光谱技术课程设计(DOC)
光谱·教案
光谱·教案一、教学目标1.要掌握的知识方面.(1)学习光谱和光谱分析的目的.(2)各种光谱形成的原因及特征,能正确地区分不同种类的光谱.2.培养实验操作和观察能力方面.(1)了解分光镜的构造和原理.(2)能够使用分光镜观察光谱.(3)通过观察光谱,能够形象地了解和区别连续光谱、明线光谱和吸收光谱.3.进行物理研究方法的教育.物理是以实验为基础的科学,其中的规律是经过实验、归纳、推理得出的,而且还需经过实验验证.学习物理首先要具备唯物主义的科学观点,另外还应该具备较强的实验操作能力.二、重点、难点的分析1.重点是使学生掌握光谱的分类及从现象上区分各种光谱,并能够掌握发射光谱和吸收光谱的形成过程方面的区别.2.难点是实验操作上如果分光镜调节不当或分辨率不够,则难于观察到理想的光谱.三、教具光谱管、高压感应圈、分光镜(台式两架、手持式若干)、白炽灯泡、酒精灯各一件,食盐、火柴适量.四、主要教学过程(一)新课引入物质发出的可见光其共同特点是因为原子内部电子受激发而产生,但不同种类的物质发出的光又有各自的特征.为了了解各种物质的化学成分,观察光谱是其中一种重要的方法.(二)教学过程设计1.提出问题.什么是光谱?光谱什么样子?首先将手持式分光镜分发给学生,让他们对着太阳光或日光灯观察,告诉他们怎么调节.然后请几位学生描述一下现象.说明通过分光镜的目镜观察到的彩色条纹就是光谱.它是光线进入分光镜经过透镜和三棱镜的折射后形成的像.简要介绍分光镜的构造及成像的原理.2.学生自己看书,思考问题.问题:(1) 什么叫发射光谱?什么叫吸收光谱?它们各是如何形成的?(2)发射光谱又分为哪两种光谱?如何形成的?(3)对同一种元素既可以观察它的明线光谱又可观察它的吸收光谱,怎样操作?(4)什么叫光谱分析?光谱分析的目的是什么?3.由学生回答以上问题,教师协助学生归纳.物体直接发光形成发射光谱.炽热的固体、液体及高压气体发光形成连续光谱,它由一切波长的光组成.如白炽灯发光,灯泡中灯丝达上千度,则发出的光谱是连续光谱.稀薄气体发光产生明线光谱,它是由不连续的亮线组成,如稀薄气体放电时,则发出明线光谱.连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生吸收光谱.如白光通过较冷的钠蒸气,就可以观察到吸收光谱.根据各种元素的特征谱线就可以鉴别物质和确定它的化学成分,这种方法叫光谱分析.光谱分析既可以利用明线光谱,也可以利用吸收光谱.4.将学生分成三组,依次观察实验.第一组,利用台式分光镜观察光谱管发光.主要看钠、氢、汞的明线光谱.第二组,利用手持分光镜观察白炽灯的连续光谱.第三组,将食盐洒在酒精灯心上,利用台式分光镜观察钠的吸收光谱.5.引导学生做本节课小结,填写下表.发射光谱吸收光谱连续光谱明线光谱产生的条件光谱的形式明确太阳光谱不是连续光谱,太阳内发出的强光经过太阳大气层,产生了吸收光谱.人们正是根据太阳光谱中的暗线才知道了它的大气层中含有的元素.。
光谱课程设计报告(邓萍萍)参考模板
物理与电子科学学院课程设计报告专业班级:光电12101班学生姓名:邓萍萍学生学号: 201211040112 指导教师:刘长青设计时间: 2014.12.15—2014.12.29* 课程设计项目一 *一、课程设计题目LED彩色显示屏亮度及光强测试二、课程设计目的:1、学习stc4000 快速光谱仪、远方CBM-8光度色度智能测试管理系统硬件和软件的安装方法及使用方法。
2、学习利用stc4000 快速光谱仪测LED灯所发光的稳态及光度、利用远方CBM-8及光度色度智能测试管理系统测量光度和色度。
3、掌握利用工具软件来实现LED测试的基本概念、基本原理的方法。
三、设计内容与时间安排1、stc4000 快速光谱仪、远方CBM-8光度色度智能测试管理系统的安装;2、利用工具软件来LED测试的基本概念、基本原理的方法。
3、时间安排:2014年 12月 15 日-2014年 12 月 29日四、设计一:stc4000 快速光谱仪稳态及光度测试(一)设计原理1、系统描述被测光源的光经过采光适配器(或光纤)入射到仪器内,经光学分光装置后上,并被 CCD 阵列转化为电信号输出,信号经滤波放大等处理后,经高速 A/D 转换为 16 位的数字信号。
微处理器将读取到的数字信号通过 USB 接口上传到计算机,通过 STC4000 光谱分析系统软件进行数据处理。
2、系统特点1)光学分辨率高。
本仪器核心器件 CCD 阵列是目前为止国内外所采用的最先进的 CCD 线阵之一,该款 CCD 有 3648 个像素点,而当前主流的快速光谱分析仪所采用的CCD 均只有 2048 个像素点。
所以本款仪器的光学分辨率将近提高了一倍。
2)独有的光度测量通道。
仪器配备了光度探测器接口,可增配光度探测器、积分球测量光通量等光度参数。
利用积分和分光相结合的专利要求,光度测量可达到极高精度和极宽的线性测量动态范围。
3、相关理论本仪器主要涉及“光辐射测量”的“光度学”和“色度学”两大领域,由于本仪器的综合性功能,本仪器可以说是光、色测量的最重要仪器之一,其主要设计依据CIE(国际照明委员会)关于光和颜色测量的标准出版物。
有机光谱分析课程设计
有机光谱分析课程设计一、教学目标本课程的目标是让学生掌握有机光谱分析的基本原理、方法和应用。
通过本课程的学习,学生将能够:1.理解光谱分析的基本概念,包括紫外光谱、红外光谱、核磁共振光谱和质谱等;2.掌握有机化合物在不同光谱分析方法下的特征吸收和归属;3.能够运用光谱分析方法解决有机合成和结构鉴定中的实际问题。
二、教学内容教学内容将分为四个部分:1.紫外光谱:介绍紫外光谱的基本原理、吸收光谱的产生机制、分子轨道理论等,并通过实例分析紫外光谱在有机合成和结构鉴定中的应用。
2.红外光谱:讲解红外光谱的基本原理、红外吸收峰的归属、功能团的红外特征等,并通过实例分析红外光谱在有机合成和结构鉴定中的应用。
3.核磁共振光谱:介绍核磁共振光谱的基本原理、核磁共振谱的解析方法、核磁共振谱在有机合成和结构鉴定中的应用,并通过实例进行分析。
4.质谱:讲解质谱的基本原理、质谱图的解析方法、质谱在有机合成和结构鉴定中的应用,并通过实例进行分析。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性,将采用多种教学方法:1.讲授法:通过讲解光谱分析的基本原理、方法和应用,使学生掌握光谱分析的基本知识。
2.案例分析法:通过分析具体的有机化合物光谱图,使学生掌握光谱分析的方法和技巧。
3.实验法:安排实验课程,让学生亲自操作光谱仪器,进行光谱分析实验,提高学生的实践能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,将准备以下教学资源:1.教材:《有机光谱分析》,为学生提供系统的光谱分析知识。
2.参考书:《有机化学光谱学导论》,为学生提供更深入的光谱学知识。
3.多媒体资料:制作PPT、教学视频等,为学生提供直观的学习材料。
4.实验设备:紫外光谱仪、红外光谱仪、核磁共振仪、质谱仪等,用于进行光谱分析实验。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果,将采用以下评估方式:1.平时表现:通过观察学生在课堂上的参与度、提问和回答问题的情况,评估学生的学习态度和理解程度。
初中物理光的光谱教案
初中物理光的光谱教案一、教学目标1.1 知识目标理解光谱的概念,区分连续光谱和发射光谱等不同类型的光谱;掌握光谱的分析方法和应用;了解光谱在日常生活科学技术领域中的应用。
1.2 能力目标通过实验和探究,培养学生分析问题、解决问题的能力,提高其实验操作和数据处理的能力。
1.3 情感目标培养学生对科学的兴趣和探究精神,增强学生的合作学习意识和实践动手能力,培养学生的归纳总结和自我探究能力。
二、教学内容2.1 光的光谱及其类型2.1.1 光的光谱概念光谱是指将光按照频率、波长或能量等物理量进行分解后所得到的色带或光线的分布情况。
2.1.2 光谱的类型连续光谱:白光经过三棱镜或光栅等色散器件后,所得到的光谱形成一条连续、无间断的彩色光带。
发射光谱:物质受激后,会向外发射一定波长、频率或能量的光线,所发射出的光可以形成一组明亮的光谱线。
吸收光谱:当物质受到一定波长的光线照射时,会发生能量转移,使得物质分子的状态改变,所吸收的光线波长与激发前很不同,这种光线的波长分布形成的光谱称为吸收光谱。
二、2 实验设计2.2.1 实验目的:通过实验研究连续光谱、发射光谱和吸收光谱的特点。
2.2.2 实验原理:使用三棱镜可以将白光分解成连续光谱,使用氢气放电管可以得到氢原子的发射光谱,使用紫外和可见光谱仪可以得到红外和可见光的吸收光谱。
2.2.3 实验步骤:(1)利用三棱镜将白光分解成连续光谱,并观察连续光谱的特点;(2)使用氢气放电管,得到氢原子的发射光谱,并观察发射光谱的特点;(3)使用紫外和可见光谱仪,获取红外和可见光的吸收光谱,并观察吸收光谱的特点。
2.2.4 实验结果(1)连续光谱为一条连续的光带,颜色从紫色到红色依次排列。
(2)发射光谱为一系列明亮的光谱线,一般为某种元素的光谱线。
(3)吸收光谱为一系列暗的光谱线,一般为某种元素或分子中的电子跃迁所致。
三、课堂讨论3.1 分析实验结果(1)为什么氢原子的发射光谱是明亮的光谱线?答:加热或电激励原子时,原子中的电子受到能量的激发,会从低能级跃迁到高能级,再从高能级跃迁回到低能级时释放出能量,导致原子发光。
光谱技术课设
课程设计任务书摘要镁是一种重要的工业材料,又是与人们健康密切相关的重要元素。
测定水样中的微量镁可以采用化学法(配位滴定)、电位法、分光光度法、原子吸收法等。
它们各有优缺点,而原子吸收法以其灵敏度高、干扰少、简单快速而被广泛使用。
本文综述使用原子吸收法测定水中镁离子的含量,利用原子吸收光谱法的基本定量方法——标准曲线法对样品进行分析。
了解原子吸收分光光度计的基本结构、性能和操作方法。
【关键词】:原子吸收光谱,原子吸收分光光度计,镁离子目录引言 (3)一、原子吸收光谱法 (3)1、原子吸收光谱概念 (3)2、原子吸收光谱法的基本原理 (4)3、原子吸收分光光度计的基本构造及主要功能: (4)4、光源 (5)4.1概念 (5)4.2分类 (6)5、定量分析——标准曲线法 (6)6、干扰及其抑制 (6)6.1光谱干扰及其消除 (6)6.2物理干扰及其消除(集体效应) (6)6.3化学干扰及其消除 (7)二、实验部分 (7)1、实验试剂 (7)2、实验仪器 (7)3、实验步骤 (7)3.1镁标准溶液的制备 (7)3.2测量溶液的配置 (7)3.3标准系列溶液的测定 (8)3.4水样的测定 (8)3.5测试条件的选择 (8)3.6空心阴极灯的电流 (8)3.7火焰的选择 (8)3.8测量吸光度 (8)4、数据处理 (8)4.1记录 (8)4.2绘制标准曲线: (9)4.3在标准曲线上查出水样中镁的含量。
(9)三、结论 (9)参考文献 (10)引言镁是地球上储量最丰富的轻金元素之一,具有强度高、密度小、机械加工性能好等特点。
广泛应用于航空航天、机械制造、交通运输等领域。
镁又是叶绿素分子的核心原子,是植物光合作用的核心。
镁能激活人体内多种酶,是260多种酶的辅助因子,抑制精神异常兴奋性,维持核酸结构的稳定,在氧化代谢中、蛋白合成中、细胞离子稳态维持中的必需元素。
镁离子是无机钙离子通道的一种阻断剂,可阻断洅灌注引起的自由基的形成,镁离子作为细胞的辅助因子帮助心肌重建氧化代谢和补充高能磷酸化合物的储存,镁离子-ATP复合物是肌肉收缩和舒张过程中酶促反应的底物。
高中化学光谱法教案
高中化学光谱法教案
教学内容:光谱法
教学目标:了解光谱法的基本原理及应用,在实验中掌握光谱仪的操作方法,并能够分析不同物质的光谱
教学重点:光谱法基本原理及光谱仪的操作方法
教学难点:光谱法在化学分析中的应用
一、导入(5分钟)
1. 介绍光谱法在化学分析中的重要性和应用背景
2. 引导学生思考,光谱法是如何帮助化学家进行化学分析的
3. 提出本节课的学习目标:了解光谱法的基本原理及应用
二、理论讲解(15分钟)
1. 讲解光谱法的基本原理,包括吸收光谱、发射光谱和荧光光谱的原理
2. 介绍光谱法在化学分析中的应用,如原子吸收光谱法、紫外-可见吸收光谱法、荧光光谱法等
三、实验操作(30分钟)
1. 现场操作光谱仪,让学生亲自操作,了解光谱仪的基本结构和操作方法
2. 分别使用紫外-可见吸收光谱法和原子吸收光谱法对给定的样品进行分析,并记录实验数据
3. 分析实验数据,让学生观察样品的光谱图谱,从中得出结论
四、讨论交流(10分钟)
1. 学生交流实验结果,分享分析所得的结论
2. 引导学生思考,光谱法在化学分析中的优势和局限性
3. 提出问题,让学生探讨如何改进实验方法,提高光谱法的分析准确性和灵敏度
五、课堂小结(5分钟)
1. 总结本节课的学习内容,重点强调光谱法的基本原理及应用
2. 引导学生思考,如何将光谱法运用到日常生活和工作中
六、作业布置
1. 练习题:写出三种光谱分析方法的原理及应用
2. 实验报告:根据本节课的实验结果,撰写实验报告并总结实验过程和结论
教学反馈:鼓励学生积极参与讨论和实验操作,及时给予指导和反馈,帮助学生解决问题,提高学习效果。
光谱分析课程设计
光谱分析课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握光谱分析的基本原理、方法和应用,能够运用光谱分析解决实际问题。
具体目标如下:1.了解光谱的基本概念和特性;2.掌握光谱分析的基本原理和方法;3.熟悉光谱分析在各个领域的应用。
4.能够正确使用光谱分析仪器进行实验操作;5.能够分析光谱图,提取有效信息;6.能够运用光谱分析解决实际问题。
情感态度价值观目标:1.培养学生的科学探究精神,提高对光谱分析的兴趣;2.培养学生珍惜实验数据,注重实证研究的意识;3.培养学生关注光谱分析在生产、科研和生活中的应用,提高综合素质。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括光谱分析的基本原理、方法和应用。
具体安排如下:1.光谱的基本概念和特性:介绍光谱的定义、分类和产生原理;2.光谱分析的基本原理:讲解光谱分析的物理基础和数学处理方法;3.光谱分析的方法:介绍光谱仪器的结构、原理和操作方法;4.光谱分析的应用:阐述光谱分析在各个领域的应用实例。
三、教学方法为了提高教学效果,本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
具体方法如下:1.讲授法:讲解光谱分析的基本原理、方法和应用;2.讨论法:学生针对实际问题进行讨论,培养解决问题的能力;3.案例分析法:分析光谱分析在实际案例中的应用,加深学生对知识的理解;4.实验法:让学生动手操作光谱仪器,提高实验技能和实证研究能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验,我们将准备以下教学资源:1.教材:选用权威、实用的光谱分析教材,为学生提供系统、科学的知识体系;2.参考书:提供相关领域的参考书籍,帮助学生拓展知识面;3.多媒体资料:制作精美的PPT、视频等多媒体资料,增强课堂教学的趣味性;4.实验设备:准备充足的光谱仪器设备,确保学生能够充分进行实验操作。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果,本课程将采用多种评估方式相结合的方法。
具体安排如下:1.平时表现:评估学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况,以体现学生的学习态度和积极性;2.作业:布置适量作业,评估学生的知识掌握和运用能力;3.实验报告:评估学生在实验过程中的操作技能、数据处理和分析能力;4.考试:设置期中、期末考试,全面测试学生的知识水平和运用能力。
光谱技术课程设计
光谱技术课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解光谱技术的基本原理、方法和应用,掌握光谱仪器的使用和数据处理技巧,培养学生的实验操作能力和科学探究精神。
具体目标如下:1.知识目标:(1)了解光谱的基本概念、类型和特性;(2)掌握光谱技术的基本原理和方法;(3)熟悉光谱仪器的基本结构和操作步骤;(4)了解光谱技术在各个领域的应用。
2.技能目标:(1)能够正确操作光谱仪器,进行光谱实验;(2)能够分析光谱数据,解决实际问题;(3)具备一定的科学探究能力和团队协作能力。
3.情感态度价值观目标:(1)培养学生对光谱技术的兴趣和好奇心;(2)培养学生热爱科学、追求真理的精神;(3)培养学生具备良好的科学道德和伦理观念。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括光谱技术的基本原理、光谱仪器的使用和光谱数据分析。
具体安排如下:1.光谱技术的基本原理:介绍光谱的概念、类型和特性,光的传播和相互作用,光谱技术的原理和应用。
2.光谱仪器的使用:学习光谱仪器的基本结构、操作步骤和维护方法,包括光谱仪、光谱光度计等。
3.光谱数据分析:掌握光谱数据的处理方法,包括光谱曲线绘制、峰值识别、光谱参数计算等。
4.光谱技术应用:介绍光谱技术在化学、物理、生物等领域的应用实例,激发学生的学习兴趣。
为了提高教学效果,本课程将采用多种教学方法相结合,包括:1.讲授法:教师讲解光谱技术的基本原理、方法和应用,引导学生掌握知识点。
2.实验法:学生动手操作光谱仪器,进行光谱实验,培养实验操作能力和科学探究精神。
3.案例分析法:分析光谱技术在实际应用中的案例,提高学生解决实际问题的能力。
4.讨论法:分组讨论光谱实验结果,培养学生团队协作能力和批判性思维。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,我们将准备以下教学资源:1.教材:《光谱技术基础》等。
2.参考书:《光谱学导论》、《现代光谱分析技术》等。
3.多媒体资料:光谱实验操作视频、光谱数据分析软件等。
光谱课程设计园本课程
光谱课程设计园本课程一、教学目标本课程旨在让学生了解光谱的基本概念,掌握光谱分析的方法和应用,培养学生的实验操作能力和科学思维。
具体目标如下:1.知识目标:(1)了解光谱的定义、分类和产生原理。
(2)掌握光谱分析的方法和技巧。
(3)了解光谱在科学研究和生产实践中的应用。
2.技能目标:(1)能够运用光谱分析方法解决实际问题。
(2)具备操作光谱仪器的技能。
(3)能够正确解读光谱图。
3.情感态度价值观目标:(1)培养学生对光谱学的兴趣和好奇心。
(2)培养学生严谨的科学态度和团队协作精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括光谱的基本概念、光谱分析方法、光谱应用等方面。
具体安排如下:1.光谱的基本概念:介绍光谱的定义、分类和产生原理。
2.光谱分析方法:讲解光谱分析的基本原理、方法和技巧。
3.光谱应用:介绍光谱在科学研究和生产实践中的应用案例。
4.实验操作:安排光谱仪器操作实验,让学生掌握操作技巧。
三、教学方法为提高教学效果,本课程将采用多种教学方法相结合的方式,包括:1.讲授法:讲解光谱的基本概念、原理和分析方法。
2.讨论法:引导学生探讨光谱分析的实际应用和问题解决。
3.案例分析法:分析光谱在实际案例中的应用,提高学生的应用能力。
4.实验法:安排实验操作,培养学生的实验技能。
四、教学资源为支持本课程的教学,我们将准备以下教学资源:1.教材:选用权威、实用的光谱学教材。
2.参考书:提供相关领域的参考书籍,丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料:制作精美的课件,辅助讲解和展示。
4.实验设备:配备齐全的光谱仪器,确保实验教学的顺利进行。
五、教学评估为全面、客观地评估学生的学习成果,本课程将采用多种评估方式,包括:1.平时表现:评估学生在课堂上的参与度、提问和回答问题的表现。
2.作业:布置适量的作业,评估学生的掌握程度和应用能力。
3.考试:安排期中、期末考试,评估学生的知识掌握和运用能力。
4.实验报告:评估学生在实验操作中的表现和实验报告的撰写能力。
光谱课程设计
光谱课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握光谱的基本概念、了解光谱的产生和应用,培养学生对光谱学的兴趣和热情。
具体来说,知识目标包括:了解光谱的定义、分类和产生原理;掌握光谱的基本性质和特征;了解光谱在各个领域的应用。
技能目标包括:能够运用光谱学的基本原理分析和解决实际问题;能够使用光谱仪器进行实验操作。
情感态度价值观目标包括:培养学生对光谱学的兴趣和热情;培养学生勇于探索、严谨治学的科学精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括光谱的基本概念、光谱的产生和应用。
具体安排如下:第一章:光谱的基本概念。
介绍光谱的定义、分类和产生原理。
第二章:光谱的产生。
讲解光谱产生的物理过程和数学描述。
第三章:光谱的基本性质。
介绍光谱的强度、分辨率、波长范围等基本性质。
第四章:光谱的应用。
讲解光谱在各个领域的应用,如天文、材料、生物等。
三、教学方法为了实现教学目标,本课程将采用多种教学方法,如讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。
在教学过程中,将注重理论与实践相结合,引导学生通过实验和案例分析来深入理解光谱学的基本原理和应用。
同时,鼓励学生积极参与讨论,培养学生的思考能力和团队协作精神。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,我们将选择和准备适当的教学资源。
教材方面,将选用权威、实用的光谱学教材;参考书方面,将推荐学生阅读一些经典的光谱学著作;多媒体资料方面,将收集和制作与光谱学相关的视频、动画、图片等;实验设备方面,将确保实验室设备齐全,为学生提供充足的实验材料和设备。
五、教学评估本课程的教学评估将采取多元化、全过程的方式进行,以全面、客观、公正地评估学生的学习成果。
评估方式包括平时表现、作业、考试等。
平时表现主要考察学生的课堂参与度、提问回答、团队协作等情况;作业分为课堂作业和课后作业,主要考察学生对知识点的理解和应用能力;考试分为期中考试和期末考试,主要考察学生对课程知识的掌握和运用。
评估结果将及时反馈给学生,以促进学生的学习进步。
光谱技术课程设计
摘要物质中的原子和分子处于不停的运动状态之中,这种物质内部的运动,在外部以辐射或吸收的形式表现出来,这种形式就是电磁辐射。
按照波长顺序排列的电磁辐射时光光谱。
由于原子、分子的运动是多种多样的,因此光谱的表现形式也是多种多样的。
依辐射能传递情况划分:发射光谱、吸收光谱、荧光光谱(发光光谱)腐殖质的荧光特性被广泛用来解析其在各种天然环境中的来源及分布。
由于荧光光谱分析具有灵敏度高,选择性好,且不破坏样品结构的优点,非常适合用来研究腐殖质的结构和官能团等特征。
利用三维荧光激发-发射光谱研究了Fluka腐殖酸的荧光光谱特性,结果显示,离子强度 (0-0.05mol/L KCLO4)对Fluka腐殖酸的三维荧光光谱特性影响非常小,而腐殖酸的浓度(5-100mg/L)和溶液PH(2-12)对其三维荧光光谱特性影响显著。
当腐殖酸浓度增大时,荧光峰出现明显红移现象。
荧光强度一般随着PH的升高而增大,当PH大于10后呈下降趋势,我们从垃圾渗滤液溶解有机质的实验结果中也得到相同结论;在浓度为50mg/L和100mg/L的Fluka腐殖酸中,荧光峰B(fulvie-like)的荧光强度却在PH=5.0左右时达到最大值,与前人报道的土壤富里酸的行为一致,质子化常数lgK’m分别为3.57和3.13,与二羧基化合物接近,说明荧光峰B可能与Fluka腐殖酸结构中的羧基有关;荧光峰A与荧光峰B的荧光强度比值r(A/B)在0.61-2.59之间,并且在PH=2-11范围内,r(A/B)与PH具有较好的线性相关关系,表明荧光峰A和荧光峰B随着PH值的改变有着相同的变化趋势。
[1]关键词:Fluka腐殖酸;溶解有机质;三维荧光光谱;荧光特性目录引言 (2)理论基础 (2)1.常用的荧光光谱有激发光谱,发射谱。
(2)2. 光源:能发生光学光谱区电磁辐射的物质体系都可称为光源 (2)3.影响荧光光谱荧光强度的因素 (3)实验方法 (4)1.方法 (4)2.分析 (5)预期结果 (9)参考文献 (10)1引言腐殖质作为自然界中最丰富的有机质,普遍存在于土壤、水体 (如湖泊、河流、海洋和地下水等) 以及沉积物中。
幼儿光谱教案模板范文
活动名称:光与影的奇妙世界活动目标:1. 了解光的基本特性,如光的直线传播、反射等。
2. 通过游戏和操作,培养幼儿的观察能力和动手操作能力。
3. 增强幼儿对科学的兴趣,培养探索精神。
活动对象:幼儿园大班活动时间: 1课时活动准备:1. 光源(如手电筒、太阳灯等)2. 反射物(如镜子、白纸等)3. 彩色纸张4. 纸板或硬纸板5. 细绳或胶带6. 安全眼镜(如有需要)7. 教学视频或图片资料活动过程:一、导入环节(5分钟)1. 教师通过提问引导幼儿思考:“小朋友们,你们知道什么是光吗?光是从哪里来的?”2. 幼儿自由发言,教师总结并引入活动主题:“今天,我们要一起探索光与影的奇妙世界。
”二、观察环节(10分钟)1. 教师出示光源和反射物,引导幼儿观察光线的传播路径。
2. 幼儿分组进行实验,观察光线在不同物体上的反射情况。
3. 教师提问:“你们发现了什么?光线在什么情况下会发生反射?”4. 幼儿分享观察结果,教师总结光的反射原理。
三、操作环节(20分钟)1. 教师分发彩色纸张和纸板,引导幼儿制作简单的光影装置。
2. 幼儿动手操作,将彩色纸张贴在纸板上,形成不同的图案。
3. 教师演示如何利用光源和反射物,让彩色图案在墙上形成光影效果。
4. 幼儿分组进行实验,尝试不同的装置和光源,观察光影变化。
四、分享环节(10分钟)1. 各组幼儿展示自己的光影装置,分享实验过程和发现。
2. 教师提问:“你们觉得光与影的世界奇妙吗?你们还发现了哪些有趣的现象?”3. 幼儿自由发言,教师总结并拓展相关知识。
五、总结环节(5分钟)1. 教师回顾活动内容,强调光的基本特性和反射原理。
2. 鼓励幼儿在日常生活中继续观察和探索光与影的奇妙世界。
活动延伸:1. 家园共育:家长可以引导幼儿在家庭中寻找光与影的例子,如窗户上的光影、灯光下的影子等。
2. 科学探究:教师可以提供更多关于光与影的资料,如教学视频、图片等,供幼儿进一步探究。
注意事项:1. 在操作环节,教师应提醒幼儿注意安全,避免直接照射眼睛。
光谱技术课程设计
摘要迄今为止,金属酸洗废液还没有得到经济合理的处置。
有文献报道利用钢铁酸洗废液处理印染废水效果良好,为钢铁酸洗废液找到了合理的利用途径,达到综合治理的目的。
火焰原子吸收光谱分析法(FAAS)是20世纪50年代提出的一种新型仪器分析技术, 因其灵敏度高、选择性强和快速简便而得以迅速的发展与普及,如今已成为一种倍受人们青睐的定量分析方法,并广泛应用于冶金、地质、环境监测、医药卫生等部门,成为微量金属元素分析最有力的工具之一,而且在许多领域已作为标准分析方法,如冶金中的钢铁分析、合金分析等。
关键词:火焰原子吸收光谱法金属酸洗废液合理利用目录摘要 (1)1 引言 (3)2 基础原理 (4)2.1 光谱分析原理 (4)2.2 原子吸收光谱分析原理 (4)2.3 朗伯-比耳定律 (4)3 实验预想 (5)3.1光谱仪器的基本结构 (5)3.2 光源和照明系统的选择 (5)3.2.1 光源 (5)3.2.2 照明系统 (5)3.3 方法预想 (6)3.3.1 转角对比法(5) (6)3.3.2 少量样品快脉冲法(6) (7)3.3.3 小体积注射法(7) (8)4 实验方法 (10)4.1 仪器与试剂 (10)4.2 仪器测定工作条件 (10)4.3 分析方法 (10)5 预期结果 (11)5.1检出限和标准曲线 (11)5.2 方法准确度及样品测定结果 (11)5.3结论 (12)6 参考文献 (13)1 引言1955年澳大利亚的A.Walsh以及荷兰的C.T.J.Akemade和atz开创了火焰原子吸收光谱法,1959年前苏联学者B.B.J发展了石墨炉电热原子化法,为表彰A.Walsh和B.B.J对发展原子吸收光谱分析技术的杰出贡献,1991年在挪威卑尔根召开的第27届国际光谱学大会和1997年在澳大利亚墨尔本召开的第30届国际光谱学大会(CSI)_上分别授予他们第一届和第二届CSI奖。
自1961年美国Perkin-Elmer公司推出了世界上首台原子吸收光谱商品仪器后,原子吸收光谱分析,作为测定痕量和超痕量元素的最有效方法之一,在世界范围内获得了十分广泛的应用。
光谱技术课程设计资料
成绩评定表课程设计任务书激光诱导击穿光谱在地质分析中的应用摘要激光诱导击穿光谱技术(LIBS)是一种目前正在发展中的对样品中元素成分进行快速、现场定量检测的分析技术。
LIBS是一种激光烧蚀光谱分析技术,激光聚焦在测试位点,当激光脉冲的能量密度大于击穿阈值时,即可产生等离子体。
基于这种特殊的等离子体剥蚀技术,通常在原子发射光谱技术中分别独立的取样、原子化、激发三个步骤均可由脉冲激光激发源一次实现。
等离子体能量衰退过程中产生连续的轫致辐射以及内部元素的离子发射线,通过光纤光谱仪采集光谱发射信号,分析谱图中元素对应的特征峰强度即可以用于样品的定性以及定量分析。
为了了解激光诱导击穿光谱技术(LIBS)技术和发展现况以及这项技术的应用情况,在课堂学习和相关基础实验的基础上,通过查阅相关文献和书籍进行了分析、整理、归纳。
本文从LIBS的由来、基本原理和实验装置进行了综述,讨论了激光诱导击穿光谱技术在地质分析方面的应用。
LIBS技术应用方便快捷,且应用前景广泛。
关键字:激光诱导击穿光谱;元素分析;地质分析目录1 引言 (3)2 激光诱导击穿光谱的原理 (3)3 激光诱导击穿光谱的装置 (4)3.1 激光诱导击穿光谱的实验装置 (4)3.1.1 激光器 (4)3.1.2 光谱仪 (5)3.1.3 真空室 (5)4 激光诱导击穿光谱在地质分析中的应用 (5)4.1 激光诱导击穿光谱技术的应用现状 (5)4.2 激光诱导击穿光谱技术在地质方面的应用 (6)4.2.1 激光诱导击穿光谱技术对土壤中Cr 和Pb元素定量分析 (6)4.2.2 激光诱导击穿光谱技术对煤样品成分分析 (6)4.2.3 激光诱导击穿光谱技术对矿石样品成分分析 (7)4.3 激光诱导击穿光谱技术在其他方面的应用 (8)5 分析与讨论 (8)5.1 结果分析 (8)5.2 激光诱导击穿光谱技术的优点 (8)5.3 激光诱导击穿光谱技术的局限 (9)6 结论 (9)参考文献 (10)1 引言激光诱导击穿光谱法(Laser Induced Breakdown Spectroscopy )简称为LIBS,是由美国 Los Alamos 国家实验室的研究小组于1962年提出和实现的。
光谱课程设计园本课程
光谱课程设计园本课程一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握光谱的基本概念、了解光谱的产生和测量方法,以及掌握光谱分析的基本技巧。
1.了解光谱的基本概念,包括光谱的定义、类型和特点。
2.掌握光谱的产生原理,包括连续光谱、发射光谱和吸收光谱的产生机制。
3.了解光谱的测量方法,包括光谱仪器的原理和操作方法。
4.掌握光谱分析的基本技巧,包括光谱曲线解析、光谱匹配和光谱测量。
5.能够运用光谱仪进行光谱测量,并正确处理和分析光谱数据。
6.能够根据光谱曲线进行物质的定性分析和定量分析。
7.能够运用光谱技术解决实际问题,如光谱信号处理、光谱成像等。
情感态度价值观目标:1.培养对光谱科学的兴趣和好奇心,激发学生对光学领域的探索精神。
2.培养学生的实验操作能力和团队合作意识,提高学生的实践能力和创新思维。
3.使学生认识到光谱技术在科学研究和实际应用中的重要性,培养学生的社会责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括光谱的基本概念、光谱的产生和测量方法,以及光谱分析的基本技巧。
1.光谱的基本概念:介绍光谱的定义、类型和特点,包括连续光谱、发射光谱和吸收光谱的定义和区别。
2.光谱的产生原理:讲解光谱的产生机制,包括连续光谱的产生、发射光谱和吸收光谱的产生原理。
3.光谱的测量方法:介绍光谱仪器的原理和操作方法,包括光谱仪器的结构、工作原理和测量方法。
4.光谱分析的基本技巧:讲解光谱曲线解析、光谱匹配和光谱测量的方法和技术。
三、教学方法本课程的教学方法包括讲授法、实验法和讨论法。
1.讲授法:通过教师的讲解,使学生掌握光谱的基本概念、产生原理和测量方法。
2.实验法:通过学生的实验操作,培养学生的实践能力和实验技能,加深对光谱分析的理解。
3.讨论法:通过分组讨论和课堂讨论,激发学生的思考和讨论,培养学生的创新思维和团队合作能力。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、实验设备和多媒体资料。
1.教材:选用《光谱学导论》作为教材,系统地介绍光谱的基本概念、产生原理和测量方法。
光谱设计课程设计
光谱设计课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生理解光谱的基本概念,掌握光谱的形成原理;2. 学会运用光谱知识解释自然界和生活中的现象;3. 了解光谱技术在科学研究和生产生活中的应用。
技能目标:1. 培养学生运用光谱知识分析和解决问题的能力;2. 提高学生进行科学实验和观察的能力;3. 学会使用光谱仪器,进行简单光谱实验操作。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对光谱科学的兴趣,激发求知欲;2. 培养学生合作学习、探究学习的精神,形成良好的学习习惯;3. 增强学生对光谱技术应用于实际生活的意识,提高社会责任感。
课程性质:本课程为科学探究课程,旨在通过光谱知识的学习,培养学生科学素养和实际操作能力。
学生特点:六年级学生具有一定的科学知识基础,好奇心强,善于观察,喜欢动手操作。
教学要求:结合学生特点,注重理论与实践相结合,以探究式教学为主,提高学生主动参与度,确保课程目标的实现。
通过课程学习,使学生能够掌握光谱知识,具备初步的科学实验能力,并形成积极的情感态度价值观。
后续教学设计和评估将围绕具体学习成果展开。
二、教学内容1. 光谱基本概念:光的发射、吸收与散射;光谱的种类及特点。
2. 光谱的形成原理:白光通过棱镜分解为光谱;原子光谱与分子光谱的形成。
3. 光谱仪器的认识与使用:棱镜、光谱仪、光谱分析仪等设备的功能与操作方法。
4. 光谱在自然界和生活中的应用:彩虹、激光、荧光现象等。
5. 光谱技术在科学研究中的应用:天文学、化学、生物学等领域的光谱分析。
6. 光谱实验操作:进行简单的光谱实验,观察并分析实验现象。
教学内容安排与进度:第一课时:光谱基本概念与形成原理的学习。
第二课时:光谱仪器的认识与使用。
第三课时:光谱在自然界和生活中的应用。
第四课时:光谱技术在科学研究中的应用。
第五课时:光谱实验操作与实验现象分析。
教材章节关联:教学内容与课本第四章《光与颜色》相关,涉及第四、五节的光谱知识内容。
三、教学方法本课程采用以下多样化的教学方法,以激发学生学习兴趣,提高主动参与度:1. 讲授法:教师以生动形象的语言,结合多媒体演示,讲解光谱基本概念、形成原理以及光谱技术在科学研究中的应用,为学生奠定坚实的理论基础。
多彩光谱方案课程设计
多彩光谱方案课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解光谱的基本概念,掌握光谱的形成原理。
2. 学生能掌握光谱的分类方法,了解不同光谱的特点和应用。
3. 学生能了解光谱在科学技术和社会发展中的应用,认识到光谱的重要性。
技能目标:1. 学生能运用所学知识,分析并解释自然界中的光谱现象。
2. 学生能运用光谱知识,设计简单的光谱实验,培养动手操作和观察思考能力。
3. 学生能通过小组合作,共同探讨光谱问题,提高沟通与协作能力。
情感态度价值观目标:1. 学生对光谱产生浓厚的兴趣,激发探索自然科学的热情。
2. 学生在学习过程中,培养尊重事实、严谨求实的科学态度。
3. 学生通过光谱知识的学习,增强环保意识,认识到光谱在环境保护中的作用。
4. 学生能从光谱的角度看待世界,提高对事物本质的认识,培养创新思维。
本课程针对年级学生的认知特点,结合光谱知识,以实用性为导向,旨在提高学生的科学素养,培养学生的实践能力和创新精神。
通过本课程的学习,使学生能够在掌握光谱知识的基础上,将其应用于实际生活,提高解决问题的能力。
同时,注重培养学生的情感态度价值观,使学生在学习过程中形成正确的价值观,激发学生对科学的热爱。
课程目标具体、可衡量,便于教学设计和评估,有助于提高教学效果。
二、教学内容1. 光谱基本概念:光谱的定义、光谱的形成原理、光谱的度量单位。
2. 光谱分类:连续光谱、线状光谱、吸收光谱、发射光谱等。
3. 光谱的应用:- 科学技术领域:光谱分析技术在化学、物理、天文等领域的应用。
- 环境保护:大气光谱监测、水质光谱检测等。
- 生物医学:光谱在生物组织检测、疾病诊断等方面的应用。
4. 光谱实验:- 设计简单的光谱实验,观察不同光源的光谱特点。
- 分析实际生活中的光谱现象,如彩虹、激光等。
5. 光谱与环保:- 认识光谱在环境保护中的作用,如大气污染监测、水质分析等。
- 探讨光谱技术在可持续发展中的应用。
本章节教学内容按照课程目标,结合教材相关章节,系统性地安排了光谱的基本概念、分类、应用、实验以及光谱与环保等方面的知识。
高中物理光谱教案
高中物理光谱教案教学目标:1. 了解光谱的概念和分类;2. 能够解释太阳光的组成和光谱的形成原因;3. 理解光谱在天文学和化学分析中的应用。
教学重点和难点:1. 光谱的概念和分类;2. 太阳光的组成和光谱的形成原因;3. 光谱在天文学和化学分析中的应用。
教学准备:1. 太阳光谱图;2. 天文光谱图;3. 实验器材:棱镜、光谱仪等;4. PPT课件。
教学过程:一、导入(5分钟)1. 利用PPT展示太阳光谱图,让学生观察并描述图中的特点;2. 引导学生思考:为什么太阳光会呈现出这样的图案?光谱有什么作用?二、理论讲解(15分钟)1. 介绍光谱的概念和分类:连续光谱、发射光谱、吸收光谱;2. 解释太阳光的组成和光谱的形成原因:太阳光经过大气层的散射和吸收,呈现出吸收光谱;3. 探讨光谱在天文学和化学分析中的应用:天文学家通过分析星体的光谱来测量星体的温度、化学成分等;化学家通过光谱分析来确定物质的成分和结构。
三、实验操作(20分钟)1. 分发实验器材,让学生进行光谱实验:利用棱镜和光谱仪将白光分解成各种颜色的光谱;2. 让学生观察并记录实验结果,分析光谱的特点和规律。
四、讨论交流(10分钟)1. 学生展示实验结果,分享观察和发现;2. 引导学生讨论光谱的应用,并思考未来的发展方向。
五、作业布置(5分钟)1. 布置作业:阅读相关文献,了解光谱在不同领域的应用;2. 提醒学生复习光谱的概念和分类,做好预习准备。
教学反思:通过本节课的教学,学生对光谱的概念和分类有了初步认识,能够理解太阳光的组成和光谱的形成原因,理解光谱在天文学和化学分析中的应用。
在实验操作环节,学生通过自己动手进行光谱实验,深化了对光谱的认识,并培养了实验探究的能力。
在讨论交流环节,学生展示了团队合作和思辨解决问题的能力。
希望通过本节课的学习,学生能够更加深入地了解光谱,并探索光谱的更多奥秘。
《光谱分析》课程教学大纲.docx
光谱分析课程教学大纲课程名称:光谱分析英文名称:Spectroscopy Analysis课程编码:X3030711学时数:48其中实践学时数:16课外学时数:o学分数:3.0适用专业:应用化学一、课程简介光谱分析是分析化学学科中仪器分析的重要组成部分。
原子光谱分析是利用原子的特征光谱进行物质定性和定量分析,为现代工业、农业、国防和科学技术服务的科学。
本课程主要介绍原子光谱产生原理;原子光谱分析法的定性分析、定量分析原理和应用;原子光谱分析仪器设备工作原理和结构;常用原子光谱分析仪器的操作技术。
二、课程目标与毕业要求关系表(一)绪论1.教学内容:光与物质的作用;电磁波谱;光谱分析法分类。
2.基本要求:了解光谱分析的概况,包括分类、特点和进展等。
(二)原子光谱1.教学内容:单电子原子光谱:原子运动状态的描述,单电子原子能级分布,轨道角动量,白旋角动鼠;多电子原子光谱:原子核外电子的排布,轨道角动量耦合,轨道角动量与自旋角动量耦合;Boltzman分布定律,原子发射、吸收和荧光光谱强度。
2.基本要求:掌握原子运动状态及能级结构、原子光谱产生原理和光谱强度。
3.重点:光谱项与光谱支项推求、能级图绘制、光谱强度。
4.难点:多电子原子的能级结构。
(三)原了发射光谱法1.教学内容:原子发射光谱分析基本过程;激发光源;分光系统;光谱记录与检测;定性分析; 光源过程、定量关系及定量分析;光源中的干扰效应。
2.基本要求:掌握激发光源工作原理及特点;掌握光谱仪结构、分光原理;了解光源过程及定量关系的建立;熟练掌握摄谱检测法和光电检测法定性、定量分析原理;掌握光源中的干扰产生原因及扣除的方法。
3.重点:激发光源工作原理及特点;光栅光谱仪的分光原理;定性分析方法;定量分析原理;干扰产生与消除。
4.难点:光栅光谱仪的分光原理;光源过程及定量分析的依据。
(四)原子吸收光谱法1.教学内容:原子吸收线形状与定量关系;谱线变宽效应;锐线光源、原子化器、分光与检测系统;分析方法;干扰与消除。
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成绩评定表课程设计任务书激光诱导击穿光谱在地质分析中的应用摘要激光诱导击穿光谱技术(LIBS)是一种目前正在发展中的对样品中元素成分进行快速、现场定量检测的分析技术。
LIBS是一种激光烧蚀光谱分析技术,激光聚焦在测试位点,当激光脉冲的能量密度大于击穿阈值时,即可产生等离子体。
基于这种特殊的等离子体剥蚀技术,通常在原子发射光谱技术中分别独立的取样、原子化、激发三个步骤均可由脉冲激光激发源一次实现。
等离子体能量衰退过程中产生连续的轫致辐射以及内部元素的离子发射线,通过光纤光谱仪采集光谱发射信号,分析谱图中元素对应的特征峰强度即可以用于样品的定性以及定量分析。
为了了解激光诱导击穿光谱技术(LIBS)技术和发展现况以及这项技术的应用情况,在课堂学习和相关基础实验的基础上,通过查阅相关文献和书籍进行了分析、整理、归纳。
本文从LIBS的由来、基本原理和实验装置进行了综述,讨论了激光诱导击穿光谱技术在地质分析方面的应用。
LIBS技术应用方便快捷,且应用前景广泛。
关键字:激光诱导击穿光谱;元素分析;地质分析目录1 引言 (3)2 激光诱导击穿光谱的原理 (3)3 激光诱导击穿光谱的装置 (4)3.1 激光诱导击穿光谱的实验装置 (4)3.1.1 激光器 (4)3.1.2 光谱仪 (5)3.1.3 真空室 (5)4 激光诱导击穿光谱在地质分析中的应用 (5)4.1 激光诱导击穿光谱技术的应用现状 (5)4.2 激光诱导击穿光谱技术在地质方面的应用 (6)4.2.1 激光诱导击穿光谱技术对土壤中Cr 和Pb元素定量分析 (6)4.2.2 激光诱导击穿光谱技术对煤样品成分分析 (6)4.2.3 激光诱导击穿光谱技术对矿石样品成分分析 (7)4.3 激光诱导击穿光谱技术在其他方面的应用 (8)5 分析与讨论 (8)5.1 结果分析 (8)5.2 激光诱导击穿光谱技术的优点 (8)5.3 激光诱导击穿光谱技术的局限 (9)6 结论 (9)参考文献 (10)1 引言激光诱导击穿光谱法(Laser Induced Breakdown Spectroscopy )简称为LIBS,是由美国 Los Alamos 国家实验室的研究小组于1962年提出和实现的。
自从1962年该小组成员Brech最先提出了用红宝石微波激射器来诱导产生等离子体的光谱化学方法之后,激光诱导击穿光谱技术开始被广泛应用于气体、液体和固体等各个领域。
近三十年来,激光诱导击穿光谱测量技术在各行各业都有不同程度的应用。
早期,运用LIBS装置研究如何提高测量精度;当前的激光诱导击穿光谱技术主要应用于冶金和矿业、燃烧、水和土壤污染、空气污染和环境监测、艺术品及染料鉴定等行业,尤其是在工业环境恶劣的领域如矿业、冶金等方面的应用更突显出该方法的优越性。
本文是从激光诱导击穿光谱的原理、实验装置的组成以及各部分的作用方面进行了介绍,并着重综述了激光诱导击穿光谱技术在地质分析方面的矿石的元素分析、土壤中某些元素的分析和对煤炭中元素分析三个方面进行了综述。
激光诱导击穿光谱检测过程简单快速,物质蒸发和激化可一次性完成,实现真正的快速分析,而且可以同时对多种元素进行分析。
2 激光诱导击穿光谱的原理激光诱导击穿光谱技术基于原子光谱和离子光谱的波长与特定的元素一一对应的关系,而且光谱信号强度与对应元素的含量也具有一定的量化关系,激光经透镜聚焦在样品表面,当激光脉冲的能量密度大于击穿门槛能量时,就会在局部产生等离子体,称作激光诱导等离子体。
等离子体随着向外界环境膨胀过程而逐渐冷却,并发射表征样品组分信息的光谱,利用光电探测器和光谱仪对等离子体发射光谱进行采集。
通过解析等离子体光谱,并结合定量分析模型,可以得到分析样品组分的类别和含量信息。
以下为激光诱导等离子体发射谱线的形成过程。
激光诱导等离子体发射谱线的形成过程:(a) 多光子电离形成等离子体。
(b) 轫致辐射及电子自由跃迁形成的宽带发射,主要是等离子体中各元素的电离线形成的连续的背景谱线,这个过程需几百纳秒。
(c) 能级跃迁形成的谱线发射,谱线强度与元素浓度成正比。
该过程通常持续几微秒,是进行元素定量分析的重要环节。
3 激光诱导击穿光谱的装置3.1 激光诱导击穿光谱的实验装置激光诱导击穿光谱的实验装置系统主要是由激光器、真空室、光谱仪和PC 机组成。
3.1.1 激光器激光诱导击穿光谱技术是在激光器发明之后才慢慢发展起来的一项测试技术。
激光器作为激光诱导击穿光谱必不可少的一部分,从它的发明到现在几十年来,激光器已经有了很大的发展。
目前用于激光诱导击穿光谱技术的激光器主要有以下四种。
红宝石激光器、钇铝石榴石激光器、气体激光器、准分子激光器。
这些激光器一般都能提供1000mJ左右的脉冲能量,瞬时激光功率可以达到1-200MW。
如果再利用聚焦镜把激光汇聚到样品上,其产生的能量足以将固体直接气化产生等离子体。
在激光诱导击穿光谱技术装置系统中,最常用的激光器是脉冲调Q的钇铝石榴石激光器。
这种激光器产生的脉冲宽度大约是在6-15ns之间,能够满足激光诱导击穿光谱系统对激光能量的需要。
而且,钇铝石榴石激光器易于实现小型化,有利于激光诱导击穿光谱系统的便捷化。
3.1.2 光谱仪在激光器之外,作为最终光谱的探测收集的装置,光谱仪也是激光诱导击穿光谱技术装置系统中另外一重要的设备。
光谱仪是用来测定光的波长、能量等性质的仪器,一般使用棱镜或衍射光栅和光电倍增管等组成,按波段区域分,一般有红外线、可见光、紫外线、微波、X射线光谱仪等不同波段的光谱仪;按分光元件的不同,可以分为干涉光谱仪、棱镜光谱仪和光栅光谱仪等;按探测方式来分,有直接用眼睛观察的分光镜,用感光胶片记录的摄谱仪,以及用光电或者热电元件探测光谱的分光光度计等。
在棱镜或者衍射光栅的作用下,由于不同波长的折射系数的不同,一束不可区分的不同波长的光在空间位置上被分散成不同波长的光。
而利用光电倍增管或者CCD等器件,可以探测出各种不同波长光的强度。
3.1.3 真空室真空室中有两个石英窗口,一个石英窗口是激光入射窗口,另一个是光谱仪收集等离子体特征谱线的窗口。
真空室由真空腔和串联的机械泵、分子泵组成,可抽至0.0001Pa。
依据实验的需要将样品暴露在大气中或者置于真空室内,由激光器发射出的激光束经聚光镜I聚焦后聚焦到样品上,激光仪以45°角入射到样品上,聚焦的激光束在样品的表面激发出等离子体,等离子体辐射出来的特征光谱经聚光镜聚焦后由光纤送入光谱仪中,再通过光谱软件在PC机上获得并且分析光谱数据。
4 激光诱导击穿光谱在地质分析中的应用4.1 激光诱导击穿光谱技术的应用现状近年来,随着激光器和光学检测设备的发展,激光诱导击穿光谱技术的应用研究已经成为各个领域研究热点。
LIBS技术凭借其自身的独特优势逐渐深入应用到各个行业中,不仅在物质材料或是痕量元素的分析领域得到广泛应用,而且在环境污染的实时监测、冶金行业、材料加工的在线控制等领域的应用中也得到迅猛发展。
激光诱导击穿光谱技术也在地质分析方面也有着广泛的应用,包含了对矿石进行快速、准确的检测,对煤炭的灰度、含硫量、含磷量和含氮量等指标的测量和对土壤中重金属元素含量的检测等方面。
4.2 激光诱导击穿光谱技术在地质方面的应用4.2.1 激光诱导击穿光谱技术对土壤中Cr 和Pb元素定量分析2012年,陈金忠等利用激光诱导击穿光谱技术对土壤中Cr 和Pb元素进行了定量分析。
实验采用波长为1064nm,输出能量200mJ,脉冲宽度10ns,重复频率15Hz的Nd:YAG激光器,激光束用f=100mm的石英透镜聚焦于样品上,焦点位于样品表面以下6mm处。
为保证对样品的激发条件稳定,实验将制备好的圆片形土壤样品固定在由马达带动的以163 rps匀速转动旋转架上。
在大气压力下的Ar环境气氛中形成激光诱导等离子体。
采集光谱时,每个样品激发三次,光谱数据取三次的平均值,通过等离子体原子发射光谱法,以Fe 原子谱线为内标、分析线背景为内标和没有内标的 3 种情况下绘制元素定标曲线,分析结果的精密度和准确度。
结果表明,3 种情况下分析元素Cr 的相对标准偏差分别为5.85%、26.48%和33.10%,元素Pb 的相对标准偏差分别为5.42%、22.78%和38.66%,这一试验结果证明了采用内标法可以明显地提高测量精度。
采用Fe 谱线为内标时所得到的元素Cr 和Pb 的相对检出限分别为3.50×10-3%和57.90×10-3%,满足微量元素分析要求,降低了元素分析的检出限。
2008年,周卫东等利用激光诱导击穿光谱技术对土壤中Cr 和Pb元素进行了定量分析。
实验采用波长为1064nm,最大单脉冲能量200mJ,脉冲宽度10ns,激光工作频率1Hz的Nd:YAG激光器,采用探测波长范围200-500nm的多通道小型光纤光栅光谱仪。
激光束通过一个反射镜和一个焦距为70mm的凸透镜聚焦到样品表面产生激光等离子体。
采用300个激光脉冲轰击样品表面的不同点的取样平均方式,记录了系列土壤标准样品的激光诱导等离子体的发射光谱,研究了重金属原子特征辐射谱线的信噪比、数据偏差等与数据采样品平均次数的关系。
发现这时对重金属Cr和Fe浓度分析测量的相对标准偏差分别为1.53%和1.48%,得到了对定量分析Cr和Fe等金属的定标曲线,对Cr浓度的检测灵敏度为10ug·g-1这一结果在当时要优于国内外报道的结果。
这表明了我们的激光诱导击穿光谱系统和实验采样、分析定标方法进行土壤中重金属的分析具有很好的重复性和测量精度。
4.2.2 激光诱导击穿光谱技术对煤样品成分分析2008年,汪家升等利用激光诱导击穿光谱技术对煤样品进行了定性分析。
实验采用波长为1064nm的Nd:YAG激光器作为激发光源,激光器的重复频率为1-10Hz,脉冲宽度为10ns,能量为32mJ,激光光束经焦距f=20mm的石英透镜聚焦后作用于样品的表面,用以击穿样品,形成等离子体,等离子体辐射光经由一个焦距f=50mm石英透镜耦合到光谱仪光纤输入端,光谱仪的光谱分辨范围为200-500nm,分辨率为0.1nm,借助光谱仪自带的分析软件分析处理所获得的光谱信号。
实验是在实验室的自然条件下对煤样品进行光谱测量,采样延时为5us。
结果表明,煤样品中含多种元素,其中金属元素Mg、Fe和Al等的特征谱线清晰,煤中出了C的247.86nm谱线外,由于光谱仪采集范围的影响,特征谱线波长大于500nm的H、O、N、S等元素的特征谱线采集不到,对于一些含量较少的元素如U、Si、Ba、Ni等的特征谱线清晰可见。
煤的LIBS光谱中既含有分立的原子谱线,也包括连续的光谱,实验中采取了延长采样时间的方式但也未能消除光谱中的连续光谱背景,这可能来源于激光对煤样品的烧灼过程。