现代仪器分析-荧光光谱仪部分
荧光光谱分析仪工作原理
X 荧光光谱分析仪工作原理用x 射线照射试样时,试样可以被激发出各种波长得荧光x 射线，需要把混合得x 射线 按波长（或能量）分开，分别测量不同波长（或能虽:）得X 射线得强度，以进行左性与定疑 分析，为此使用得仪器叫X 射线荧光光谱仪。
由于X 光具有一泄波长，同时又有一立能量, 因此，X 射线荧光光谱仪有两种基本类型:波长色散型与能量色散型。
下图就是这两类仪器 得原理图.用X 射线照射试样时，试样可以被激发出各种波长得荧光X 射线，需要把混合得X 射 线按波长（或能疑）分开，分别测量不同波长（或能量）得X 射线得强度，以进行定性与左疑 分析，为此使用得仪器叫X 射线荧光光谱仪。
由于X 光具有一左波长，同时又有一左能量， 因此，X 射线荧光光谱仪有两种基本类型：波长色散型与能量色散型。
下图就是这两类仪器 得原理图。
（a ）波长色散谱仪（b ）能虽色散谱仪波长色散型和能量色散型谱仪原理图现将两种类型X 射线光谱仪得主要部件及工作原理叙述如下:X 射线管酥高分析器分光晶体 计算机再陋电源丝电源灯丝电了悚X则线BeiV輪窗型X射线管结构示意图两种类型得X射线荧光光谱仪都需要用X射线管作为激发光源•上图就是X射线管得结构示意图。
灯丝与靶极密封在抽成貞•空得金属罩内，灯丝与靶极之间加高压（一般为4OKV）, 灯丝发射得电子经高压电场加速撞击在靶极上，产生X射线。
X射线管产生得一次X射线, 作为激发X射线荧光得辐射源.只有当一次X射线得波长稍短于受激元素吸收限Imi n时，才能有效得激发出X射线荧光•笥？SPAN Ian g =EN-U S >lmin得一次X射线其能量不足以使受激元素激发。
X射线管得靶材与管工作电压决立了能有效激发受激元素得那部分一次X射线得强度。
管工作电压升高，短波长一次X射线比例增加，故产生得荧光X射线得强度也增强。
但并不就是说管工作电压越髙越好，因为入射X射线得荧光激发效率与苴波长有关，越靠近被测元素吸收限波长，激发效率越髙。
荧光光谱仪原理
荧光光谱仪原理荧光光谱仪是一种精密的光谱仪器，可以测量物质吸收，发射和反射的光谱特性。
它通过测量物质的光谱特性，可以获得有关物质的各种结构信息，用于结构识别、计量分析、同位素建模等研究。
荧光光谱仪由检测头、转换器、信号处理器、解调器及其他电力组件组成。
检测头由滤光片、检测器、改变滤光片的滤光片调节器和多色分离器组成，可以检测光谱波长范围内的荧光，将信号转换成电信号发送至转换器。
转换器将小电流转换成高电流，方便信号处理器进行信号处理，从而获取荧光信号的光谱特性。
信号处理器将电信号进行数据处理和分析，并将分析结果显示出来。
荧光光谱仪通过调制光来测量物质的荧光特性，它有两种调制方式：一是调制增强荧光，使光谱信号的强度增加，从而提高信号的检测灵敏度；二是停止荧光，从而排除杂散信号，从而提高信号的特征检测精度。
荧光光谱仪的调制方式有多种，停止荧光的原理是利用荧光的能量传输效率，通过在荧光发射和吸收频率上调节入射光，使荧光发射、吸收及其他过程中产生的多种光学信息相互抵消。
荧光光谱仪通过测量物质的各种荧光特性，可以获得有关物质结构的信息。
光谱波长与物质的电子结构有着千丝万缕的联系，测量物质的光谱波长及其衰减，可以推测出其电子结构，从而对物质的组成、结构及其物理性质进行分析研究。
物质吸收和发射的光谱特性它也可以用来进行同位素建模，即根据物质吸收和发射的光谱特性，可以确定物质中各同位素的存在情况，从而研究物质结构、前提和形成等问题。
荧光光谱仪也可以进行计量分析，将荧光光谱仪的计量分析结果与标准值比较，可以确定样品的各种成分的浓度，从而定量分析样品。
在生物分析领域，荧光光谱仪可以用来进行活性检测，测量各种物质发生活性事件时发出的荧光特性，从而定量分析各种物质的活性。
荧光光谱仪是一种高精度仪器，可以快速、准确地测量各种物质的光谱特性，为研究物质的结构、组成及其特性提供客观的实验数据，从而为科学研究提供了强有力的技术支持。
光谱仪的构成包括五个部分
光谱仪是在特定波长范围来测量来源光线的设备，接下来小编先就光谱仪的结构为您进行说明，光谱仪的构成主要包含五个部分。
一、入口狭缝：通常由一个长狭缝组成的入口。
二、一个校准元件，用来将所有通过入口狭缝的光保持平行。
这个元件可能是一个透镜或是一个色散元件(dispersing element)的少数或整体部分，例如在凹面光栅光谱仪中便是使用这类装
置。
三、一个色散元件，用来改变通过系统的光强度。
通过系统的光路径由其波长决定，如光栅、稜镜。
四、一个聚焦元件，可将the entry field-stop成像於适当的焦平面(focal plane)上。
五、一个出口狭缝。
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用途
X射线荧光光谱分析仪广泛应用于地质、冶金、石油、化工、 农业、医药、环境等领域，可对各种材料进行元素分析和化 学成分分析，如金属、非金属、矿物、环境样品等。
优缺点分析
优点
X射线荧光光谱分析仪具有快速、准确、非破坏性、多元素同时测定等优点。同 时，该仪器操作简便，可对各种材料进行无损检测，适用于现场分析和大量样品 分析。
食品安全
用于检测食品中的添加剂、农 药残留等。
考古学
用于鉴定文物年代和成分。
生物医学
用于研究生物组织、药物成分 等。
未来发展方向与挑战
智能化与自动化
提高分析仪器的智能化和自动 化水平，减少人为操作误差。
多元素同时分析
发展多元素同时测量的技术， 提高分析效率。
降低成本与维护
降低仪器成本和维护成本，提 高普及率和应用范围。
信号放大器用于放大测量系统输出的 信号，多道分析器用于将信号分道， 计算机和相关软件则用于处理和分析 数据，并输出结果。
数据处理系统通常包括信号放大器、 多道分析器、计算机和相关软件等部 件。
03 X射线荧光光谱分析仪的 应用
元素分析
总结词
X射线荧光光谱分析仪能够准确测定样品中各元素的含量，广泛应用于地质、环保、化工等领域。
环境样品分析
总结词
X射线荧光光谱分析仪能够用于环境样品中污染物的快速检测和定量分析。
详细描述
环境样品中的污染物通常以痕量或超痕量水平存在，X射线荧光光谱分析仪具有高灵敏度和低检测限 的特点，能够准确测定这些污染物元素的含量，为环境监测和污染治理提供有力支持。
荧光光谱仪的特点
荧光光谱仪的特点
荧光光谱仪是一种用来测量荧光光谱的仪器，其特点包括：
1. 高灵敏度：荧光光谱仪能够检测微弱的荧光信号，可达到ppb（百亿分之一）量级的灵敏度。
2. 宽波长范围：荧光光谱仪可覆盖可见光到近红外光谱范围（200-900 nm），能够测量多种荧光材料和染料的光谱。
3. 高分辨率：荧光光谱仪具有较高的光谱分辨率，能够识别和分析样品中不同的荧光峰。
4. 高精确度：荧光光谱仪可以通过精确的光学校正和信号处理，提供准确的荧光光谱数据。
5. 快速扫描：荧光光谱仪能够实现较快的光谱扫描速度，可快速获取荧光信号的变化趋势和动力学信息。
6. 多功能性：荧光光谱仪可以配备各种光源和检测器，可进行多种荧光测量模式，如荧光光谱扫描、时间分辨荧光、荧光猝灭和荧光强度测量等。
总之，荧光光谱仪具有高灵敏度、宽波长范围、高分辨率、高精确度、快速扫描和多功能等特点，广泛应用于材料科学、生物医学、环境监测等领域。
荧光光谱仪的原理及应用
T1 T2 外转换
发 射 磷 振动弛豫 光
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5Байду номын сангаас
主 要 光 谱 参 数
吸收光谱：化合物的吸收光强与入射光波长的关系曲 线 激发光谱：让不同波长的激发光激发荧光物质使之发 生荧光，而让荧光通过固定波长的发射单色器照射到 检测器上，检测荧光强度变化。
发射光谱：固定激发波长(一般将其固定于激发波段 中感兴趣的峰位),扫描出的化合物的发射光强(荧光/ 磷光) 与发射光波长的关系曲线。
激发波 长确定
• 重复2、3步循环扫描得到理想的光谱图
关机
• 保存数据，先关软件，再关光源最后关风扇和电源
10
荧光寿命和量子产率的测试和数据处理
荧光寿命 • 根据发射谱和激发谱选择感兴趣的发射波长和激发波长， 测试荧光强度随时间的衰减曲线，同样需要数据进行校 正，然后应用origin软件进行作图和数据拟合得到寿命 结果
• 光电转化效率，即入射单色光子-电子转化效率 (monochromatic incident photon-to-electron conversion efficiency， 用缩写IPCE表示)，定义为单位时间内外电路中产生的电子数 Ne与单位时间内的入射单色光子数Np之比。 • 计算公式：IPCE(λ)=1240 * jp(λ)/Eλ(λ)
IPCE测试系统
Solar Cell Scan100 Crown tech.inc Newport 光源、单色仪、信号放大模 块、光强校准模块、计算机 控制和数据采集处理模块
通过用波长可调的单色光照射样 品，同时测量样品在不同波长的 单色光照射下产生的短路电流, 从而通过计算得到样品的IPCE
《现代仪器分析》习题库
《现代仪器分析》习题库一、选择题1. 原子发射光谱产生的原因（ A ）A 原子外层电子跃迁B 原子内层电子跃迁C 原子外层电子跃迁与内层电子跃迁的共同结果D 原子核能级跃迁2. 光栅的理论分辨率在同一级光谱中随波长的增加而（ C ）A 增大B 减小C 不变D 不一定3. 稀释符合比尔定律的有机物溶液时，其摩尔吸收系数（C ）A 减小B 增加C 不变D 不一定4.关于自吸与自蚀，下列说法错误的是（C）A 自吸程度与光源中待测原子的密度有关B 严重的自吸称为自蚀C 相对于其他谱线，元素主共振线的自吸程度较弱D 直流电弧光源的自吸现象比ICP光源严重5.原子化器的主要作用是（A ）A 将样品中待测元素转化为基态原子B 将样品中待测元素转化为激发态原子C 将样品中待测元素转化为中性分子D 将样品中待测元素转化为离子6. 电离的原子受到外界能量激发后产生的发射谱线称为（B ）A 原子线B 离子线C 特征线D 吸收线7. ICP光源炬管的材质一般为（B ）A 普通玻璃B 石英C KBr晶体D 黄铜8. 在原子光谱定性分析时，常用来作为标准确定被测元素的发射波长的是（ C ）A 碳光谱B 氢光谱C 铁光谱D 氩光谱9. 原子吸收光谱仪中光源的作用是（ C ）A 提供样品蒸发和激发所需要的能量B 产生紫外光C 发射待测元素的特征谱线D 产生具有足够强度的散射光10. 在原子吸收光谱仪中，目前常用的光源是BA 火焰B 空心阴极灯C 氙灯D 交流电弧11. 在原子吸收光谱法中，下列哪种火焰组成的温度最高（C ）A 空气-乙炔B 空气-煤气C N2O-乙炔D 空气-氢气12. 由原子无规则的热运动所产生的谱线变宽称为DA 自然变宽B 斯塔克变宽C 洛伦兹变宽D 多普勒变宽13. 常见的紫外-可见分光光度计可检测的波长范围一般为（B ）A 0.1 –100 nmB 200 – 800 nmC 1100 – 2500 nmD 没有限制14. 测量紫外区吸收光谱时，常用的吸收池材质是（A ）A 石英B 玻璃C 塑料D溴化钾15. 紫外-可见分光光度计在可见光区常用的光源是（B）A 氘灯B 卤钨灯C 空心阴极灯D 电感耦合等离子体16. 用荧光光谱仪测量荧光强度时，通常其方向与激发光传播方向所成角度（C ）A 0oB 45oC 90oD 135o17. 激发态分子经过振动弛豫回到第一电子激发态的最低振动能级后，经体系间交叉跃迁至激发三重态，再经振动弛豫降至三重态的最低振动能级，然后发射光跃迁至基态的各个振动能级，这种光辐射称为（ B ）A 分子荧光B 分子磷光C 瑞利散射光D 拉曼散射光18. 以下四种气体不吸收红外光的是（ D ）A H2OB CO2C HClD Cl219. 对于含有n给原子的非线性分子，其红外光谱（ C ）A 有3n-6给基频峰B 有3n-6给吸收峰C 有少于或等于3n-6给基频峰D 有少于或等于3n-6给吸收峰20. 傅里叶变换红外光谱仪的色散元件是（ D ）A 玻璃棱镜B 石英棱镜C 卤化盐棱镜D 迈克尔逊干涉仪21. 选择固定液的基本原则是（ A ）A. 相似相溶B. 待测组分分子量C. 组分在两相的分配D. 流动相分子量22. 气相色谱仪分离效率的好坏主要取决与何种部件（B ）A. 进样系统B. 色谱柱C. 热导池D. 检测系统23. 由于组成与固定相之间相互作用引起组成在柱内滞留所消耗的时间是（）A 保留时间B 死时间C 调整保留时间D 溶剂延迟时间24. 理论塔板数n是（）A 柱效的量度B 色谱柱总分离效能C 色谱柱选择性D 色谱分析速度25. 用色谱柱分离A、B和C的混合物，已知它们的分配系数K A＞K B＞K C，则它们的流出顺序是A A、B和CB A、C和BC B、C和AD C、B和A26. 在气相色谱中，用于定量的参数是A. 保留时间B. 相对保留值C. 半峰宽D. 峰面积27. 在液相色谱中通用型的检测器是（）A. 紫外检测器B. 示差折光检测器C. 热导检测器D. 荧光检测器28. 250C时，离子活度改变10倍，其电位值变化（）A 59 mVmVB 59zC 0.059 mVD 0.059mVz29. 下列对离子选择电极的选择性系数K i,j pot的描述正确的是（）A K i,j pot的值越大表明电极选择性越高B K i,j pot的值越小表明电极选择性越高C K i,j pot的值不直接用来衡量电极选择性D 电极选择性与c i K i,j pot的乘积有关30. 下列不属于玻璃电极的组成部分的是（）A Ag-AgCl电极B 一定浓度的HCl溶液C 饱和KCl溶液D 玻璃管31. X1∣X1n+ ¦¦ X2m+∣X2，在上述电池的图解表示中，规定右边的电极为（）A 正极B 阴极C 参比电极D 阳极32. 氟离子选择性电极测定溶液中F-含量时，主要的干扰离子是（）A Br-B H+C SO42-D OH-33. pH玻璃电极在使用前一定要在水中浸泡几个小时，目的在于（）A 活化电极B 校正电极C 清洗电极D 除去玷污的杂质34. 离子选择电极的选择性系数可用于（）A. 估计电极的检测限B. 估计共存离子的干扰程度C. 校正方法误差D. 估计电极线性响应范围35. 应用外加直流电源试液，将待测元素以纯金属或难溶化合物形式定量地沉积在电极上，通过称量沉积物的质量来确定待测元素含量的方法为（）A 电解分离法B 电重量法C 电位分析法D 库伦分析法36. 已知EØAg+,Ag=0.799V, EØCu2+,Cu=0.337V, 在25o C时，含有1.00×10-2M Ag+和1.00M Cu2+的硫酸溶液中，首先在阴极上还原的是哪种金属，开始析出时的阴极电位是（）A Ag+，0.682VB Cu2+，0.337VC Ag+，0.799VD Cu2+，0.682V37. 在电解分析中，所需要的实际分解电压不包括（）A 过电压B 理论分解电压C 电解回路电压降D 电池电动势38. 随着阴极电解的进行，下列说法正确的是（）A 分解电压变小B 阴极析出电位变负C 阳极析出电位变负D 阴极电位向正方形变化39. 与直流极谱比较，单扫描极谱大大减低的干扰电流是（）A 电容电流B 迁移电流C 残余电流D 极谱极大40. 极谱法使用的工作电极是（）A Ag-AgCl电极B 饱和甘汞电极C 滴汞电极D 玻碳电极41. 极谱波的产生是由于在电极反应过程中出现何种现象引起的？（）A 电化学极化B 充电C 浓差极化D 对流42. 在经典极谱分析中，一般不搅拌溶液，是为了（）A 消除迁移电流B 加速达到平衡C 减少充电电流的影响D 有利于形成浓差极化43. 单扫描极谱法常常用三电极系统，其目的是（）A 有效消除电位降B 消除充电电流的干扰C 增强极化电位的稳定性D 提高灵敏度44. 单扫描极谱所施加的极化电压的特点是（）A. 与经典极谱一致B. 在一滴汞上连续施加多个锯齿波扫描电压C. 在一滴汞上连续施加多个三角波扫描电压D. 在一滴汞上只施加一个锯齿波扫描电压45. 在极谱分析中，溶液中所溶解的少量氧很容易在滴汞电极上还原，会产生几个几电子极谱波（）A 1和1B 2和1C 2和2D 1和246. 下面哪种方法不适用于清除氧波（）A. 中性或者碱性溶液中加入亚硫酸钠B. 溶液中通入惰性气体氩C. 在酸性或者碱性溶液中加入抗坏血酸D. 碱性溶液中通入二氧化碳47. 随着阴极电解的进行，下列说法正确的是（）A 分解电压变小B 阴极析出电位变负C 阳极析出电位变负D 阴极电位向正方形变化48. 饱和甘汞电极的外玻璃管中装的是（）A. 0.1mol.L-1 KCl溶液B. 1mol.L-1 KCl溶液C. 饱和KCl溶液D. 纯水49. 对于电位滴定法，下面哪种说法是错误的（）A. 在酸碱滴定中，常用pH玻璃电极为指示电极，饱和甘汞电极为参比电极B. 弱酸（碱）以及多元酸（碱）不能用电位滴定法测定C. 电位滴定法具有灵敏度高、准确度高、应用范围广等特点D. 在酸碱滴定中，应用电位法指示滴定终点比用指示剂法指示终点的灵敏度高得多50. 下列气体中，不能用做气相色谱法载气的是（）A. 氮气B. 氢气C. 氧气D. 氦气51. 库伦分析与一般滴定分析相比（）A. 需要标准物进行滴定剂的校准B. 很难使用不稳定的滴定剂C. 测量精度相近D. 不需要制备标准溶液，不稳定试剂可以就地产生52.在经典极谱分析中，一般不搅拌溶液，这是为了：（）A.消除迁移电流B. 减少充电电流C. 加速达到平衡D. 形成浓差极化53. 光谱分析中，下列化合物中哪一种化合物的最大吸收波长最大（）A.B.C.54. 下列条件中不影响组分保留值的因素是（）A. 载气流速B. 柱长C. 检测器类型D. 固定液的性质55. 在正相高效液相色谱中，极性大的组分比极性小的组分保留时间（）A. 长B. 短C. 相同D. 不确定56. 气相色谱仪分离效率的好坏主要取决与何种部件（）A. 进样系统B. 色谱柱C. 热导池D. 检测系统57. 一般不用于反相化学键合相色谱法流动相的溶剂为（）A. 甲醇B. 水C. 环己烷D. 乙腈58. 离子交换色谱法适合于分离（）A 非电解质B 电解质C 小分子有机物D 大分子有机物59. 下列条件中不影响组分保留值的因素是（）A. 载气流速B. 柱长C. 检测器类型D. 固定液的性质60. 下面哪种方法不适用于清除氧波（）A. 中性或者碱性溶液中加入亚硫酸钠B. 溶液中通入惰性气体氩C. 在酸性或者碱性溶液中加入抗坏血酸D. 碱性溶液中通入二氧化碳61. 理论塔板数n是（）A 柱效的量度B 色谱柱总分离效能C 色谱柱选择性D 色谱分析速度62已知EØAg+,Ag=0.799V, EØCu2+,Cu=0.337V, 在25o C时，含有1.00×10-2M Ag+和1.00M Cu2+的硫酸溶液中，首先在阴极上还原的是哪种金属，开始析出时的阴极电位是（）A Ag+，0.682VB Cu2+，0.337VC Ag+，0.799VD Cu2+，0.682V63. 某组分在色谱柱固定相中的质量为m s，浓度为c s，在流动相中的质量为m m，浓度为c m，次组分的容量因子k为（）A. m s/m mB. m m/m sC. c s/c mD. c m/c s64. 在气相色谱中，色谱柱的使用上限温度取决于（）A 样品中沸点最高组分的沸点B 样品中各组分的平均沸点C 固定液的沸点D 固定液的最高使用温度65．关于pH 玻璃电极膜电位的产生原因，下列说法正确的是（D）A．氢离子在玻璃表面还原而传递电子B．钠离子在玻璃膜中移动C．氢离子穿透玻璃膜而使膜内外氢离子产生浓度差D．氢离子在玻璃膜表面进行离子交换和扩散的结果66．已知待测水样的pH大约为8左右，定位溶液最好选（C）A．pH4 和pH7B．pH2 和pH7C．pH7 和pH9D．pH4 和pH967．分光光度计测量吸光度的元件是（B）A．棱镜B．光电管C．钨灯D．比色皿68．原子吸收光谱分析仪中单色器位于（B）A．空心阴极灯之后B．原子化器之后C．原子化器之前D．空心阴极灯之前69．原子吸收分析中光源的作用是（A）。
x射线荧光光谱仪结构
x射线荧光光谱仪结构x射线荧光光谱仪，也称为x射线荧光分析仪，是一种高精度、高灵敏度的物质成分分析仪器。
它能够利用x射线的特性，将物质中的元素分析出来，被广泛应用于材料分析、环境监测、地质勘探、药品研究等领域。
下面是x射线荧光光谱仪的结构和原理。
一、x射线荧光光谱仪的结构1.主控制台：主控制台是x射线荧光光谱仪的核心部分，它包括检测、控制、数据处理等功能模块，负责整个分析仪器的运行和数据处理。
2.激发源：激发源是x射线荧光光谱仪的重要组成部分，是产生x射线的装置。
通常采用的激发源包括射线管、放射性同位素等。
3.样品台：样品台是用于放置样品的平台，通常采用的是旋转式样品台。
样品台的旋转能够确保样品均匀地受到x射线的激发。
4.探测器：探测器是x射线荧光光谱仪的另一个重要组成部分。
探测器采用固态半导体探测器，对x射线的荧光进行自动检测，并将检测结果发送到主控制台进行数据处理。
5.过滤器：过滤器是用于筛选x射线的装置，通常采用的过滤器有铝片、钽片、铬片等。
6.电子学模块：电子学模块是用于探测器信号放大、滤波、数字化处理等的电路模块。
二、x射线荧光光谱仪的原理利用x射线荧光光谱仪进行分析，主要是通过对样品进行x射线激发，然后利用探测器检测样品中产生的荧光x射线的能量和强度，再通过数据处理得到样品中各元素的含量和分布情况。
1.样品的激发和荧光当x射线照射到样品表面时，样品会发出一系列电子束，这些电子束将导致样品原子中的一些电子被激发或瞬时轰出。
当电子回到原子内部时，将会产生x射线荧光。
2.荧光的检测探测器位于样品与激发源之间，能够检测到样品中产生的x射线荧光。
荧光信号被探测器接收并被发送到电子学模块进行信号放大、滤波和数字化处理。
3.数据处理在电子学模块中得到的荧光信号，通过计算机进行数字化处理，得到不同元素的荧光峰强度和位置，再将这些数据与标准样品库相比较，计算出样品中各元素的含量和分布情况。
以上就是x射线荧光光谱仪的结构和原理的详细介绍。
荧光光谱仪原理
荧光光谱仪原理
1什么是荧光光谱仪
荧光光谱仪是一种仪器，它能够测量其中膨胀物体发出的荧光光谱。
它可以用来检测样本中不同化学物质的含量，以及研究物质结构和化学性质。
荧光光谱仪的一个重要特性是可以在大量的微米结构中敏感地检测出物质的高精度分布。
2原理
荧光光谱仪的原理是将光子从一个激发状态中释放，从而识别物质，从而看出化学结构。
首先，光子会通过一个激发源，激发光子会被物质吸收，然后物质会释放出更多的光子，将其释放出的光子比被吸收的光子更加明亮，激发源的光子的长度也会改变，以此来区分不同的物质只能。
3优点
荧光光谱仪在研究物质结构方面具有很多优势。
它能够检测非常小的物质含量，准确性很高，而且操作简便，可以进行大量的重复检测，发现数据，揭示细节。
此外，它从有机分子到单原子实验室及细胞水平上提供了准确而且快速的识别能力。
最后，它可以以3D立体图",提供丰富的物理性质。
4缺点
虽然荧光光谱仪具有诸多优势，但也有一些缺点。
首先，它受样品量的限制，要获得准确的结果，必须操作正确，此外，样品的清洗也是一个复杂而细致的过程。
另外，设备的使用成本也比较高，而且荧光光谱仪只能通过模态识别物质结构，而不能通过分子识别它们。
5应用
荧光光谱仪的应用是非常广泛的，在各个领域都有不同的用途。
它在化学研究中被用于分子识别和生物化学研究，可以帮助研究者确定蛋白质和基因在细胞中的分布情况，还可以追踪物质在分子水平上的行为。
此外，它还可以用于天然样品的分析，比如通过荧光光谱仪分析矿石、油和天然产物的成分。
fs5荧光光谱仪构造
fs5荧光光谱仪构造
FS5荧光光谱仪是一种高精度的光谱分析仪器，用于测量物质在激发光照射下产生的荧光光谱。
其构造主要包括以下几个部分：
1. 激发光源：荧光光谱仪中的激发光源通常采用高压汞灯或氙灯，能够发出紫外到可见光的宽波段光线。
激发光源的作用是提供足够强度的光能，以激发样品中的荧光物质。
2. 样品室：样品室是放置待测样品的区域，通常配备有加热器、制冷器、真空泵等辅助设备。
样品室的设计要求能够保证样品均匀受光，且不受外界光线的干扰。
3. 荧光收集系统：荧光收集系统通常由一系列透镜、反射镜和滤镜组成，用于收集样品中产生的荧光，并将其导向光谱仪的分析器中。
荧光收集系统的设计要求能够最大限度地收集荧光信号，并减少杂散光的干扰。
4. 光谱分析器：光谱分析器是荧光光谱仪的核心部分，通常采用光栅或滤光片技术，能够将荧光信号分解成不同波长的光谱。
光谱分析器的分辨率和波长范围直接影响荧光光谱的测量精度和范围。
5. 数据处理系统：数据处理系统负责控制整个仪器的运行，采集和处理测量数据，并将结果输出给用户。
数据处理系统通常由计算机和控制软件组成，能够实现自动化测量和数据分析。
6. 电源和附件：荧光光谱仪还需要稳定的电源和一系列附件，如样品架、注射器、气体管道等，以确保仪器的正常运行和方便使用。
总体来说，FS5荧光光谱仪的构造要求高精度、高灵敏度和高稳定性，以确保测量结果的准确性和可靠性。
同时，仪器还应具备操作简便、维护方便等特点，以满足不同用户的需求。
荧光分析法仪器结构
• 发展多元荧光分析技术，提高测量的选择性
• 实现仪器的自动化和智能化，提高测量通量和准确度
荧光分析法仪器的市场前景
荧光分析法仪器在生物化学、环境监测、材料科学
等领域具有广泛的应用前景
荧光分析法仪器市场竞争激烈，但仍存
在创新机遇和市场空间
• 随着生命科学、环境科学、材料科学
• 荧光分析法仪器市场将面临来自国内
• 蛋白质研究：荧光标记、荧光共振能量转移等
• 核酸研究：荧光定量PCR、荧光原位杂交等
荧光分析法在环境监测领域的应用
• 水质监测：荧光探针检测重金属离子、有机物等
• 大气监测：荧光探针检测气态污染物、颗粒物等
荧光分析法在材料科学领域的应用
• 荧光染料：制备荧光纳米材料、荧光传感器等
• 荧光探针：研究材料表面性质、应力分布等
⌛️
02
荧光分析法仪器结构及组成部件
荧光分析仪的基本结
构
• 荧光分析仪主要由光源、样品池、检测器和数据处理系统组成
• 光源：提供激发光和荧光的照射
• 样品池：用于放置和培养样品，可以是试管、比色皿等
• 检测器：用于接收荧光信号，将其转换为电信号
• 数据处理系统：对电信号进行处理、分析和显示
荧光分析仪的主要组成部件
温控系统：用于控制样品池的温度，以满足荧光测量的要求
02
光纤：用于传导激发光和荧光信号，提高测量精度和灵敏度
03
滤波器：用于选择合适的激发光和荧光波长，提高测量选择性
03
荧光分析法仪器的工作原理及操作流程
荧光分析法仪器的工作原理
• 荧光分析法仪器的工作原理
• 利用光源产生激发光，照射样品池中的样品
荧光光谱仪介绍
荧光光谱仪介绍
仪器应用
荧光光谱仪在多个领域都有广泛的应用，以下是几个例子 化学研究：荧光光谱仪可用于研究有机化合物、无机化合物、聚合物等的分子结构和 化学键。通过荧光光谱，可以了解分子在激发态下的电子分布和振动模式，从而推断 出分子的结构和化学键信息
荧光光谱仪介绍
生物研究
荧光光谱仪在生物研究中也有广泛 应用，例如用于研究蛋白质的结构 和功能、DNA的突变等。通过荧光 光谱，可以了解生物大分子的相互
荧光光谱仪介 绍
XXXXX
-
01 仪器概述 02 仪器结构
03 仪器应用
04
总结
荧光光谱仪介绍
仪器概述
荧光光谱仪是一种用于研究物质中电子态和 振动能级之间相互作用的仪器。它主要用于 测量物质在特定波长下的荧光发射光谱，通 过这些数据，可以了解物质的分子结构、化 学键、能量转移等方面的信息。荧光光谱仪 在化学、生物、环境等领域都有广泛的应用
荧光光谱仪介绍
仪器结构
荧光光谱仪主要由以下几个主要部分组成 光源：用于提供激发样品所需的能量。通常使用紫外或可见光激光器，或者传统的灯 泡 样品池：用于放置待测样品。样品池通常由石英或玻璃制成，以防止样品与池壁的相 互作用干扰测量结果 单色仪：用于将光源发出的光分离成单一波长的光，以便于测量 检测器：用于捕捉样品发出的荧光信号，通常使用光电倍增管或半导体检测器 信号处理器：用于处理检测器接收到的信号，将其转化为可供分析的数据 控制系统：用于控制整个测量过程，包括激发波长的扫描、数据的采集和储存等
总结
荧光光谱仪是一种功能强大的分 析仪器，可用于研究物质的分子 结构和化学键信息、了解生物大 分子的相互作用和动力学过程、 检测环境污染物的种类和浓度以 及研究材料的电子结构和光学性 质等。随着科学技术的发展，荧 光光谱仪的应用前景将更加广泛
f-7000 荧光光谱仪仪器参数
一、荧光光谱仪的原理和应用荧光光谱仪是一种用于测量物质荧光发射光谱的仪器。
它利用物质受到紫外或可见光激发后发出的荧光来进行分析和检测。
荧光光谱仪广泛应用于生物医药、环境监测、食品安全等领域，具有灵敏度高、分辨率好、快速准确等特点。
二、荧光光谱仪的参数和规格1. 光源：荧光光谱仪一般采用氙灯或汞灯作为激发光源，氙灯的波长范围广，能够提供较强的激发光，而汞灯则具有比较稳定的输出功率。
2. 分光器：荧光光谱仪的分光器通常采用全息光栅或单色器，能够对荧光光谱进行高效分光和检测。
全息光栅具有分辨率高、光谱范围宽的优点，而单色器则能够提供较高的光谱分辨率。
3. 探测器：荧光光谱仪的探测器一般采用光电二极管（PMT）或光电倍增管（PMT）进行荧光信号的检测和转换。
PMT具有灵敏度高、响应速度快的特点，但对环境要求较高；而PMT则可适用于较恶劣的环境条件下。
4. 光谱范围：荧光光谱仪的光谱范围通常覆盖200-800nm，不同型号的荧光光谱仪具有不同的光谱范围和分辨率。
5. 数据处理系统：现代荧光光谱仪通常配备有先进的数据处理系统，能够实现数据采集、分析和报告输出等功能，提高了检测的自动化程度和准确性。
6. 标定和验证：荧光光谱仪的参数需要经过定期的标定和验证，以确保其检测结果的准确性和可靠性。
三、荧光光谱仪的操作和维护1. 操作：使用荧光光谱仪时，应严格按照操作手册的要求进行操作，保证仪器正常工作。
在操作过程中，应注意仪器的稳定性和光路的清洁，避免外界光线的干扰。
2. 维护：定期对荧光光谱仪进行维护保养，清洁光路和探测器，定期更换光源等关键部件，保证仪器的稳定性和准确性。
四、荧光光谱仪的应用荧光光谱仪在生物医药领域广泛应用于蛋白质、核酸、细胞等生物分子的检测和定量分析；在环境监测领域可以用于水质和大气等环境样品的有机物和金属离子的检测；在食品安全领域可用于食品中有毒物质和添加剂的分析等。
五、总结荧光光谱仪作为一种先进的分析仪器，具有灵敏度高、分辨率好、快速准确等特点，广泛应用于生物医药、环境监测、食品安全等领域。
荧光光谱仪原理及其使用方法(哪些峰不是样品峰)
荧光应用领域—食品科学
氨基酸、蛋白质、脂质、碳水化合物、维生素、辅酶、抗生物质，食 品添加物（调味料、防酸化剂等），食物油（植物油、动物油），农 药（氨基甲酸酯类、有机磷类、1-萘基醋酸） （1） 食品的成分分析、定量分析 （2） 残留农药的检测
荧光应用领域—化学、环境科学
各种有机化合物、无机化合物、高分子化合物（纤维、塑料、橡胶等） （1） 微量分析 （2） 物性研究 （3） 光化学反应研究 （4） 高分子聚合研究 （5） 光敏材料的研究 （6） 大气、水质、土壤的污染评估多环芳香烃类 （7） 原油、煤的分析
激发光谱告诉我们什么？
• 化合物吸收波长 • 吸收强度 • 溶剂吸收波长
激发光谱
发射光谱告诉我们什么？
• 化合物荧光波长 • 荧光强度 • 拉曼和瑞利散射
发射光谱
哪些峰不是样品峰
• 瑞利散射
– 激发波长峰 – 发射和激发相同波长的峰
• 拉曼散射
– 溶剂发射波长(documented) – 与激发波长相差固定频率的波长
➢ 选择性好：可同时用激发光谱和荧光发射光谱定性。 ➢ 结构信息量多：包括物质激发光谱、发射光谱、光强、荧光
量子效率、荧光寿命等。 ➢ 应用不广泛：主要是因为能发荧光的物质不具普遍性、增强
荧光的方法有限、外界环境对荧光量子效率影响大、干扰测 量的因素较多。
• 2次或3次光
– 发生在激发波长的2倍或3倍波长处
瑞利散射
颗粒的大小小于入射光的波长. 光通过样品后频率不变.由于弹性碰撞不存在能量 的转移.光线只是简单地改变方向，波长不变. 粉末、悬浮液等样品.
拉曼散射
样品吸收和发射光并伴随有能量转移的产生. 光通过样品后光的波长、频率发生了改变.
仪器分析作业：荧光、紫外、红外
傅立叶变换红外光谱仪曹文芳 1014061420一、仪器结构傅立叶变换红外光谱仪的工作原理图固定平面镜、分光器和可调凹面镜组成傅立叶变换红外光谱仪的核心部件－迈克尔干涉仪。
由光源发出的红外光经过固定平面镜反射镜后，由分光器分为两束：50％的光透射到可调凹面镜，另外50％的光反射到固定平面镜。
可调凹面镜移动至两束光光程差为半波长的偶数倍时，这两束光发生相长干涉，干涉图由红外检测器获得，经过计算机傅立叶变换处理后得到红外光谱图。
IRPresting-21型傅立叶变换红外光谱仪具300入射迈克尔逊密闭型干涉仪，单光束光学系统，空冷陶瓷光源，镀锗KBr基片分束器，温度可调的DLATGS 检测器，波数范围7,800～350cm-1，S/N大于40,000∶1（4 cm-1，1分钟，2,100 cm-1附近，P—P），具有自诊断功能和状态监控器。
可收集中红外、近红外、远红外范围光谱。
二、实验原理原理概述：红外吸收光谱分析方法主要是依据分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息进行测定。
一束具有连续波长的红外光通过物质，物质分子中某个基团的振动频率或转动频率和红外光的频率一样时，分子就吸收能量由原来的基态振(转)动能级跃迁到能量较高的振(转)动能级，分子吸收红外辐射后发生振动和转动能级的跃迁，该处波长的光就被物质吸收。
所以，红外光谱法实质上是一种根据分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息来确定物质分子结构和鉴别化合物的分析方法。
将分子吸收红外光的情况用仪器记录下来，就得到红外光谱图。
红外光谱图通常用波长(λ)或波数(σ)为横坐标，表示吸收峰的位置，用透光率(T%)或者吸光度(A)为纵坐标，表示吸收强度。
三、操作步骤1 、开机前准备开机前检查实验室电源、温度和湿度等环境条件，当电压稳定，室温为21±5℃左右，湿度≤65%时才能开机。
2、开机始终保持红外光谱仪右下侧黄色灯亮（除湿器指示灯）；开机时，首先打开右下侧仪器电源开关，此时绿灯亮，稳定半小时，使得仪器能量达到最佳状态。
X射线荧光光谱仪结构和原理
X射线荧光光谱仪结构和原理第一章X荧光光谱仪可分为同步辐射X射线荧光光谱、质子X射线荧光光谱、全反射X射线荧光光谱、波长色散X射线荧光光谱和能量色散X射线荧光光谱等。
波长色散X射线荧光光谱可分为顺序（扫描型）、多元素同时分析型（多道）谱仪和固定道与顺序型相结合的谱仪三大类。
顺序型适用于科研及多用途的工作，多道谱仪则适用于相对固定组成和批量试样分析，固定道与顺序式相结合则结合了两者的优点。
X射线荧光光谱在结构上基本由激发样品的光源、色散、探测、谱仪控制和数据处理等几部分组成。
§1.1 激发源激发样品的光源主要包括具有各种功率的X射线管、放射性核素源、质子和同步辐射光源。
波长色散X射线荧光光谱仪所用的激发源是不同功率的X射线管，功率可达4~4.5kW，类型有侧窗、端窗、透射靶和复合靶。
能量色散X射线荧光光谱仪用的激发源有小功率的X射线管，功率从4~1600W，靶型有侧窗和端窗。
靶材主要有Rh、Cr、W、Au、Mo、Cu、Ag等，并广泛使用二次靶。
现场和便携式谱仪则主要用放射性核素源。
激发元素产生特征X射线的机理是必须使原子内层电子轨道产生电子空位。
可使内层轨道电子形式空穴的激发方式主要有以下几种：带电粒子激发、电磁辐射激发、内转换现象和核衰变等。
商用的X射线荧光光谱仪中，目前最常用的激发源是电磁辐射激发。
电磁辐射激发源主要用X射线管产生的原级X射线谱、诱发性核素衰变时产生的γ射线、电子俘获和内转换所产生X射线和同步辐射光源。
§1.1.1 X射线管1、X射线管的基本结构目前在波长色散谱仪中，高功率X射线管一般用端窗靶，功率3~4KW，其结构示意图如下：X光管本质上是一个在高电压下工作的二极管，包括一个发射电子的阴极和一个收集电子的阳极（即靶材），并密封在高真空的玻璃或陶瓷外壳内。
发射电子的阴极，一般由螺旋状的灯丝组成，灯丝的材料是钨丝。
灯丝在一稳定的灯丝电流加热下发射电子，在灯丝周围形成一定密度的电子云，电子在阳极高压作用，被加速飞向阳极，与阳极材料中原子相互作用，发射X射线。
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UV chip +RGB
1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0
450 500 550 600 650 700 750
• 显示、景观
• 室外照明：道路、停车场，室内照明
• 背光源
• 特殊照明：矿井、医院、博物馆、冰柜、仓库、情景照明
• 汽车照明和商用照明
2. 色分辨本领
表征仪器分开两条极为 靠近的光谱线的能力
由于干涉条纹有一定宽度，因此当两个波长相差很小时，两条纹 会重叠，以至不可分辨。
一个光栅有一定的色分辨率
计算条纹的宽度：
主极大位置 d sin k k
IP
I0
sin2 2
sin2 N sin2
d sin
主极大两侧极小的位置 光强极小
出来； • 无辐射跃迁过程：发光中心从激发态跃迁回基态，多余的能量以声子的形式释
放到晶格中，导致材料温度的升高； • 能量传输过程：激发能在基质与发光中心间、发光中心与发光中心间进行传递。
光波长的划分：
按照发光时间长短 荧光：物质在受激发时的发光 磷光：激发停止后的发光
荧光
按照激发方式
荧 光致发光（电磁辐射） 光 电致发光（电场能） 的 阴极射线发光（电子束的动能） 分 X射线发光及高能粒子发光 类 化学发光（化学能-光能：燃烧）
由光栅方程 d(sin ± sin)=m
当光栅位于某一个角度时（一定）， 衍射角与波长成正比。
可知在同一级干涉极大上，不同波长的光将散开，波长越长，衍射角越大。 当入射光为复合光时，光栅的这种色散作用可用来进行光谱分析。（波长）
谱线强度受单缝衍射光强分布曲线调制，光栅缝数越多， 谱线越细、越亮。（强度）
k'
单缝衍
多缝干涉因 子
d sink
d sink cos
sin N
k
N
d cosk
0
k'
sin
N
Nk
1 k
N
射因子
通常光栅的缝数 N 很大
Δθ很小
sin
cos 1
d
cosk
N
条纹的角半宽度：
d cosk N
Rayleigh判据：λ+△λ 的主极大与λ的极小重合时,两条纹刚刚能分辨
稳态荧光光谱仪
Steady state fluorescence spectrometer
提纲
➢ 荧光现象
荧光现象、分类及生活中的荧光 光致发光现象及其应用
➢ 光谱仪简介
结构组成及测试原理 1. 光栅分光原理 2. 步进电机的工作原理 3. 光电倍增管的工作原理 4. 时间相关单光子技术原理（荧光寿命测试） 光谱仪的性能参数 使用注意事项
生物发光
生活中的荧光现象
光致发光
330-465nm LED用发光材料
真空紫外发光材料：等离子平板显示及无汞荧光灯
玻璃基板
玻璃基板
无汞荧光灯
Plasma Display Panel (PDP)
高亮度 无污染
➢大画面 ➢超薄、超轻 ➢视角广阔
LED
Blue chip + Y
1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0
光 栅 的 色 散 及
判 据
Rayleigh
由色散率公式
d 1 k d d cos
波长相差△λ的条纹角间距
1 k d cos
条纹的角半宽度：
d cosN
可分辨的最小波长差
kN
定义色分辨本领 kN
Rayleigh判据
３. 自由光谱区（色散范围） 如果在 λ 和 λ+△λ中有其它波长，或为连续波长时，各波长的
500
550
600
Wavelength / nm
荧光发射光谱
格位环境评估
UV-light Blue-light
Excitation
: Host
: Activated
Emission
荧光材料的功能化应用：
光 力
电
声
热
磁 化学
生物医学
光电领域
生物领域
• 优点：对生物组织无损伤、无背景荧光、
信噪比高、发光稳定性好、抗光漂白特性 强、光化降解特性低、毒性低、发光强度 高、Stokes位移大、光散射低等 。 • 要求：小尺寸、单分散、具有水溶性、发 光效率高、单色性好、有较好的化学稳定 性和光化学稳品。 • 操作结束后必须如实填写仪器使用记录，出现故障务必如实记
录，便于日后维修。
分析方法：稳态-瞬态荧光
• 相对亮度：在规定激发条件下，试样与参比样品的亮度之比； • 激发光谱：指材料在不同波长光的激发下，其发射谱线和谱带的强度的关系； • 发射光谱：指试样在某一特定激发波长光的激发下，所发射的不同波长光的
➢ 稳态荧光
基本分析方法 应用实例
2
荧光及荧光过程
荧光： 物质中的电子吸收光的能量由
低能状态转变为高能状态，再回 到低能状态时释放出的光。
吸收
发射
无辐射跃迁
• 激发过程：发光材料从外界吸收能量，将发光中心从基态激发到激发态； • 辐射跃迁过程：发光中心从激发态跃迁到基态，多余的能量以光子的形式释放
光谱分析的精度与光栅的下列参数有关：
色散率; 色分辨本领; 自由光谱程.
1. (角)色散率 d
d
由光栅方程 d sin k
显然
D d 1 k d d cos
光栅的色散
光栅周期d越小，色散率越大；
光栅周期d确定时，k 或 θ 越大，色散率越大；
但是
因为受衍射因子的作用，k 越大，强度越小，所以通常 k=1 或 k=2.
干涉极大条纹将介于λ和 λ+△λ的条纹之间，使条纹模糊。
当λ的 k+1 级干涉极大和 λ+△λ的 k 级干涉极大重合时，干涉 条纹将完全不可见。
即 d sin k 1 k 时，干涉条纹消失
能允许的最大波长范围（自由光谱程）：FSR
k
扫描机构：正弦机构
利用步进电机控制正弦机构中丝杠的转动，进而
使用注意事项
• 送样前需清楚测试项目及大致测试条件（激发波长及监控波长 ，扫描范围等）。
• 粉末样品；薄膜样品；液体样品。 • 样品如属有毒物质，请向操作人员提前说明，以便做好防护措
施。 • 实验过程若有样品洒落时，一定要及时清理，并避免样品污染
光路。 • 实验人员需保持实验室内整洁和卫生。实验结束后，务必将物
强度或能量分布，发射光谱中强度最大的波长称为主峰； • 吸收光谱：试样的吸收系数随入射光波长的变化（lambert-Beer定律）； • 外量子效率：荧光粉在一定波长的光激发下，发射的荧光光子数与激发光的
光子数之比。当一束光照射到荧光粉时，一部分被反射、散射，一部分透射， 其他的被吸收。只有被吸收的这部分光才能对荧光粉的发光起作用，但不是 所有被吸收的各种波长光都能对发光有贡献； • 温度特性：表示荧光粉的发射特性与温度的关系，包括发光亮度、激发波长、 发射主峰及色品坐标等； • 斯托克斯(stokes)位移：斯托克斯位移为最大荧光波长与最大激发波长之差； • 荧光寿命：当一束光激发荧光物质时，荧光物质的分子吸收能量后从基态跃 迁到某一激发态，再以辐射的形式发出荧光回到基态，激发停止时，分子的 荧光强度降低到激发时最大强度的1/e时所需的时间为荧光寿命，粒子在激 发态的平均时间。
热
节能环保
紧急照明 标示
白夜 天晚
工艺品
样品室 光 信 号
仪器结构组成 光
斩波器
频 率
光源
单色仪
电流输出模式
光电信号
高压
锁相放大器
数据采集
卡
并口
电脑
光源
入射狹缝 光栅单色仪 扫描机构
接收单元 PMT
寿命测试 A/D变换
计算机
光栅分光的原理
分光：与三棱镜相比，具有色散均匀、分辨率高、光谱范围宽等优点。
荧光在环境中的应用
物质对光的吸收具有选择性
dI/dx=-AI’
透光度：T=I/I0 吸光度：A=-logI/I0=-logT
0min
I’-dI
I0
I
(a)
Abs
dx
通过测定被测物质对不同波长的 光的吸收强度，以波长为横坐标， 吸光度为纵坐标作图，得到A-λ 450 吸收曲线
20min
120min
111 0 10 20 30 40 50 60
Automoti
ve
Illuminati on
固态照明
Signs and Displays
Mobile Appliance
Other Indicators, small displays amusement,
misc. other
Signal s
Near UV ~Near IR
长余辉发光材料
Remove the source
当入射光与光栅面的法线N的方向 的夹角为时，光栅的闪耀角为b， 对于入射角为，而衍射角为时， 满足光栅方程：d(sin± sin)=m 时，光强将出现极大。d为光栅常数， m＝±1，±2，±3，…，为干涉级， 是出现极大值的波长。当入射线与 衍射线在光栅法线同侧时，公式取 正号，异侧取负号。
《光学教程》姚启钧（第三版）高等教育出版社，P125-137.
•用一窄光脉冲激发样品，检测样品所发射的第一个 荧光光子到达接收器的时间；
•将此时间成比例的转换为电压脉冲——A/D转换到 多通道分析器，脉冲进入各自通道累加存储，得到 直方图；
•光子几率与强度成正比，荧光强度衰变图。
光谱仪的性能参数