的单色光照射到透明物质上，物质分子会发生散射现象。如果这种散射是,光子与物质分子发生能量交换,的，即不仅光子的运动方向发生变化，它的能量也发生变化，则称为,Raman,散射。,这种散射光的频率（,m）,与入射光的频率不同，称为,Raman,位移。,Raman,位移的大小与分子的振动和转动的能级有关,，利用,Raman,位移研究物质结构的方法称为,Raman,光谱法。,7,三.,光谱法仪器,用来研究吸收、发射电磁辐射的,强度和波长,的关系的仪器叫做光谱仪或分光光度计。这一类仪器一般包括五个基本单元：,光源、单色器、样品容器、检测器和读出器件。,发射光谱仪,光源,样品,单色器,检测器,读出器件,8,a,b,原子吸收光谱仪,光源,单色器,样品,检测器,读出器件,原子化器,单色器,光电倍增管,样品,空心阴极灯,读出器件,分子吸收光谱仪,9,荧光光谱仪,光源,第一单色器,样品,第二单色器,检测器,记录放大系统,10,(一),光源：,连续光源和线光源,连续光源,用于,分子吸收光谱法；,线光源,用于,荧光、原子吸收和,Raman,光谱法。,1.连续光源：,紫外光源，可见光源，红外光源,（1）紫外光源：,采用氢灯,或氘灯,。,160-375,nm,（2）可见光源：,钨丝灯：,波长范围为,320-2500,nm,。,氙灯；,波长范围为,250-700,nm,。,（3）,红外光源：,常用的有,奈斯特灯、硅碳棒,。,11,2.线光源,（1）金属蒸气灯,在透明封套内含有低压气体元素，常见的是,汞灯和钠蒸气灯,。,汞灯,产生的线光谱的波长范围,为254,nm,和734,nm，,钠灯,主要是,589.0,nm,和589.6,nm,处的一对谱线。,（2）空极阴极灯,主要用于,原子吸收光谱,中，能提供许多元素的特征光谱。,（3）激光,激光的强度非常高，方向性和单色性好，它作为一种新型光源在,Raman,光谱,、荧光光谱、发射光谱等领域极受重视。,12,(二)单色器,单色器的主要作用是将复合光分解成单色光或有一定宽度的谱带。,单色器由,入射狭缝,和,出射狭缝,、,准直镜,以及,色散元件,，如,棱镜或光栅,等组成。,(三)吸收池,紫外光区，,采用,石英,材料；,可见光区，,则用,硅酸盐玻璃；,红外光区，,则可根据不同的波长范围选用不同材料的,晶体,制成吸收池的窗口。,13,(四)检测器,检测器可分为两类，一类对光子有响应的光检测器，另一类为对热产生响应的热检测器。,光检测器,有硒光电池、光电管、,光电倍增管,、半导体等。,热检测器,是吸收辐射并根据吸收引起的热效应来测量入射辐射的强度，包括真空热电偶、热电检测器、热电偶等。,(五)读出装置,由检测器将光信号转换成电信号后，可用,检流计、微安计、数字显示器、光子计数,等显示和记录结果。,14,