光谱分析仪器

朗伯-比尔定律的应用
浓度计算方法 1、标准比较法 CU=AU*CS/AS 2、标准曲线法 Y=Ax+b A
0.80 Ax 0.60
*
I0
I
0.40 0.20 0.00
cx 0 1.0 2.0
21
b
3.0 4.0 c(mg/m
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）光强度不 遵从朗伯-比尔定律
单波长单光束分光光度计
光源
单色器
吸收池
检测器
显示0.434
48
常用分子吸收光谱分析仪---紫外-可见分光光度计
单波长双光束分光光度计
比值 T/T0
光源
单色器
光束分裂器
吸收池
检测器
显示 系统
49
常用分子吸收光谱分析仪---紫外-可见分光光度计
单波长双光束分光光度计
50
常用分子吸收光谱分析仪---紫外-可见分光光度计

12
光谱分析技术 ---发射光谱分析技术
分子发射（荧光）概念、产生原理、光谱特征
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 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
13
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
I0：入射光强度 b:液层厚度 T:透光度 k:吸光系数 C:溶液浓度 I:透射光强度 A:吸光度
b
18
光谱分析技术---定量分析原理
朗伯-比尔定律 吸光系数单位
I0 I 1 A lg T lg lg lg kbc I0 I T
k:吸光系数 dL·－１· －１ g cm
光谱分析仪器
1
光谱分析仪器原理：光谱分析技术
概述
分类
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
2
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
3
光谱分析仪器 ---重要的光谱分析技术
医学检验常用的光谱分析仪应用的光谱分析技术 紫外可见分光光度计 荧光分光光度计 原子吸收分光光度计 原子发射光谱仪 利用物质分子吸收光谱分析技术 利用物质分子荧光光谱分析技术 利用物质原子吸收光谱分析技术 利用物质原子发射光谱分析技术
7
光谱分析技术---分类
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）
8
光谱分析技术---吸收光谱分析技术
吸收光谱概念、产生原理
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。
0.434
光源
单色器
吸收池
检测器
显示器
41
常用分子吸收光谱分析仪---紫外-可见分光光度计
仪器基本结构----常用光源 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）
42
常用分子吸收光谱分析仪---紫外-可见分光光度计
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。
45
常用分子吸收光谱分析仪---紫外-可见分光光度计
仪器基本结构----检测器
光电池 光电管
早期仪器使用较多 使用最普遍
1、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 ） 。
14
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)。
紫外可见分光 光度计 荧光分光光度计 原子吸收分光 光度计
27
光谱分析仪器的光学系统---滤光片
原理及类型 带通滤光片
1）吸收滤光片
截止滤光片
2）干涉滤光片
3）复合滤光片
28
光谱分析仪器的光学系统---滤光片
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
摩尔吸光系数(ε) L· －１· －１ mol cm I0 I
b
19
光谱分析技术---定量分析原理
朗伯-比尔定律的适用条件
1. 单色光（入射光是单色光；）
2. 吸光质点形式不变吸收发生在均匀的介质中； 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.
20
光谱分析技术---定量分析原理
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）
17
光谱分析技术---定量分析原理
朗伯-比尔(Lambert—Beer) 定律
I T 10kbc I0 I0 I 1 A lg T lg lg lg kbc I0 I T
I0 I
15
62
光谱分析技术---发射光谱分析技术
发光光谱激发方式
光致发光 热致发光 电致发光 化学发光
分子荧光 原子发射光谱 CL、ECL
16
光谱分析仪---与光谱技术的关系
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: 光谱技术
荧光分光光度计
38
常用光谱分析仪---分子光谱仪
分子光谱特点、仪器原理分类、常用仪器
连续带状光谱
常用分子吸收光谱仪: 常用分子发射光谱仪:
紫外可见分光光度计 荧光分光光度计
39
常用分子吸收光谱分析仪---紫外-可见分光光度计
概念
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。
h S1 S0
E3 E2 E1 E0
分 子 吸 收 光 谱
A
1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 c (KMnO 4 )=3.7x10-4 250 350 450 λ /nm 550 650
---连 续 光 谱
பைடு நூலகம்
10
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 。
光电倍增管 灵敏度高的仪器
光电二极管（阵列）
新型仪器
46
常用分子吸收光谱分析仪---紫外-可见分光光度计
仪器类型 紫 外 可 见 分 光 光 度 计 按光学系统分类 单波长单光束分光光度计
单波长分光光度计 单波长双光束分光光度计 双波长分光光度计
-
47
常用分子吸收光谱分析仪---紫外-可见分光光度计
仪器基本结构----不适用的光源 汞灯 空心阴极灯 ---- 254—734nm离散线光谱 ----单波长线光谱
43
常用分子吸收光谱分析仪---紫外-可见分光光度计 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
44
常用分子吸收光谱分析仪---紫外-可见分光光度计
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
40
常用分子吸收光谱分析仪---紫外-可见分光光度计
仪器基本结构
（1）、光
源
（2）、单色器 （4）、检测器
（3）、样品单元
透光并盛放样品
样品原子化及原子气化
36
光谱分析仪器的光学系统---检测器
几种常用检测器
检测器 光电管 光电倍增管 光电二极管阵列 工 作 原 理 外光电效应 外光电效应与多级二次发射体相结合 外光电效应，由一行光敏区和二行读出寄存器构成
光电池 电荷耦合器件
内光电效应 模拟集成电路芯片
37
光谱分析仪器的光学系统---检测器
双波长分光光度计
51
常用分子吸收光谱分析仪---紫外-可见分光光度计
双波长分光光度计原理
A ΔA=Aλ1－Aλ2 ΔA=kbC
X
Y
1
2

52
常用分子吸收光谱分析仪---紫外-可见分光光度计
530-430=100nm
29
光谱分析仪器的光学系统---单色器
概念及组成 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
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
24
光谱分析仪器的光学系统
光谱分析仪器光学系统的重要组成结构 （1）、光 源 （2）、单色器（或滤光片）
（3）、样品单元
（4）、检测器
25
光谱分析仪器的光学系统---光
30
光谱分析仪器的光学系统---单色器
• 1、入光狭缝 • 2、出光狭缝
31
光谱分析仪器的光学系统---单色器
• 3、色散元件
• 将复合光中不 同波长（颜色） 的光在空间上 分开的装置
32
光谱分析仪器的光学系统---单色器
色散元件类型及光谱排列特征
B、光栅
线性光谱
A、棱镜 非线性光谱
33
光谱分析仪器的光学系统---单色器
I
0.80 0.60 0.40 0.20
发射（散射）光强 度在一定条件下与 物质浓度成正比
Ix
*
I0
I
0.00
cx 0 1.0 2.0 3.0 4.0 c(mg/mL)
22
光谱分析仪器---医学检验常用光谱分析仪
医学检验常用光谱分析仪器
23
医学检验常用光谱分析仪---分类
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
光栅类型 光栅原理分
透射光栅
凹面反射光栅 反射光栅 平面反射光栅 机刻光栅 全息光栅 属于原级光栅 属于复制光栅
•光栅
光栅制造方法分
34
光谱分析仪器的光学系统---单色器
4、准直镜
• 汇聚光线
35
光谱分析仪器的光学系统---样品单元
类型及作用 样品检测状态 •溶液 •气态原子 样品单元名称 比色皿、样品池 原子化器 样品单元作用
必须有光源的光谱分析仪
源
吸收光谱仪、用光做激发能量的发射光谱仪
氙灯
氢灯
钨灯
26
光谱分析仪器的光学系统---光
源
常用光源的适用光谱范围及适用的仪器 钨灯、卤钨灯 氢灯和氘灯 氙灯 汞灯 空心阴极灯
----连续光谱 320—2500nm ----连续光谱 185—375nm ----紫外可见区连续光谱 ---- 254—734nm离散线光谱 ----单波长线光谱
4
光谱分析技术 ---概论
光谱分析技术的重要理论原理
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 hc 光的吸收、发射理论 量子理论 ---- E h

光谱产生基本原理
5
光谱分析技术 ---概论
物体的颜色、互补色
物体的颜色---由物质的性质和形态决定 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
绿
蓝绿
黄绿 黄
绿蓝 蓝 紫
白光
橙
红 紫红
6
光谱分析技术---概念
光谱、光谱曲线、光谱分析 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 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（Spectral Analysis）分析光谱中光的波长组成及 其各种波长光的能量强度
λmax
11
光谱分析技术 ---发射光谱分析技术
发射光谱概念、原子发射产生原理
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。
原子发射 S3 E S2 S1 S0 E3 E2
E1
E0
h
h E2 E0
hc E E2 E0 h
S3 S2 h
E3 E2
1.0 0.8 0.6
S1
S0
E1
E0
A
0.4 0.2 0.0 c (KMnO 4 )=3.7x10-4 250 350 450 λ /nm 550 650
9
光谱分析技术 ---吸收光谱分析技术
分子和原子吸收光谱产生原理及区别
原 子 吸 收 光 谱 ---线 光 谱
S3 S2