第9章原子发射
《传热学》第9章-辐射换热的计算
J = E + ρG = εEb + (1 − α )G
漫灰表面之间的辐射换热
单位面积的辐射换热量=？
应该等于有效辐射与投入辐射之差
Φ= A
也等于自身辐射力与吸收的投入辐射能之差
J− Φ A
G = εEb
α =ε
− αG
Φ
=
Aε 1−ε
X
1,
2
1 ε1
− 1
+1+
X
2.1
1 ε2
− 1
= ε s A1 X1,2 (Eb1 − Eb2 )
εs
=
X
1,
2
1 ε1
−1 + 1 +
X
2.1
1 ε2
− 1 −1
系统黑度
6
两个漫灰表面构成的封闭空腔中的辐射换热
两块平行壁面构成的封闭空腔
角系数的曲线图
（a）平行的等面积矩形
（c）垂直的两个矩形
2 角系数的性质
(1) 相对性 (2) 完整性
A1 X 1,2 = A2 X 2,1
－互换性
封闭空腔的所有表面的角系数之和等于1
n
∑ X i , j = X i ,1 + X i ,2 +L+ X i ,i +L + X i ,n = 1
j =1
黑体辐射
Lb
=
Eb π
角系数的定义式
∫ ∫ Φ1→2 =
A1
A2
Eb1
cosθ1 cosθ 2 πr 2
仪器分析各章习题与答案
第一章绪论问答题1. 简述仪器分析法的特点。
第二章色谱分析法1．塔板理论的要点与不足是什么2．速率理论的要点是什么3．利用保留值定性的依据是什么4．利用相对保留值定性有什么优点5．色谱图上的色谱流出曲线可说明什么问题6．什么叫死时间用什么样的样品测定．7．在色谱流出曲线上，两峰间距离决定于相应两组分在两相间的分配系数还是扩散速率为什么8．某一色谱柱从理论上计算得到的理论塔板数n很大，塔板高度H很小，但实际上柱效并不高，试分析原因。
9．某人制备了一根填充柱，用组分A和B为测试样品，测得该柱理论塔板数为4500，因而推断A和B在该柱上一定能得到很好的分离，该人推断正确吗简要说明理由。
10．色谱分析中常用的定量分析方法有哪几种当样品中各组分不能全部出峰或在组分中只需要定量其中几个组分时可选用哪种方法11．气相色谱仪一般由哪几部分组成各部件的主要作用是什么12．气相色谱仪的气路结构分为几种双柱双气路有何作用13．为什么载气需要净化如何净化14．简述热导检测器的基本原理。
15．简述氢火焰离子化检测器的基本结构和工作原理。
16．影响热导检测器灵敏度的主要因素有哪些分别是如何影响的17．为什么常用气固色谱分离永久性气体18．对气相色谱的载体有哪些要求19．试比较红色载体和白色载体的特点。
20．对气相色谱的固定液有哪些要求21．固定液按极性大小如何分类22．如何选择固定液23．什么叫聚合物固定相有何优点24．柱温对分离有何影响柱温的选择原则是什么25．根据样品的沸点如何选择柱温、固定液用量和载体的种类26．毛细管色谱柱与填充柱相比有何特点27．为什么毛细管色谱系统要采用分流进样和尾吹装置28．在下列情况下色谱峰形将会怎样变化(1)进样速度慢；(2)由于汽化室温度低，样品不能瞬间汽化；(3)增加柱温；(4)增大载气流速；(5)增加柱长；(6)固定相颗粒变粗。
29．二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷的沸点分别为40℃，62℃，77℃，试推测它们的混合物在阿皮松L柱上和在邻苯二甲酸二壬酯柱上的出峰顺序。
分析化学二第3章原子发射光谱法PPT
轨道符号: s p d
二、能级图与光谱项——光谱项
基本原理
（1）核外单电子运动状态的描述
磁量子数（m ） 描述电子云在空间的不同取向
m = 0, ±1, ±2, …… ±l （即 m 共有2l ±1个取值）
自旋量子数（s ） 描述电子的自旋情况
s= 1
2
或
共有2L+1个值
二、能级图与光谱项——光谱项
（3）光谱项符号 作 用： 用来表示原子中电子特定的能级
一个光谱项符号代表原子的一个能级
基本原理
表示方法：
谱线多重性符号
主量子数
n 2S 1LJ
总角量子数（用S、P、D…表示） 内量子数, 代表不同的光谱支项
二、能级图与光谱项——光谱项
基本原理
写出基态Na的光谱项符号
2、理想的光源条件
（） （） （） （） （） （）
二、AES中的光源
3、AES中常用的光源
经典光源
原子发射光谱仪
现代光源
原子发射光谱仪
二、AES中的光源
与光源相关的几个重要概念
击穿电压：使电极间击穿而发生自持放电的最小电压。 自持放电：电极间的气体被击穿后，即使没有外界的
电离作用，仍能继续保持电离，使放电持 续的现象。
1.988 10 23 J cm 5893 10 8 cm
3.37 10 19 J
（2）求gJ 和g0
Na的基态3s的光谱项为 32 S1/ 2
g0
(2J 1) 2 1 1 2
2
Na的激发态3p的光谱项为 32 P1/ 2 和 32 P3/ 2
gi
(2J 1) (2 1 1) (2 3 1) 6
第9章 材料的电子结构与物(三)
材料科学基础
之
第 9 章 固体材料的电子结构与物理性能
当价带和导带间有能隙为Eg，有外界激发源使价带中的电子跃迁到导带， 电子在高能态不稳定，只停留很短的时间（10－8s左右）就自发地返回低 能级的价带中，并相应地发出光子，其波长为：λ＝hc/ Eg，一旦外界激发 源去除，发光现象很快消失——之称为荧光 另一类材料，含有杂质或缺陷，如ZnS中含有少量的铜、银、金，或ZnO 中含有极微过量的Zn，微量杂质在能隙中引入施主能级，被激发到导带 中的电子在返回价带之前先落入了施主能级并被俘获住停留一段较长时间， 电子在逃脱这个陷阱之后才返回价带的低能级，并相应地放出光子，其 λ ＝hc/ (Eg－Ed) 由于这种发光能持续一段较长时间，故称之为磷光 磷光和荧光的分界是激发源去除后，发光时间短于10－8s的为荧光，时间 长于此的为磷光
材料科学基础
之
第 9 章 固体材料的电子结构与物理性能
关于激光（即受激发射光） 关于激光（即受激发射光） 材料在外界光子的作用下，电子从低能级E1跃迁到E2，此为光的吸收过程 而原处于高能态的电子在外界光的作用下又返回低能级（图9－24）， 图中A电子从 2返回E1并放出一个光子 图中 电子从E 返回 电子从 hν＝E2－E1， 此即为受激辐射 此即为受激辐射 如果没有外界光子的作用， 外界光子的作用 如果没有外界光子的作用， 电子也可自发从高能级跃迁到低能级并产生辐射，此之为自发辐射 电子也可自发从高能级跃迁到低能级并产生辐射，此之为自发辐射 的光子才能引起受激辐射，其特点是： 只有能量为 hν＝E2－E1 的光子才能引起受激辐射，其特点是： 如果一个能量为h 的光子引发了受激辐射， 如果一个能量为 ν 的光子引发了受激辐射，其产生的光子也是 hν ，这样与原 的光子，让这两个光子继续去引发， 来的一个光子一起就有了两个能量都是 hν 的光子，让这两个光子继续去引发， 就可得到更多相同能量的光子 与普通光源不同，受激辐射光由入射光引发而产生， 与普通光源不同，受激辐射光由入射光引发而产生，位相偏振等都与入射光相 因此能有较好的相干性。 同，因此能有较好的相干性。 但在外界光子引发受激辐射的同时也发生吸收过程， 但在外界光子引发受激辐射的同时也发生吸收过程，且在通常情况下外界光子 光子引发受激辐射的同时也发生吸收过程 被吸收的可能性更大，引发受激辐射的可能性则很小， 被吸收的可能性更大，引发受激辐射的可能性则很小，此因处于低能态原子很多
第九章中子测井
三、 中子的探测
目前主要用于慢中子探测的核反应有：
5
B 0 n 3 Li α 2.792MeV
10 1 7
3
Li 0 n 1 H
6 1
3 1 3
3
α 4.780MeV
He 0 n 1 H p 0.765MeV 2
利用以上反应产生的α或p粒子使探测器的计数 管气体电离形成电脉冲信号，或使探测器的闪 烁体形成闪烁荧光产生电脉冲信号，记录中子。
中子测井仪是在饱含淡水的纯石灰岩刻度井 中将热中子或者超热中子计数率刻度为孔隙度， 记为N，常称中子孔隙度（即含氢指数）: 对饱含淡水的纯石灰岩： N = 对饱含淡水的纯砂岩： N < 对饱含淡水的白云岩： N >
5.与有效孔隙度无关的含氢指数 （1）泥质：因含束缚水和结晶水，因而有很 高的含指数。大小由泥质孔隙体积和矿物成分 决定。 （2）石膏： CaSO
V1（石灰岩）
V1( 石灰岩）
V2 （石灰岩）
V3（水）
V2(气)
V3(水)
N= V3 Hw= 3
N< V3 Hw= 3
二、补偿中子孔隙度测井 1.仪器 同位素中子源：产生5MeV快中子
近探测器（35 40cm）
远探测器（50 60cm） API单位
比值
得到热中子计数率
中子孔隙度
H S xo H w (1 S xo ) H h
但测井时会出现 ：
N SXO=XO
也就是说：当Hh=0,即把含天然气的孔隙体积当 做岩石骨架处理时N还小于XO，这说明天然 气对快中子的减速能力比石灰岩骨架还低，所 以显示为负的含氢指数，把天然气对中子测井 的这种影响称为挖掘效应。
光学分析法概要
2023/11/10
5
4 光谱分析法分类 （1）根据作用质点的不同分为原子光谱法和分子光谱法
(a) 原子光谱法：由原子外层或内层电子能级变化产 生的光谱来进行分析的一类方法。原子光谱的表现 形式为线光谱。 (b) 分子光谱法：由分子中电子能级、振动和转动能 级的变化产生的光谱来进行分析的一类方法。表现 形式为带光谱。
时所辐射的谱线称为第一共振线，一般也是元素的最灵敏线。
灵敏线： 指各种元素谱线中强度比较大的谱线。通常是激发电位较低的谱线。一
般来说灵敏线多是一些共振线。
最后线：随元素含量降低谱线强度减弱，甚至消失 ，最后消失的谱线称为最后线。
例 溶液中Cd2+含量
谱线条数
10%
14
0.1%
10
0.01%
7
0.001%
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（1）结构 ICP由三部分组成： a.高频发生器和高频感应线圈； b.炬管和供气系统； c.雾化器及试样引入系统。
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（2）原理：感应线圈与高频发生器接通， 产生高频电流，电流流过负载线圈，并 在炬管的轴线方向产生一个高频磁场。 用电火花引燃，管内气体电离，电离出 来的正离子和电子受高频磁场的作用而 被加速，与其它分子碰撞，产生碰撞电 离，电子和离子的数目急剧增加。此时， 在气体中形成能量很大的环形涡流（垂 直于管轴方向），这个几百安培的环形 涡流瞬间就将气体加热到近万度的高温。 然后试样气溶胶由喷嘴喷入等离子体中 进行蒸发、原子化和激发。
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23
二、光谱仪 (摄谱仪)
作用 将光源发射的电磁辐射经色散后，得到按波长顺序排列的光谱， 并对不同波长的辐射进行检测与记录。
原子发射光谱详解PPT课件
2020年9月28日
9
直流电弧特点：
优点：样品蒸发能力强（阳极斑）---进入电弧的待测物多--绝对灵敏度高---适于定性分析及低含量杂质的测定，以及部 分矿物、岩石等难熔样品及稀土难熔元素定量； 缺点： 1）电弧不稳----分析重现性差； 2）弧层厚，自吸严重； 3）安全性差； 4）电极头温度比较高 因此不宜用于定量分析及低熔点元素测定
过程：接触短路引燃（或高频引燃）；阴极发出电子流，冲击阳极，产生 高热，使试样蒸发，又与电子碰撞，电离成离子，再冲击阴极，引起二次电子 发射……电子再撞击阳极，产生高温阳极斑（4000 K）；产生的电弧温度： 4000~7000K，因此在分析间隙各种电子原子粒子相互碰撞，能量交换，引起试 样激发，发射出一定波长的谱线。
而对难熔盐分析的灵敏度略差于直流电弧。
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高压火花：高频高压引燃并放电。
B
L
R1
220V
V~
D C
D
G 分析间隙
220V 10~25kV (B) C充电 击穿分析隙 G 放电;
回路 L-C-G 中高压高频振荡电流, G 放电中断； 下一回合充放电开始 火花不灭。 火花特点： 1）放电稳定，分析重现性好； 2）放电间隙长，电极温度（蒸发温度）低，检出现低，多适于分析易熔金
2. 历史：
• 1859年，基尔霍夫(Kirchhoff G R)、本生(Bunsen R W)
研
制第一台用于光谱分析的分光镜，实现了光谱检验；
• 随后30年——定性分析;
• 1930年以后，建立了光谱定量分析方法；
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2
10.2 基本原理
一. 原子发射光谱的产生
量子力学概论第9章 含时微扰理论
9.3 自发发射
9.3.1 爱因斯坦A，B系数 9.3.2 激发态寿命 9.3.3 选择定则
9.3.3 选择定则
图9.6 氢原子前四个玻尔能级容许的衰变
第9章 含时微扰理论
9.1 二能级系统 9.2 辐射的发射与吸收 9.3 自发发射
9.1 二能级系统
9.1.1 微扰体系 9.1.2 含时微扰理论 9.1.3 正弦微扰
9.1.3 正弦微扰
图9.1 在正弦微扰下作为时间函数的跃迁概率(式9.28)
图9.2 作为驱动频率函数的跃迁概率(式9.28)
9.2 辐射的发射与吸收
9.2.1 电磁波 9.2.2 吸收，受激辐射和自发辐射 9.2.3 非相干微扰
2.1 电磁波
图9.3 电磁波
9.2.2 吸收，受激辐射和自发辐射
图9.4 光与原子作用的三种方式 a)吸收 b)受激发射 c) 自发发射
9.2.3 非相干微扰
图9.5 对做平均时的轴
含时微扰理论91二能级系统92辐射的发射与吸收93自发发射91二能级系统911微扰体系912含时微扰理论913正弦微扰913正弦微扰图91在正弦微扰下作为时间函数的跃迁概率式928图92作为驱动频率函数的跃迁概率式92892辐射的发射与吸收921电磁波922吸收受激辐射和自发辐射923非相干微扰921电磁波图93电磁波922吸收受激辐射和自发辐射图94光与原子作用的三种方式a吸收b受激发射自发发射923非相干微扰图9593自发发射931爱因斯坦ab系数932激发态寿命933选择定则933选择定则图96氢原子前四个玻尔能级容许的衰变
第9章-中子通量测量上课讲义
堆外中子注量率测量：中子注量率小于 1011(n/cm2s) 连续监测，测得的信号用于核电厂的控制和保护。 核探测器：把正比于核功率的中子注量率信号转变成 电信号的敏感元件。 分为固体探测器和气体探测器两类。
V S 起始电压，当电极电压V超过 V S 时， 探测器开始输出。
V VS 后，随V的增加，探测器输出 也迅速增加。 当 VGVVD时，随着V的增加，输出 变化不大，此区间称为坪区。
坪长和坪斜的公式：
好的探测器要有较宽的坪。100-300V，坪斜每100V不大于5%。 探测器应工作在坪区，工作电压应选在坪区内靠近 V G 的范围内。
Ⅴ：G-M区，是G-M计数管工作区， 定N值，与 无N关0 。
:电N极收集到的离子对数目 :带N电0 粒子产生的总的离子对数目
9.3.4 坪特性
探测器工作在饱和区时，探测器有一段坪区. 坪曲线：所测中子通量不变，探测器输出随外加电压变化的曲线。 坪：坪曲线上输出不随电压变化的一段，长度称坪长。斜率称坪斜。
• 探测器处于辐射场中，发射体和收集体在入射中子的 作用下会发射和吸收荷电粒子而带电，这样在它们之 间就产生了电势差，用导线连接它们，导线中有电流 流过，电流的大小和变化反映了辐射场的特性和变化。 因为发射体的电流直接被测量，不需要对探测器外加 偏压，所以称为“自给能”探测器。
• 测量方式：
1、测充电电极之间的电势差——剂量仪表
9.1 固体探测器
固体探测器：利用辐射与固体的相互作用来进行辐 射测量的探测器。
闪烁计数管：用于剂量监测 自给能探测器：测反应堆中子注量率。
——秦山三期的堆内测量
原子发射光谱法
3.1 概论 3.2 基本原理 3.3 原子发射光谱仪器 3.4 原子发射光谱分析方法
Atomic emission spectroscopy
3.1 概论
原子发射光谱法：(atomic emission spectrometry，AES ) 是根据待测物质的气态 原子被激发时所发射的特征线状光谱的波长及 其强度来测定物质的元素组成和含量的一种分 析技术。
3.3.1.1 直流电弧 电源一般为可控硅整流器。常用高频电
压引燃支流电弧。 直流电弧工作时，阴极释放出来的电子
不断轰击阳极，使其表面上出现一个炽热的 斑点。这个斑点称为阳极斑。阳极斑的温度 较高，有利于试样的蒸发。因此，一般均将 试样置于阳极碳棒孔穴中。在直流电弧中， 弧焰温度取决于弧隙中气体的电离电位，一 般约40007000K，尚难以激发电离电位高的 元素。电极头的温度较弧焰的温度低，且与 电流大小有关，一般阳极可达3800℃，阴极 则在3000℃以下。
特点：
①电弧瞬间温度很高，激发能量大，可 激发电离电位高的元素。
②电极头温度低，不利于元素的蒸发。 ③稳定性高，再现性好。 ④自吸现象小，适用于高含量元素分析。 ⑤低熔点金属、合金的分析，高含量元 素的分析,难激发元素的分析。
3.3.1.4 电感耦合等离子体光源 等离子体是一种电离度大于0.1%的电离
交流电弧是介于直流电弧和电火花之间 的一种光源，与直流相比，交流电弧的电极 头温度稍低一些，但由于有控制放电装置， 故电弧较稳定。这种电源常用于金属、合金 中低含量元素的定量分析。
低压交流电弧的特点：（1）交流电弧电 流具有脉冲性，电流密度比直流电弧大，也 让电弧温度高，激发能力强；（2）交流电弧 的稳定性好，这种电源定量分析；（3）由于 交流电弧放电有间歇性，电极温度较低，蒸 发能力略低。
仪器分析[第九章原子发射光谱分析法]山东大学期末考试知识点复习
![仪器分析[第九章原子发射光谱分析法]山东大学期末考试知识点复习](https://img.taocdn.com/s3/m/b383ae9551e79b8969022604.png)
第九章原子发射光谱分析法1．基本概念丁铎尔散射：光通过含有许多大质点(其颗粒大小的数量级等于光波的波长)的介质时产生的散射光。
乳浊液、悬浮物溶液、胶体溶液等所引起的散射均为丁铎尔散射。
分子散射：指辐射能与比辐射波长小得多的分子或分子聚集体之间的相互作用而产生的散射光。
分子散射又可分为瑞利散射和拉曼散射。
瑞利散射：光子与分子间发生“弹性碰撞”，人射光能量小，分子外层电子不跃迁，而分子跃迁到“受激虚态”，并在10-15～10-12s回到基态，将吸收的能量以入射光同样的波长释放，仅相当于光子改变了运动方向。
拉曼散射：光子与分子间发生的“非弹性碰撞”，两者之间发生了能量交换，产生与入射光波长不同的散射光，即拉曼散射光。
拉曼位移：拉曼散射光与瑞利散射光的频率差。
其大小与物质分子的振动与转动能级有关。
不同分子有不同的拉曼位移值。
拉曼位移是表征物质分子振动、转动能级特性的一个物理量，反映了分子极化率的变化，可用于物质的结构分析。
自吸自蚀：位于中心的激发态原子发出的辐射被边缘的同种基态原子吸收，导致谱线中心强度降低的现象，称为自吸。
元素浓度低时，一般不出现自吸，随浓度增加，自吸越严重，当达到一定值时，谱线中心完全吸收，如同出现两条线，这种现象称为自蚀。
原子光谱：原子光谱是由原子外层价电子在受到辐射后在不同能级之间的跃迁所产生的各种光谱线的集合，每条谱线代表了一种跃迁。
原子的能级通常用光谱项符号来表示。
外层电子在两个能级之间的跃迁应符合选择定则。
原子发射光谱与原子吸收光谱均属于原子光谱。
原子发射光谱：以火焰、电弧、等离子炬等作为光源，使基态气态原子的外层电子受激跃迁至高能级，返回低能级或基态时发射出特征光谱进行定量分析的方法。
特征光谱与特征谱线：不同元素具有不同的特征光谱。
元素由第一激发态到基态的跃迁最易发生，需要的能量最低，产生的谱线也最强，该谱线称为共振线，也称为该元素的特征谱线。
最后线、分析线、灵敏线及共振线：复杂元素的谱线可能多达数千条，只能选择其中几条特征谱线检验，称其为分析线。
光谱分析法概论(教材)
12.旋光法 溶液的旋光性与分子的非对称结构有密切关系，
可利用旋光法研究某些天然产物及配合物的立体化学 问题，旋光计测定糖的含量。 13.衍射法
X射线衍射：研究晶体结构，不同晶体具有不同 衍射图。
c：光速（2.9979×1010 cm.s-1）
h：Plank常数（6.6256×10-34 J.s 焦耳. 秒）
二、电磁辐射与物质的相互作用
(1)吸收 物质选择性吸收特定频率的辐射能，并从 基态跃迁到激发态的过程；
(2)发射 是物质从激发态跃迁回基态，并以光的形 式释放出能量的过程；
(3)散射 (4)拉曼散射 (5)折射和反射 (6)干涉和衍射 (7)偏振
λ 10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm
γx 射射 线线
紫红 外外 光光
微
无
波
线
电
波
可见光
光的波粒二象性
波动性 λ ν
光的折射 光的衍射 光的偏振 光的干涉
粒子性
E
=
hν
=
hc
λ
E
光电效应
E：光子的能量（J, 焦耳）
ν ：光子的频率（Hz, 赫 λ兹：）光子的波长（cm）
3.试样装置
光源与试样相互作用的场所 （1）吸收池
紫外-可见分光光度法：石英比色皿 荧光分析法：石英液池 红外分光光度法：将试样与溴化钾压制成透明片 （2）特殊装置 原子吸收分光光度法：雾化器中雾化，在火焰中，元素 由离子态→原子； 原子发射光谱分析：试样喷入火焰；
4. 检测器
(完整版)武汉大学分析化学(第五版)下册答案
仪器分析部分作业题参考答案第一章绪论1-21、主要区别：（1）化学分析是利用物质的化学性质进行分析；仪器分析是利用物质的物理或物理化学性质进行分析；（2）化学分析不需要特殊的仪器设备；仪器分析需要特殊的仪器设备；（3）化学分析只能用于组分的定量或定性分析；仪器分析还能用于组分的结构分析；（3）化学分析灵敏度低、选择性差，但测量准确度高，适合于常量组分分析；仪器分析灵敏度高、选择性好，但测量准确度稍差，适合于微量、痕量及超痕量组分的分析。
2、共同点：都是进行组分测量的手段，是分析化学的组成部分。
1-5分析仪器与仪器分析的区别：分析仪器是实现仪器分析的一种技术设备，是一种装置；仪器分析是利用仪器设备进行组分分析的一种技术手段。
分析仪器与仪器分析的联系：仪器分析需要分析仪器才能达到量测的目的，分析仪器是仪器分析的工具。
仪器分析与分析仪器的发展相互促进。
1-7因为仪器分析直接测量的是物质的各种物理信号而不是其浓度或质量数，而信号与浓度或质量数之间只有在一定的范围内才某种确定的关系，且这种关系还受仪器、方法及样品基体等的影响。
因此要进行组分的定量分析，并消除仪器、方法及样品基体等对测量的影响，必须首先建立特定测量条件下信号与浓度或质量数之间的关系，即进行定量分析校正。
第二章光谱分析法导论2-1光谱仪的一般组成包括：光源、单色器、样品引入系统、检测器、信号处理与输出装置。
各部件的主要作用为：光源：提供能量使待测组分产生吸收包括激发到高能态；单色器：将复合光分解为单色光并采集特定波长的光入射样品或检测器；样品引入系统：将样品以合适的方式引入光路中并可以充当样品容器的作用；检测器：将光信号转化为可量化输出的信号信号处理与输出装置：对信号进行放大、转化、数学处理、滤除噪音，然后以合适的方式输出。
2-2：单色器的组成包括：入射狭缝、透镜、单色元件、聚焦透镜、出射狭缝。
各部件的主要作用为：入射狭缝：采集来自光源或样品池的复合光；透镜：将入射狭缝采集的复合光分解为平行光；单色元件：将复合光色散为单色光（即将光按波长排列）聚焦透镜：将单色元件色散后的具有相同波长的光在单色器的出口曲面上成像；出射狭缝：采集色散后具有特定波长的光入射样品或检测器2-3棱镜的分光原理是光的折射。
量子力学习题解答-第9章
4. 选 择 定 则 ： 在 光 波 作 用 下 ， 要 实 现 原 子 在 y nlm y 与 n'l'm' 态 之 间 的 跃 迁 ， 必 须 满 足
y r y nlm
n 'l 'm'
¹ 0 的条件，不能实现的跃迁称为禁戒跃迁。要使矩阵元不为零，两态之间的
角量子数和磁量子数必须满足
Dl = l' - l = ±1, Dm = m' - m = 0, ±1。
=
2 H b¢a ihw
iw 0 t
e2
sin
æ çè
wt 2
ö ÷ø
得到：
ca
2
+
cb
2
=
cos2
æ çè
wt 2
ö ÷ø
+
æ çè
w0 w
ö2 ÷ø
sin2
æ çè
wt 2
ö ÷ø
+
4 H a¢b h 2w 2
2
sin 2
æ wt çè 2
ö ÷ø
=
cos2
æ çè
wt 2
ö ÷ø
+
éæ êêëçè
由初始条件 ca (-e )
= 1 Þ c&b (t) t=-e
sin
æ çè
wt 2
öù ÷øúû
由 cb
( 0)
=
0
得： C4
=
iw0 w
，所以
ca
(t)
=
e-
i 2
w0
t
éêëcos
æ çè
wt 2
ö ÷ø
+
仪器分析(考点总结)
常用方法色谱分析法，电化学分析法，光学分析法，核磁共振波谱法，质谱分析法 (多)2 ．气相载气： N2，H2 和 He (多)3.基线：当色谱柱没有组分进入检测器时，反应检测器噪声随时间变化的线。
(名，判)4.基线漂移：基线随时间定向的缓慢变化。
(名)5.基线噪声：由各种因素所引起的基线起伏。
(名，判)6.保留时间：指被测组分从进样开始到柱后出现浓度最大值所需的时间。
(名，判)指扣除死时间后的保留时间。
(名，判)7.调整保留时间:峰高为一半处的宽度。
(名，判，单)8.半峰宽度9.分配系数 K：在一定温度下组分在两相之间分配达到平衡时的浓度比。
(名，判，单)10.气相色谱分析色谱柱：分配系数大的组分需要流出色谱柱的时间较迟。
(填，判 )11.气相色谱分析原理：不同物质在两相间具有不同的分配系数。
(判)12.分配比 k ：容量因子或容量比，在一定温度、压力下，在两相间达到分配平衡时，组分在两相中的质量比。
(名，判，单)：包括气相传质阻力系数 C g 和液相传质阻力系数 C1 。
(单)13.传质项14.分离度若两组峰高相近，峰形对称且满足正态分布，当 R=1 时，分离程度可达98%：当 R=1.5 时，相邻两峰已完全分开的标志，分离程度可达 99.7%。
(单)15.柱温对于沸点范围较宽的试样，宜采用程序升温。
(填，判，单)16.气相分离非极性物质，一般选用非极性固定液。
(单)17.气相检测器原理分类：浓度型检测器和质量型检测器。
(填，多，单)18.气相检测器分类：热导检测器 ( TCD )，氢火焰离子化检测器 ( FID ) ,电子俘获检测器( ECD ) ,火焰光度检测器( FPD ，单)。
(多)19.气相检测器性能指标：灵敏度 S ，检出限 D，最小检出量 Q0 ，响应时间，线性范围。
(多)20.气相色谱定性根据色谱保留值进行的。
(判)21. 气相色谱分析的特点：高效能，选择性好，灵敏度高，操作简单，应用广泛的分析、分离方法。
原子发射光谱
ICP-AES 特点
feature of ICP-AES
(1)温度高，惰性气氛，原子化条件好，有利于难熔化合
物的分解和元素激发，有很高的灵敏度和稳定性；
(2)“趋肤效应”，涡电流在外表面处密度大，使表面温 度高，轴心温度低，中心通道进样对等离子的稳定性影响小 。也有效消除自吸现象，线性范围宽（4～5个数量级）； (3) ICP中电子密度大，碱金属电离造成的影响小； (4) Ar气体产生的背景干扰小； (5) 无电极放电，无电极污染； ICP焰炬外型像火焰，但不是化学燃烧火焰，气体放电； 缺点：固体进样困难，对非金属测定的灵敏度低，仪器昂贵 ，操作费用高。
1. 高频发生器 高频发生器的作用是产生高频磁 场以供给等离子体能量。 应用最广泛的是利用石英晶体压 电效应产生高频振荡的他激式高频 发生器，其频率和功率输出稳定性 高。频率多为27-50 MHz，最大输 出功率通常是2-4kW。 感应线圈一般以圆铜管或方铜管 绕成的2-5匝水冷线圈。
2. 炬管与雾化器
R 309.418 309.271 2.1 10
R KN Klb
由于 R实>R，所以可以分开两条谱线。
二、光谱仪
（1）感光板与谱线黑度 感光板主要由玻璃片基和感光层组成， 感光层又称乳剂，它是由感光物质卤化银、 明胶和增感剂等物质组成。元素发射出的光 谱使感光板感光，然后在暗室显影、定影， 感光层中金属银析出，形成黑色的光谱线。
二、光谱仪
色散率：指将不同波长的光分散开的能 力，色散率可分为线色散率和角色散率。 分辨率是指摄谱仪的光学系统能够正确 分辨出相邻两条谱线的能力。 聚光本领指摄谱仪的光学系统传递辐射 的能力。
2、光栅光谱仪的光学特性
仪器分析各章习题与答案
仪器分析各章习题与答案Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】第一章绪论问答题1. 简述仪器分析法的特点。
第二章色谱分析法1．塔板理论的要点与不足是什么2．速率理论的要点是什么3．利用保留值定性的依据是什么4．利用相对保留值定性有什么优点5．色谱图上的色谱流出曲线可说明什么问题6．什么叫死时间用什么样的样品测定．7．在色谱流出曲线上，两峰间距离决定于相应两组分在两相间的分配系数还是扩散速率为什么8．某一色谱柱从理论上计算得到的理论塔板数n很大，塔板高度H很小，但实际上柱效并不高，试分析原因。
9．某人制备了一根填充柱，用组分A和B为测试样品，测得该柱理论塔板数为4500，因而推断A和B在该柱上一定能得到很好的分离，该人推断正确吗简要说明理由。
10．色谱分析中常用的定量分析方法有哪几种当样品中各组分不能全部出峰或在组分中只需要定量其中几个组分时可选用哪种方法11．气相色谱仪一般由哪几部分组成各部件的主要作用是什么12．气相色谱仪的气路结构分为几种双柱双气路有何作用13．为什么载气需要净化如何净化14．简述热导检测器的基本原理。
15．简述氢火焰离子化检测器的基本结构和工作原理。
16．影响热导检测器灵敏度的主要因素有哪些分别是如何影响的17．为什么常用气固色谱分离永久性气体18．对气相色谱的载体有哪些要求19．试比较红色载体和白色载体的特点。
20．对气相色谱的固定液有哪些要求21．固定液按极性大小如何分类22．如何选择固定液23．什么叫聚合物固定相有何优点24．柱温对分离有何影响柱温的选择原则是什么25．根据样品的沸点如何选择柱温、固定液用量和载体的种类26．毛细管色谱柱与填充柱相比有何特点27．为什么毛细管色谱系统要采用分流进样和尾吹装置28．在下列情况下色谱峰形将会怎样变化(1)进样速度慢；(2)由于汽化室温度低，样品不能瞬间汽化；(3)增加柱温；(4)增大载气流速；(5)增加柱长；(6)固定相颗粒变粗。
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1
1. 摄谱仪光路图
2
1．棱镜(prism)
同一材料，光的折射率：
n= A+B/λ2 + C/λ4
A,B,C -常数, λ越大，n 越小
⑴.色散率：
dθ dn = • dλ dλ
A 2 sin 2 1 − n sin
2 2
A 2
3
θ -偏向角； A –棱镜顶角
棱镜分光
λ3
λ2 λ1
光栅光谱不同级次干扰问题
单色仪质量取决于色散力、分辨能力、聚光本领等
（第五版未提）
14
实例
n n
对一块宽度为50mm，刻线数为600条/mm的光栅， 它的一级光栅的分辨能力为多少？ 解：R=1×50×600=3×104
n 此时，在6000埃附近的两条可分辨谱线的距离为多少？ n 解：Δλ=λ/R =6000/30000=0.2 埃
商品ICP光谱仪中光电直读光谱仪有两种基本类型： --多道固定狭缝式， --单道扫描式
27
9—3 分析方法
n
n
一．光谱定性分析 元素的原子子结构不同时，产生生不同的光 谱 -- 通过谱线存在否，确定某元素是否 存在。 一一般利用用最后线进行行定性分析。
28
灵敏线、最后线及分析线：
n n n
20
（2）. 黑度(S)
i0 s = log i
n n
i0 -未曝光部分的透光强度， i-曝光部分的透光强度
21
曝光量H 与照度E的关系
H = ∫ Edt = Edt
0
E=φ/m2 φ—辐射通量
22
t
⑶ 乳剂特性曲线
（黑度与曝光量关系）
S D C E
A
B lgH
lgHi Hi为惰延量
23
析的方法
分析线对：所选用的分析线与内标线的组合。
35
设分析线和内标线的强度分别为I1和I2，则
I1 = a1 C1b1 I2 = a2 C2
b2
36
当内标元素的含量一定时，C2为常数；
分析线对的强度可表示为： I1/I2 = k Cb k=a1/a2c2b2 取对数后，得到 : lg R = lg（I1/I2） = b lg C + log k 此为内标法定量分析的基本公式。
直线外推法
无自吸时，R=KC
Cx
C1 C2 C3
45
AES特点
(1)可多元素同时检测 (2)分析速度快 (3)选择性高 (4)检出限较低 (5)精密度较高 各元素同时发射各自的特征光谱； 试样不需处理，同时对十几种元素进行 各元素具有不同的特征光谱； 10～0.1µg⋅g-1(一般光源)；ng⋅g-1(ICP） 5%～10% (一般光源）； <1% (ICP) ；
Ø 标准样品和试样同时摄谱 Ø 不少于三个标准
ΔS（摄谱法),lgR(光电法）
注意： • 同一标准或试样摄谱多次 （3），求平均 • 同一干板 • 乳剂特性曲线中的正常感光 部分 44
lgC
2.标准加入法（增量法）
n
试样中加被分析元素
适合于低含量，或不易找到合适的配样基体的 R 样品分析
定量分析(光电直读仪)；
(6)ICP-AES性能优越 线性范围4～6数量级，可测高、中 、低不同含量试样； 缺点：非金属元素不能检测或灵敏度低。 46
分析方法 检出限、精密度、准确度
1．灵敏度（S）、检出限（C L ）和测定限 （CQ） 灵敏度S是指分析校正曲线的斜率
dx s = dc dx s = dq
11
性能指标
A.光栅的色散率
n
角色散率：
dθ/dλ= K/dcosθ
如果
θ小，变化不明显
即为常数!
dθ/dλ=K/d
---色散线性！
12
n
线色散率：
f--物镜焦距
dl Kf Kf = ≅ d λ d cosθ d
13
性能指标
B．光栅的理论分辨率
R = λ / Δλ = K • N
N—总刻线数
9
闪耀光栅(强度定向光栅)
blazing grating
闪耀角β－光栅平面与刻槽面构成的角度 闪耀波长－
当a＝ β ＝b时, 2dsinb＝Kλb ， λb称为闪耀波长
对槽面的入射角a
对槽面的衍射角b
10
中阶梯光栅（刻槽密度小，深度大）
n
与辅助色散元件配合，实现二维色散--谱线色散方向和谱级散开方 向正交
α--入射角； θ--衍射角； K 为光谱级次 , K =0, ±1, ±2, …整数； d为光栅常数(mm)； λ 为衍射光的波长
推导见下页
8
光栅公式推导
2 1 B A C D d 光栅常数
光程差 Δ= d (sinα-sinθ) 当 Δ=Kλ, 则
d (sinα±sinθ)=Kλ
（若同侧，+）
红光
紫光
波长越长, 折射率越小,偏向角越小 4
线色散率 dl dθ 1 = f • • dλ dλ sin ε
实际工作中使用倒数线色散率
f –投影物镜焦距； ε -焦面与光轴夹角
dλ dl
5
⑵.分辨率
n 实际分辨率：指摄谱仪的每毫米感光板
上所能分辨开的谱线的条数。或在感光 板上恰能分辨出来的两条谱线的距离。 n 理论分辨率
39
摄谱内标法
当分析线对的谱线所产生的黑度均落在乳 剂特性曲线的直线部分时，对于分析线 和内标线分别得到:
S1 =γ1lgH1 – i1 =γ1 lgI1·t-i1 S2 =γ2lgH2 – i2 =γ2 lgI2·t-i2
40
在同一块干板的同一条谱带上， 曝光时间相等，即 t1 = t2 两条谱线的波长一般要求很接 近，且其黑度都落在乳剂特性曲线 的直线部分 i1 =i2 γ1 =γ2
41
故将S1减S2，得到 ΔS = S1 –S2 = γ1lgI1 – γ2lgI2 =γlgI1/I2 从内标法中已知： lg R = lgI1/I2 =blgC + lgK 故
ΔS =γlg R = γb lg C + γlg k
这就是基于内标法原理的以摄谱法 进行光谱定量分析的基本关系式。
42
定量—利用正常曝光部分 S = γ（lg H -lg Hi） = γ lg H -i
Hi为惰延量，γ为对比度或反衬度
24
3.光电法
光电倍增管 --光电直读光谱仪 光电管基础上
光敏阴极
阳极 25
固态成像器件
（电感耦合器件CCD；电荷注入器件CID)
ＣＣＤ的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。它 存储由光产生的信号电荷，当施加特定时序的脉冲 时，其存储的信号电荷便能在CCD内作定向传输 26
47
检出限
n
是指以适当的置信度下被测物质 的最低含量或最低浓度，对光谱 法也就是产生一定净谱线强度的 被测物质的浓度.
背景强度的标准偏差的 K倍（2，3）
K = 3，置信度99.6%.
48
检限为
CL = KδBL/S δBL为空白样品的测量信号的标准偏差
测定限： 更高置信度 K=6
49
分析方法
37
内标元素和分析线对的选择
1.采用外加内标时，样品不能含有内标元 素 2.内标元素与分析元素应具有相近的沸点， 化学活性及化学反应性能。 3.内标元素与分析元素所处的化合物要有 相近的离解能和电离能,分析线对要有相 近的激发能。-“均匀线对”
38
4.线对波长要靠近 5.原子量相近，以补偿扩散的影响 6．内标线及分析线自吸要小。 7．分析线和内标线附近应无干扰线存在。
精密度：
相对标准偏差 RSD%表示
准确度：
相对误差 =
C − Cs ×100% Cs
标样真实值（推荐值）
50
作业
武汉大学《仪器分析》2001版 n n
P80: 6 P37: 13，14，15
51
铁光谱图：20倍放大大图。标出68种元素 的主要光谱线， 制成“标准光谱图”。 将标准铁谱与样品谱图逐一对照，哪种 元素谱线位置出现谱线，该元素就存在。
31
摄谱定性分析光谱注意点
n n n n
用中型摄谱仪 直流电弧光源（电极温度高，有利灵敏 度） 采用较小狭缝 运用哈特曼(Hartmann)光栏
缓冲剂
•
基体效应-- 试样组份影响弧焰温度， 弧焰温度又直接影响待测元素的谱 线强度，这种由于其它元素存在而 影响待测元素谱线强度的作用称为 第三元素的影响（基体效应）
成分复杂的样品--第三元素的影响显著 加“光谱缓冲剂”---稳定弧焰
43
• •
定量分析方法
n
1．工作曲线法(三标准试样法)：
32
二.光谱半定量分析
谱线黑度比较法 摄谱-- 将试样与已知不同含量的标准样品在
一定条件下摄谱于同一光谱感光板上
q
q
直接比较
q
然后在映谱仪上用目视法直接比较被测试样与标样 光谱中分析线的黑度
33
三.光谱定量分析
1、光谱定量分析的基本关系式:
I=aC
求对数，得：
b
a, b在一定条件下为常数
log I = b log C + log a
---赛伯-罗马金公式（光谱定量分析表达式)
b 与自吸有关，b=1 没有自吸, b＜1, 有自吸, a 为与条件（试样组成、形态及放电条件等） 有关的常数,实际难保持常数
34
2.内标法
在光谱定量分析中，内标元素的含量必 须固定，它可以是试样中的基体成份，也可以 是以一定的含量加入试样中的外加元素--内标法：按分析线与内标线强度比进行光谱定量分