现代光谱分析-1..
光谱分析仪器的基本原理及应用
2.1 原理
气相分子吸收光谱法是将检测样品中的离子或者 分子转化生成气态化合物，气体分子在接受到特定波 长的光辐射时，产生分子振动，发生分子振动所需能 量是一定的，这种特定的能量称为分子特征谱线。因 此，可以通过检测气相状态下的分子在特定波长下的 吸光率来确定相应物质（阴阳离子、分子）的含量。 如果检测样品是液态或固态，其检测过程是使液相中 的待测阴阳离子通过化学反应定量转化为挥发态分子 化合物。
1.2 特点
原子吸收光谱分析仪器的特点有：①检测结果准 确率高，可以检测浓度很低的成分；②具有一定的选 择性，可以在多种元素共存的情况下，检测某一种元 素的含量；③适用的范围广泛，可以满足所有金属和 非金属元素的分析需求，完成人工无法实现的检验工 作。该技术的缺点是不能同时分析多种元素，对于检 测一些难熔元素比较困难。
2.2 特点
该仪器的特点：①检测速度快，节省时间；②设 备容易操作、流程简单；③操作过程中不使用对人体 有害的化学试剂；④抗干扰能力强；⑤分析成本低， 检测结果准确可靠；⑥检测样品的浓度范围广。
2.3 应用
目前，市场商品化的气相分子吸收光谱仪器能实 现对NO2-、NO3-、NH3-、S2-、Cl-、Br-、I-、SO32-、 CN-、Hg+等阳离子和阴离子的检测。此外，利用气 相分子吸收光谱法检测水中的硝酸盐氮（NO3--N） 方法，已经成国家环保部检测水质的行业标准（HJ/ T197—2005），可以快速分析水质情况。在成分复杂 的炼油废水中也有一定的适用性，由于炼油废水中复 杂的成分会干扰水样的NO3--N含量的准确分析，因此 需要在水样中添加0.1%~0.5%的活性炭，消除炼油废水 中其他成分的干扰，从而准确的检测出水样中NO3--N 含量。气相分子吸收光谱仪器可以用于环境中多种有 机物和无机化合物的分离检测。此外，气相分子吸收 光谱仪在纺织业、食品加工、卫生防疫、化学试剂和 土木建筑等领域也第8期
(完整版)材料现代分析方法第一章习题答案解析
第一章1.X射线学有几个分支？每个分支的研究对象是什么？答：X射线学分为三大分支：X射线透射学、X射线衍射学、X射线光谱学。
X射线透射学的研究对象有人体，工件等，用它的强透射性为人体诊断伤病、用于探测工件内部的缺陷等。
X射线衍射学是根据衍射花样，在波长已知的情况下测定晶体结构，研究与结构和结构变化的相关的各种问题。
X射线光谱学是根据衍射花样，在分光晶体结构已知的情况下，测定各种物质发出的X射线的波长和强度，从而研究物质的原子结构和成分。
2. 试计算当管电压为50 kV时，X射线管中电子击靶时的速度与动能，以及所发射的连续谱的短波限和光子的最大能量是多少？解：已知条件：U=50kV电子静止质量：m0=9.1×10-31kg光速：c=2.998×108m/s电子电量：e=1.602×10-19C普朗克常数：h=6.626×10-34J.s电子从阴极飞出到达靶的过程中所获得的总动能为：E=eU=1.602×10-19C×50kV=8.01×10-18kJ由于E=1/2m0v02所以电子击靶时的速度为：v0=(2E/m0)1/2=4.2×106m/s所发射连续谱的短波限λ0的大小仅取决于加速电压：λ0（Å）＝12400/U(伏) ＝0.248Å辐射出来的光子的最大动能为：E0＝hv＝h c/λ0＝1.99×10-15J3. 说明为什么对于同一材料其λK<λKβ<λKα?答:导致光电效应的X光子能量＝将物质K电子移到原子引力范围以外所需作的功hV k = W k以kα为例:hV kα = E L– E khe = W k – W L = hV k – hV L ∴h V k > h V k α∴λk<λk α以k β 为例:h V k β = E M – E k = W k – W M =h V k – h V M ∴ h V k > h V k β∴ λk<λk βE L – E k < E M – E k ∴hV k α < h V k β∴λk β < λk α4. 如果用Cu 靶X 光管照相，错用了Fe 滤片，会产生什么现象？答：Cu 的K α1,K α2, K β线都穿过来了，没有起到过滤的作用。
精品现代材料分析-红外吸收光谱介绍PPT课件
R1 C
H
H 3040~3010
C R2
R2 3040~3010
C H
1420~1410 1420~1410
895~885
990 910 840~800
965
730~675
1658~1698 1645~1640 1675~1665 1675~1665 1665~1650
（3）炔烃
末端炔烃的C-H伸缩振动一般在3300 cm-1处 出现强的尖吸收带。
对于伸缩振动来说，氢键越强，谱带越宽，吸收强度越 大，而且向低波数方向位移也越大。
对于弯曲振动来说，氢键则引起谱带变窄，同时向高波 数方向位移。
O H NH 游离
R
R
HN H O 氢键
C=O 伸缩 N-H 伸缩 N-H 变形
1690
3500
1620-1590
1650
3400
1650-1620
HO O
苯环取代类型在2000~1667cm-1和 900~650cm-1的图形
邻、间及对位二甲苯的红外光谱
（5）醇和酚
在稀溶液中，O-H键的特征吸收带位于3650～3600 cm-1；在纯液体或固体中，由于分子间氢键的关系， 使这个吸收带变宽，并向低波数方向移动，在 3500～3200 cm-1处出现吸收带。
~17ห้องสมุดไป่ตู้0
~1760（游离态）
（5）芳环、C=C、C=N伸缩振动区 1675~1500cm-1
① RC=CR′ 1620 1680 cm-1 强度弱， R=R′（对称）时，无红外活性。
② 芳环骨架振动在1600～1450 cm-1有二到四 个中等强度的峰，是判断芳环存在的重要标 志之一。
近红外光谱
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三、近红外光谱定量及定性分析
3.1近红外光谱的定量分析
3.2近红外光谱的定性分析
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3.1近红外光谱的定量分析
近红外光谱的定量分析就利用化学分析 数据和近红外光谱数据建立模型，确定 模型参数，然后以这个模型去定量预测 某些信息（如浓度）的方法。
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定量分析过程具体步骤如下：
1．选择足够多的且有代表性的样品组成校 正集； ２．通过现行标准方法测定校正模型样品 的组成或性质； ３．测定校正模型样品的近红外光谱；
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1.3近红外光谱分析技术的特点
1）分析速度快，测量过程大多可在1min 内完成。因此在日常分析中，包括了样 品准备等工作时间，在5min以内即可得 到数据。近红外光谱分析技术的另一个 特点是通过样品的一张光谱，可以测得 各种性质或组成。 2)适用的样品范围广，通过相应的测样器 件可以直接测量液体、固体、半固体和 胶状体等不同物态的样品光谱。
近红外光谱记录的是分子中单个化学键 的基频振动的倍频和合频信息，它常常 受含氢基团X-H（X-C、N、O）的倍频 和合频的重叠主导，所以在近红外光谱 范围内，测量的主要是含氢基团X-H振动 的倍频和合频吸收。
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不同基团(如甲基、亚甲基、苯环等)或 同一基团在不同化学环境中的近红外吸 收波长与强度都有明显差别，NIR 光谱 具有丰富的结构和组成信息，非常适合 用于碳氢有机物质的组成与性质测量。 但在NIR区域，吸收强度弱，灵敏度相对 较低，吸收带较宽且重叠严重。因此， 依靠传统的建立工作曲线方法进行定量 分析是十分困难的，化学计量学的发展 为这一问题的解决奠定了数学基础。
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虽然建立模型所使用的样本数目很有限， 但通过化学计量学处理得到的模型应具有 较强的普适性。对于建立模型所使用的校 正方法，视样品光谱与待分析的性质关系 不同而异，常用的有多元线性回归、主成 分回归、偏最小二乘法、人工神经网络和 拓扑方法等
(完整版)现代仪器分析考试题目答案
现代仪器分析与技术思考题一、近红外光谱分析•近红外吸收光谱与中红外吸收光谱有何关系及差别?答：近红外谱区是介于可见谱区与中红外谱区之间的电磁波，其范围为12800~3960cm-1(780~2526nm)。
近代研究证实，该区域的吸收主要是分子中C-H、N—H、o —H基团基频振动的倍频吸收与合频吸收产生的。
•近红外光谱区的吸收峰，主要是哪些基团的何种振动形式的吸收产生的？答：由X—H(X=C，N，O，S)键的伸缩振动所产生。
•近红外光谱分析有哪些特点?(1)答：由于近红外光谱的产生来自分子振动跃迁的非谐振效应，能级跃迁的概率较低，与中红外谱图相比，其语带较宽且强度较弱，特别在短波近红外区域，主要是第三级倍频及一、二级倍频的合频，其吸收强度就更弱。
(2)因为物体对光的散射率随波长的减少而增大，所以与中红外区相比，近红外谱区光的波长短，散射的效率高，因此近红外谱区适合做固体、半固体、液体的漫反射光谱或散射光谱分析，可以得到较高的信噪比，较宽的线性范围。
(3)近红外光谱记录的倍频、合频吸收带比基频吸收带宽很多，这使得多组分样品的近红外光谱中不同组分的谱带、同一组分中不同基团的谱带以及同一基团不同形式的倍频、合频谱带发生严重的重叠，从而使近红外光谱的图谱解析异常困难。
(4)近红外分析的缺点。
谱带重叠．特别对复杂体系，光谱信息特征性不足，没有定性鉴别优势；灵敏度较差，特别在近红外短波区域，对微量组分的分析仍较困难。
•试述近红外光谱的用途。
答：(1) 药物和化学物质中水分的含量测定由于水分子在近红外区有一些特征性很强的合频吸收带，而其他各种分子的倍频与合频吸收相对较弱，这使近红外光谱能够较为方便地测定药物和化学物质中水分的含量。
近红外法避免了空气中水分的干扰。
(2) 药物鉴别分析对药物和其他化学物质进行可靠的鉴定是分析试验室一项重要的任务，这种鉴定可基于近红外光谱分析技术进行。
采用主成分分析和偏最小二乘算法进行光谱的特征选择，可实现对不同原料药和不同剂量的同种药物制剂的区分。
光谱分析的发展
光谱分析的发展光谱分析法是测定物质与电磁辐射相互作用时所产生的发射、吸收辐射的波长和强度进行定性、定量和结构分析的方法。
光谱分析是近几十年发展起来的，当今发展迅速、方法门类众多，能够适应各个领域所提出的新任务，已成为现代分析的重要方法：1、原子发射光谱法1859年基尔霍夫、本生研制了第一台用于光谱分析的分光镜，实现了光谱检验；1900年普朗克提出了“量子化”概念并于1918年因创立量子论、发现基本量子获诺贝尔物理学奖；1905年爱因斯坦提出了光量子假说并于1921年因“光的波粒二象性”这一成就获得诺贝尔物理学奖，他们的理论为光谱分析的发展奠定了坚实的理论基础。
20世纪30年代建立了光谱定量分析法。
20世纪60年代以后原子发射光谱得到迅速发展，期间主要应用火焰、电弧及电火花等激发光源，在发现新元素、促进原子结构理论的发展及其在各种无机材料定性分析中发挥了重要作用。
20世纪70年代以来，应用了电感耦合高频率等离子体焰炬、激光等新型激发光源。
2、原子吸收光谱法1802年，伍朗斯顿在研究太阳连续光谱时发现了太阳连续光谱中有暗线。
1817年福劳霍费在研究太阳连续光谱时，再次发现了这些暗线，将这些暗线称为福劳霍费线。
1860年，本生和克希荷夫证明太阳连续光谱中的暗线，正是太阳大气圈中的钠原子对太阳光谱中的钠辐射吸收的结果。
1955年澳大利亚的瓦尔西发表了论文《原子吸收光谱在化学分析中的应用》奠定了原子吸收光谱法的理论基础；50年代末和60年代初，Hilger，Varian Techtron及Perkin-Elmer公司先后推出了原子吸收光谱商品仪器，发展了瓦尔西的设计思想。
1961年里沃夫发表了非火焰原子吸收法的研究工作。
1965年威尔斯将氧化亚氮—乙炔火焰成功地用于火焰原子吸收光谱法中，使可测定的元素达到了70个之多。
近年来，使用电视摄像管做多元素分析鉴定器，结合中阶梯光栅，设计了用电子计算机控制测定多元素的原子吸收分光光度计，为解决同时测定多种元素的问题开辟了新的途径。
《现代仪器分析》教案
一、教案基本信息教案名称：《现代仪器分析》适用课程：分析化学课时安排：45分钟教学目标：1. 了解现代仪器分析的基本概念和原理。
2. 掌握常见现代仪器分析方法及其应用。
3. 培养学生的实验操作能力和分析问题能力。
教学内容：1. 现代仪器分析的基本概念和原理。
2. 紫外-可见光谱分析法。
3. 原子吸收光谱分析法。
4. 红外光谱分析法。
5. 质谱分析法。
教学方法：1. 讲授法：讲解基本概念、原理和仪器操作方法。
2. 案例分析法：分析具体案例，加深学生对仪器分析方法应用的理解。
3. 实验操作法：引导学生进行实验操作，培养实际操作能力。
教学准备：1. 教材或教学资源。
2. 实验仪器和设备。
3. 投影仪或白板。
教学过程：1. 引入：介绍现代仪器分析在科学研究和工业生产中的重要性。
2. 讲解：讲解现代仪器分析的基本概念、原理及各种分析方法的原理和应用。
3. 案例分析：分析具体案例，展示各种仪器分析方法在实际中的应用。
4. 实验操作：引导学生进行实验操作，培养实际操作能力。
5. 总结：总结现代仪器分析的方法及其在实际中的应用。
二、紫外-可见光谱分析法教学目标：1. 了解紫外-可见光谱分析法的原理。
2. 掌握紫外-可见光谱分析法的应用。
教学内容：1. 紫外-可见光谱分析法的原理。
2. 紫外-可见光谱分析法的应用。
教学方法：1. 讲授法：讲解紫外-可见光谱分析法的原理。
2. 案例分析法：分析具体案例，展示紫外-可见光谱分析法的应用。
教学准备：1. 教材或教学资源。
2. 实验仪器和设备。
教学过程：1. 引入：介绍紫外-可见光谱分析法在化学分析中的应用。
2. 讲解：讲解紫外-可见光谱分析法的原理。
3. 案例分析：分析具体案例，展示紫外-可见光谱分析法的应用。
4. 实验操作：引导学生进行实验操作，培养实际操作能力。
5. 总结：总结紫外-可见光谱分析法的原理及其应用。
三、原子吸收光谱分析法教学目标：1. 了解原子吸收光谱分析法的原理。
现代分析测试技术 X射线光谱分析
连续转动 在样品上方放置一块分光晶体，利用晶 体衍射把不同的X射线分开。 特定方向产生衍射： 2dsin = 面向衍射束安置一个接收器．便可记录 下不同波长的x射线。
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在波谱仪中，X射线信号来自样品表层的一个极小的体积，
可将其看作点光源，由此点光源发射的X射线是发散的，故能
定点定性分析 线扫描分析 面扫描分析
定点定量分析
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1、定点定性分析
对试样某一选定点（区域）进行定性成分分析，以确定
该点区域内存在的元素。
原理如下： 关闭扫描线圈，使电子束定在需要分析的某一点上，激 发试样元素的特征 X 射线。用谱仪探测并显示 X射线谱，根 据谱线峰值位置的波长或能量确定分析点区域的试样中存在
并测得它们的强度射线光谱分析。据此进行材料的成
分分析，这就是X射线光谱分析。
2
用于探测样品受激产生的特征射线的波长和强度的设备，
称为X射线谱仪；有以下两种： 利用特征X射线的波长不同来展谱，实现对不同波长 X射线 检测的波长色散谱仪(WDS)，简称波谱仪。 利用特征X射线的能量不同来展谱，实现对不同能量 X射线 检测的能量色散谱仪(EDS)，简称能谱仪。 区别：
由于Li离子极易扩散的特性，使用和保存都
要在液氮温度下。
X光子电脉冲信号（脉冲高度与被吸收光子的能量成正比）
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11.2.2 能量色散谱仪的结构和工作原理
能量色散谱仪主要由Si(Li)半导体探测器、多道脉冲高度
分析器以及脉冲放大整形器和记录显示系统组成。
X光子电流脉冲
电压脉冲
锂漂移硅能谱仪方框图
脉冲高度与被 吸收的光子能 量成正比
《现代仪器分析教学》3.原子发射光谱分析法
2、光谱定量分析
(1) 发射光谱定量分析的基本关系式
在条件一定时，谱线强度I 与待测元素含量c关系为： I=ac
a为常数(与蒸发、激发过程等有关)，考虑到发射光谱 中存在着自吸现象，需要引入自吸常数 b ，则：
I acb
（自吸：原子在高温时被激发，发射某一波长的谱 线，而处于低温状态的同类原子又能吸收这一波长的 辐射，这种现象称为自吸现象整理）课件
3.激发电位：原子中的电子从基态跃迁至激发态所需的 能量称为激发电位。
整理课件
4、原子发射光谱的产生：气态原子或离子的核外层电 子当获取足够的能量后，就会从基态跃迁到各种激发 态，处于各种激发态不稳定的电子(寿命<10-8s)迅速回 到低能态时，就要释放出能量，若以电磁辐射的形式
释放能量，即得到原子发射光谱。
（quantitative spectrometric analysis）
1.光谱半定量分析
与目视比色法相似；测量试样中元素的大致浓度范 围；
谱线强度比较法：将被测元素配制成质量分数分别 为1%,0.1%,0.01%,0.001%四个标准。将配好的标样 与试样同时摄谱，并控制相同条件。在摄得的谱线 上查出试样中被测元素的灵敏线，根据被测元素的 灵敏线的黑度和标准试样中该谱线的黑度，用目视 进行比较。
2）光栅摄谱仪
光栅摄谱仪采用衍射光栅代替棱镜作为色散元件。 特点：适用波长范围广，色散和分辨能力大
整理课件
3.4 发射光谱分析的应用
3.4.1 光谱定性分析
1、定性依据：元素不同→电子结构不同→光谱不同 →特征光谱 2、定性分析基本概念 分析线：复杂元素的谱线可能多至数千条，只选择其 中几条特征谱线检验，称其为分析线； 最后线：浓度逐渐减小，谱线强度减小，最后消失的 谱线；
光谱指数 构成-定义说明解析
光谱指数构成-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容应该对光谱指数的基本概念进行简要介绍，并提及光谱指数在不同领域的重要性和应用。
以下是一个例子：光谱指数是一种用于描述光谱特征的指标，通过分析不同波长区域的光谱信息，可以提取出目标物质的物理化学特性和特征参数。
光谱指数的应用涵盖了多个领域，如农业、环境监测、地质勘探、天文学等。
在农业领域，光谱指数被广泛应用于农作物的生长监测和作物营养状况评估。
通过测量和分析作物叶片的反射光谱，可以获取植物叶绿素含量、叶片营养状况以及生长状态等信息，为农民提供作物管理的科学依据。
在环境监测方面，光谱指数可以用于水质、大气污染和土壤质量的评估。
通过分析水体、大气和土壤的光谱特征，可以检测和监测污染物的浓度变化，为环境保护和污染治理提供数据支持。
在地质勘探和矿产资源调查方面，光谱指数可以用于探测矿产资源的类型和分布。
通过分析地表岩石和土壤的光谱特征，可以对潜在矿产资源的类型、含量和分布进行预测和评估，为矿产勘探和开发提供依据。
在天文学研究中，光谱指数被应用于对星体和宇宙物质的研究。
通过分析天体的光谱，可以获得天体的化学成分、温度、速度等重要参数，帮助科学家揭示宇宙的起源和演化。
总之，光谱指数作为一种重要的光谱分析工具，在各个领域都发挥着重要作用。
通过对光谱特征的定量分析和提取，可以深入了解目标物质的特性和变化趋势，为科学研究和实际应用提供有力支持。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以这样写：文章结构部分旨在为读者提供一个清晰的概念框架，让读者能够更好地理解本文的内容安排和逻辑关系。
本文共分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要包括概述、文章结构、目的和总结四个小节。
首先，概述部分将介绍光谱指数的基本概念和背景，为读者提供一个整体的认识。
通过对光谱指数的简要描述，读者可以了解到光谱指数在现代科学研究和应用中的重要性。
接下来，文章结构小节将介绍本文的整体架构。
现代近红外光谱分析技术的原理及应用
现代近红外光谱分析技术的原理及应用1 简介近红外光（near infrared,NIR）是介于可见光（VIS）和中红外光（MIR或IR）之间的电磁波美国材料检测协会（ASTM）将近红外光谱区定义为波长780-2526nm的光谱区（波数为12820-3959cm-1）习惯上又将近红外区划分为近红外短波（780-1100nm）和近红外长波（1100-2526nm）两个区域。
从20世纪50年代起，近红外光谱技术就在农副产品分析中得到广泛应用，但是由于技术上的原因，在随后的20多年中进展不大。
进入20世纪80 年代后，随着计算机技术的迅速发展，以及化学计量学方法在解决光谱信息提取和消除背景干扰方面取得的良好效果，加之近红外光谱在测试技术上所独有的特点，人们对近红外光谱技术的价值有了进一步的了解从而进行了广泛的研究。
数字化光谱仪器与化学计量学方法的结合标志着现代近红外光谱技术的形成。
数字化近红外光谱技术在20 世纪90年代初开始商品化。
近年来，近红外光谱的应用技术获得了巨大发展，在许多领域得到应用，对推进生产和科研领域的技术进步发挥了巨大作用。
近红外光谱技术是90年代以来发展最快、最引人注目的光谱分析技术，测量信号的数字化和分析过程的绿色化使该技术具有典型的时代特征。
由于近红外光在常规光纤中有良好的传输特性，使近红外光谱技术在实时在线分析领域中得到很好的应用。
在工业发达国家，这种先进的分析技术已被普遍接受，例如1978年美国和加拿大采用近红外法代替凯氏法，作为分析小麦蛋白质的标准方法。
20世纪90年代初,外国厂商开始在我国销售近红外光谱分析仪器产品,但在很长时间内，进展不大，其原因主要是：首先，近红外光谱分析要求光谱仪器、光谱数据处理软件（主要是化学计量学软件）和应用样品模型结合为一体，缺一不可。
但被分析样品会由于样品产地的不同而不同，国内外的样品通常有差异，因此，进口仪器的应用模型一般不适合分析国内样品。
原子吸收次灵敏线-概述说明以及解释
原子吸收次灵敏线-概述说明以及解释1.引言1.1 概述原子吸收次灵敏线是原子吸收谱中的一种特殊谱线，具有较高的灵敏度和分辨率。
在现代光谱分析中，原子吸收次灵敏线被广泛应用于元素分析和环境监测等领域。
原子吸收是一种常用的光谱分析技术，通过测量原子在特定波长光线的吸收来定量分析样品中的元素含量。
传统的原子吸收谱线一般为主吸收线，其波长通常较长。
然而，由于主吸收线的能级跃迁概率较低，导致信号强度较弱，因此灵敏度和分辨率都存在一定的局限性。
与主吸收线相比，原子吸收次灵敏线具有更高的灵敏度和分辨率。
次灵敏线是指能级之间的跃迁态，其波长较短，能级之间的距离也较短。
由于次灵敏线的能级跃迁概率较高，使得信号强度较主吸收线更强，因此可以实现对元素含量更为准确的测量。
在实际应用中，原子吸收次灵敏线被广泛应用于元素分析和环境监测等领域。
通过选择适当的次灵敏线作为分析波长，可以提高元素分析的灵敏度和准确性，从而实现对微量元素的快速检测和定量分析。
总之，原子吸收次灵敏线作为一种具有高灵敏度和分辨率的光谱分析技术，在现代科学研究和工业生产中具有重要的应用前景。
随着技术的发展和方法的改进，相信原子吸收次灵敏线将在更多领域展现其优势，为实现精密分析和检测提供有效的手段。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构进行描述和讨论原子吸收次灵敏线的相关内容：1.2.1 引言：首先概述原子吸收次灵敏线的重要性和相关背景知识。
1.2.2 原子吸收的基本原理：介绍原子吸收的基本原理，包括原子能级结构、光谱分析原理等相关概念。
1.2.3 原子吸收次灵敏线的定义和特点：详细解释原子吸收次灵敏线的概念及其在分析化学中的重要性，以及其相对于其他谱线的特点和优势。
1.2.4 原子吸收次灵敏线的应用前景：探讨原子吸收次灵敏线在实际应用中的潜在前景，包括环境监测、食品安全、医学诊断等领域的应用。
1.2.5 结论：对本文的主要内容进行总结和归纳，并展望原子吸收次灵敏线在未来的发展方向和应用前景。
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分子绕轴的转动 分子中原子在平衡位置的振动 分子内电子的跃迁
分子光谱的分类
分子吸收光谱
电子光谱 Uv-vis 振动光谱 IR 转动光谱
分子荧光
分子光谱
分子拉曼光谱 （分子散射）
分子吸收光谱
紫外可见吸收光谱
由于价电子的跃迁而产生。 利用物质的分子或离子对紫外和可见光的吸收所产生的紫 外可见吸收光谱及吸收程度可以对物质的组成、含量和结 构进行分析、测定、推断。
1.7 光谱分析的发展趋势
光谱技术和光谱仪器持续向高科技知识密集化方向发展： 数字化、智能化、网络化光谱分析检测技术和光谱仪器， 目前已成为光谱技术和光谱仪器持续发展的主要方向，如 “化学成像”，多维信息化光谱仪器等。传统“光-机-电 一体化”光谱仪器已经退居二线。
全方位发展 大型精密研究级光谱仪器与现场、在线测控实用级光谱 仪器或系统并重。 光谱仪器小型化成为目前和今后的发展潮流：便携式紫 外可见分光光度计。 专用化、家用和个人用光谱仪器的研发、生产和应用热 潮会急剧提升：血糖检测仪、尿液分析仪，饮用水质分 析仪、危险气体监测仪、药效监测仪。
荧光光谱：某些物质的分子或原子在辐射能的作用下跃迁 至激发态，大多数分子或原子与其它粒子碰撞，把激发能 转变为热能散发掉；其余的分子或原子以光的形式发射出 这部分能量而回到基态，由此产生的光谱称为荧光光谱。 荧光光谱实质是一种发射光谱。 由原子产生的荧光光谱称为原子荧光光谱；由分子产生的 荧光光谱称为分子荧光光谱。
不同波长-定性分析
Δ E = E = hν
光谱分析的类型
根据电磁辐射的本质，光谱分析又可分为分子光谱和原子 光谱。 根据能量传递形式：
发射光谱分析
吸收光谱分析 荧光光谱分析 散射（拉曼）光谱分析
1.3 原子光谱（Atomic Spectrum）
可分为原子发射光谱，原子吸收光谱和原子荧光光谱三 种，均为线状谱。 是基于原子外层电子的跃迁，波长涉及真空紫外，紫外， 可见和近红外光区。
第一章
现代光谱分析概论
华东理工大学分析测试中心
1.1 光谱
光谱
就是按照波长顺序排列的电磁辐射,或者说是 一种复合光按波长顺序展开而呈现的光学现象。光 谱一般是指可见光范围内的，波长为300~800nm的 电磁波谱。
电磁波谱 (electromagnetic spectrum)
电磁辐射能量的变化，产生电磁波，按电 磁波长顺序排列，称为电磁波谱。
红外吸收光谱
是由分子不停地作振动和转动运动而产生的 利用红外光谱对物质分子进行的分析和鉴定。每种分子都 有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱，据此可以 对分子进行结构分析和鉴定
分子荧光光谱
分子荧光光谱分析是利用某些物质分子受光照射时所发生 的荧光的特性和强度，进行物质的定性分析或定量分析的 方法。 突出优点是灵敏度高，测定下限比一般分光光度法低二到 四数量级。但应用不如分光光度法广泛。
拉曼光谱分析（Raman spectra）
当光照射物质发生散射时，除有频率不变的瑞利散射，还 有一种频率发生改变的拉曼散射。 拉曼光谱是一种散射光谱。拉曼光谱分析法是基于印度科 学家C.V.拉曼（Raman）所发现的拉曼散射效应，对与入 射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动 方面信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。
1.5 光谱仪器
美国Thermo Elemental IRIS 100 全谱直读等离子体发射光谱仪 Thermo Fisher ARL 3460/4460直读光谱仪
ZEEnit700火焰和石墨炉原子吸收光谱仪
PE公司AAnalytst 800
英国Renishaw：inVia+Reflex
1.6 光谱分析的现状
原子发射、吸收与荧光测量示意图
1.4 分子光谱（Molecular Spectrum）
分子光谱 分子从一种能态改变到另一种能态时的吸收
或发射光谱（可包括从紫外到远红外直至微波谱）。一般为 带状谱。
分子光谱非常丰富，可分为纯转动光谱、振动 - 转动光谱带 和电子光谱带。
分子转动 分子振动 电子运动
光谱仪器获得了前一百年未曾有过的突破性发展。 对光谱分析仪器有了更高、更新的要求
（更高分辨率、更高灵敏度、更快分析速度、更少试样量、 更小仪器体积、更牢固无故障结构、遥感遥测……）
现代科技的新发展成果为新颖光谱仪器事业的持续发展 提供了理论和物质基础（如新探测原理、新数学手段、 新计算机软硬件、新器件、新工艺……）
现代光谱分析
上课教师：吴婷 华东理工大学分析测试中心
课程安排
第一章 现代光谱分析概论 第二章 原子发射光谱分析(AES） 第三章 原子吸收光谱分析 (AAS) 第四章 原子荧光光谱分析 (AFS) 第五章 分子吸收光谱（UV+IR） 第六章 分子荧光光谱分析(MFS） 第七章 拉曼光谱分析(Raman spectra) 第八章 核磁共振分析（NMR） 第九章 质谱分析（MS）
光学光谱
1.2 光谱分析
光谱分析
各种结构的物质都具有自己的特征光谱， 光谱分析法就是利用特征光谱 鉴别物质或测定化学成分和相对含量的方法。
定性
定量
光谱分析基础
3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 200
Absorbance
不同强度-定量分析
400
600
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Wavelength (nm)
问：为什么原子光谱均为线状谱？ 答：由于原子中的电子能态的量子性，原子的各个能级是不 连续的，电子的跃迁也是不连续的，在频谱上就体现为线 状。
基本原理：原子的能级与跃迁
M (基态) + hν M* (激发态) M* (激发态) M (基态) + hν
基态→激发态，外界光能量E恰好等于该基态原子中基 态和某一较高能级之间的能级差E，该原子将吸收 这一特征波长的光，产生原子吸收光谱 激发态→基态，电子跃迁到较高能级以后处于激发态， 激发态电子返回基态或其它较低能级，并将电子跃 迁时所吸收的能量以光的形式释放出去，产生原子 发射光谱