光谱分析方法的分类课件
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《红外光谱解析方法》课件
确定分子结构 鉴别化合物
反应机理研究 生物大分子研究
红外光谱能够提供分子中官能团 和化学键的信息，有助于确定分 子的结构。
红外光谱可以用于研究化学反应 机理，通过分析反应前后红外光 谱的变化可以推断出反应过程和 机理。
02
红外光谱解析方法分类
Chapter
基线校正法
基线校正法是一种常用的红外光谱解析方法，主要用 于消除基线漂移和噪声干扰，提高光谱的准确性和可
傅里叶变换法
傅里叶变换法是一种通过傅里 叶变换将时域信号转换为频域 信号，从而解析红外光谱的方
法。
傅里叶变换法能够将复杂的光 谱信号分解为多个简单的正弦 波和余弦波的叠加，便于解析
和识别各种成分的特征峰。
傅里叶变换法需要高精度的光 谱仪和计算机硬件，因此成本 较高。
傅里叶变换法的优点是能够准 确解析各种成分的特征峰，适 用于复杂混合物和生物样品的 分析。
《红外光谱解析方法》ppt课件
目录
• 红外光谱解析方法简介 • 红外光谱解析方法分类 • 红外光谱解析步骤 • 红外光谱解析实例 • 红外光谱解析的未来发展
01
红外光谱解析方法简介
Chapter
红外光谱的基本原理
红外光谱的产生
红外光谱是由于分子振动和转动能级跃迁而产生的 ，不同物质具有不同的能级分布，因此红外光谱具 有特征性。
生物大分子的红外光谱解析在研究其结构和功能方面具有 重要作用。通过分析生物大分子的红外光谱，可以了解其 分子结构和分子间的相互作用，进而研究其在生命过程中 的功能和作用机制。例如，在蛋白质的红外光谱中，可以 观察到蛋白质二级结构的信息，这对于研究蛋白质的结构 和功能具有重要意义。
05
红外光谱解析的未来发展
《分子光谱分析》课件
对未来学习的建议与展望
深入学习光谱分析理论
掌握先进的光谱分析技术
建议学习者进一步深入学习光谱分析的理 论基础，理解各种光谱分析方法的物理机 制和术和 新方法，了解并掌握最新的光谱分析技术 。
加强实验技能训练
拓展光谱分析应用领域
建议学习者多进行实验操作，提高实验技 能和数据分析能力，培养解决实际问题的 能力。
03
学习如何利用分子光谱分析技术 解决实际问题，培养实验设计和 数据分析的能力。
04
了解分子光谱分析在科研和工业 生产中的应用，培养解决实际问 题的能力。
02
分子光谱分析的基本原理
光的吸收和发射
光的吸收
当光子与分子相互作用时，如果光子的能量与分子某能级差相等，则该能级上 的电子可发生跃迁，从低能级跃迁到高能级，分子吸收光子并吸收能量。
原子光谱
由原子能级间的跃迁产生，包括线状光谱和连续光谱。
分子光谱
由分子振动和转动能级间的跃迁产生，包括带状光谱和漫散光谱。
03
分子光谱分析的实验技术
实验设备与仪器
红外光谱仪
用于测量分子振动和旋转的频率，从而推 断分子的结构和性质。
紫外可见光谱仪
用于测量分子电子跃迁的频率，从而推断 分子的电子结构和性质。
04
分子光谱分析的应用
在化学研究中的应用
化学反应机理研究
通过分子光谱分析，可以 研究化学反应过程中分子 结构和振动、转动变化， 从而揭示化学反应机理。
化学合成过程监控
在化学合成过程中，利用 分子光谱分析可以实时监 测反应进程，指导反应条 件优化和产物纯度控制。
化合物结构鉴定
分子光谱分析能够提供化 合物的特征光谱，通过比 对标准谱库可以确定化合
光谱分析基础知识PPT课件
20世纪50年代原子物理学的发展促进了 原子吸收分光光度法、原子荧光分光光度法 的兴起。
20世纪60年代等离子体、傅里叶变换和 激光技术的出现，促进了光谱分析的深入发 展。
20世纪70年代出现了等离子体-原子发射 光谱分析，傅里叶变换红外光谱法和激光光 谱法等一系列分析技术。
值得一题的是20世纪70年代发展起来的 激光共振电离光谱法，它的灵敏度达到了极 限，可以检测单个原子。
光谱分析，一般依其波长及其测定的方 法可以分为：射线(0.005~1.4Ả)；
X射线 (0.1~100Ắ)； 光学光谱(100 Ắ ~1000m)； 微波波谱(0.1~100cm)。
❖狭义：通常所说的光谱，一般仅指光学光 谱而言。
2．光学光谱的分类 （1）依其波长及其测定的方法可以分为：
真空紫外光光谱：10~200nm 近紫外光光谱：200~400nm 可见光谱：400~800nm 近红外光谱：800nm~2.5m 中红外光谱： 2.5~50m 远红外光谱： 50~1000m
1.2 光谱分析法概述
1．光谱的定义
❖ 广义：各种电磁波辐射都叫做光谱。
自然界的一切物质可以与各种频率的 电磁波辐射发生相互作用，这种作用表现 为对光的吸收或吸收光后再发射出各种波 长的光，这取决于各自的特殊物质结构。
根据各种不同的物质吸收或者发射出 某一特征频率的光信号及信号强度的大小 可以实现物质的定性与定量分析。
a.原子光谱：原子核外电子在不同能级间跃 迁而产生的光谱称为原子光谱（atomic spectrum）。它们的表现形式为线状光谱。
b.分子光谱：在辐射能作用下，因分子内能 级间的跃迁而产生的光谱称为分子光谱 （molecular spectrum）。由于在分子中各质 点的运动比单个原子复杂，因此分子光谱比 原子光谱复杂得多。
光谱分析ppt课件
光电倍增 管 光电二极 管阵列
光电池
电荷耦合 器件
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
内光电效应
模拟集成电路芯片
灵敏度比光电管高200多倍
可同时检测多个波长的光强度。 寿命长、光谱响应范围宽、可靠 性高、读出速度快 结实、便宜、使用方便。但产生 的电流大小不稳定 能同时多谱线检测，极大地提高 分析速度
精选课件PPT
26
信号显示系统:
信
号
➢ 是把放大的信号以适当的
显 示
方式显示或记录下来的装
装 置
置。
直读 检流计
电位调节 指零装置
自动记录 和数字显
示装置
精选课件PPT
27
二、影响分光光度法准确性的因素
单色性不纯的影响 杂散光的影响 吸收池的影响 电压、检测器负高压波动的影响 其它因素的影响
光深入到物体内部，将物体内部原子中的一部分束缚电 子激发成自由电子，但这些电子并不逸出物体，而是留 在物体内部从而使物体导电性增强，称为内光电效应。 利用内光电效应可制成光敏电阻、光敏二极管以及光电 池。
精选课件PPT
25
几种常用检测器比较
检测器 工 作 原 理
特点
光电管 外光电效应
简单,灵敏度低
精选课件PPT
4
一、光谱分析技术的基础理论
☺ 光的波粒二象性：微粒性 波动性
E h hc
E 为光子的能量；ν为光波的频率（Hz）；h为普朗克常数（6.626）； c为光速（2.9977×108m／s）；λ为光波的波长
精选课件PPT
5
物质的吸收光谱:在连续光谱中某些波长的光被物 质吸收后产生的光谱被称作吸收光谱,包括分子吸收
PPT原子吸收光谱法分析原理和方法PPT课件PPT54页
AAS 分析时，待测物浓度很低，该变宽可勿略。
❖ 外界压力增加——谱线中心频率0位移、形状和宽度发生变化—— 发射线与吸收线产生错位——影响测定灵敏度；
❖ 温度在1500-30000C之间，压力为1.01310-5Pa ——热变宽和压变宽 有相同的变宽程度；
❖ 火焰原子化器——压变宽为主要；石墨炉原子化器——热变宽为主 要。
第6页，共54页。
根据吸收定律的表达式，以 I~ 和 K- 分别作图得吸收强度与频 率的关系及谱线轮廓。可见谱线是有宽度的。
K0
K0/2 I0
I K
0
I~ （吸收强度与频率的关系）
0
K~ （谱线轮廓）
图中：
K—吸收系数；K0—最大吸收系数； 0，0—中心频率或波长(由原子能级决定)； ，—谱线轮廓半宽度（K0/2处的宽度）；
电流越大，光强越大，但过大则谱线变宽且强度不稳定；充入低压惰性气 体可防止与元素反应并减小碰撞变宽。 问题：为什么HCL会产生低背景的锐线光源？ 答：低压－原子密度低，Lorentz Broadening小；小电流－温度低Doppler Broadening 小，故产生锐线光源！惰性气体难于激发且谱线相对简单——低背景。
K0
1
D
ln 2 e2 mc
N0 f
1
D
ln 2 e2 (c) f mc
A KcL
上式表明，当用锐线光源作原子吸收测定时，所得A与原子蒸气中待测元素的基态 原子数成正比。
第15页，共54页。
3. 锐线光源 根据Walsh的两点假设，发射线必须是“锐线”（半宽度很小的谱线）。
发射线
吸收线
I
形式，其高度和角度可调（让光通过火焰适宜的部位并有最
❖ 外界压力增加——谱线中心频率0位移、形状和宽度发生变化—— 发射线与吸收线产生错位——影响测定灵敏度；
❖ 温度在1500-30000C之间，压力为1.01310-5Pa ——热变宽和压变宽 有相同的变宽程度；
❖ 火焰原子化器——压变宽为主要；石墨炉原子化器——热变宽为主 要。
第6页，共54页。
根据吸收定律的表达式，以 I~ 和 K- 分别作图得吸收强度与频 率的关系及谱线轮廓。可见谱线是有宽度的。
K0
K0/2 I0
I K
0
I~ （吸收强度与频率的关系）
0
K~ （谱线轮廓）
图中：
K—吸收系数；K0—最大吸收系数； 0，0—中心频率或波长(由原子能级决定)； ，—谱线轮廓半宽度（K0/2处的宽度）；
电流越大，光强越大，但过大则谱线变宽且强度不稳定；充入低压惰性气 体可防止与元素反应并减小碰撞变宽。 问题：为什么HCL会产生低背景的锐线光源？ 答：低压－原子密度低，Lorentz Broadening小；小电流－温度低Doppler Broadening 小，故产生锐线光源！惰性气体难于激发且谱线相对简单——低背景。
K0
1
D
ln 2 e2 mc
N0 f
1
D
ln 2 e2 (c) f mc
A KcL
上式表明，当用锐线光源作原子吸收测定时，所得A与原子蒸气中待测元素的基态 原子数成正比。
第15页，共54页。
3. 锐线光源 根据Walsh的两点假设，发射线必须是“锐线”（半宽度很小的谱线）。
发射线
吸收线
I
形式，其高度和角度可调（让光通过火焰适宜的部位并有最
波长散射X射线光谱分析ppt课件
不同的晶体和晶面间距具有不 的分辨能力；
最佳晶体的选择
晶体 LiF (420) LiF (220) LiF (200) Ge (111) Ge(111)C* InSb(111) InSb(111)C* PE (002) PE(002) C*
2d n 0.180 0.285 0.403 0.653 0.653 0.748 0.748 0.874 0.874
电压 KV 的最佳选择
激发条件选择 － 轻元素
激发轻元素时，采 用 低 电 压，大电流
激发条件选择－重元素
Rhk光谱
MoK吸收限
RhL光谱
连续谱
采用高电压,低电流和RhK光谱激发，如 60KV 50mA
仪器基本结构－ 晶体使用平面和弯曲
分为平面和弯曲两种晶体
晶体的色散本领
基本结构－探测器(光电转换器)
常用的探测器
流气正比计数器 轻元素探测器 FC 封闭正比计数器 过渡元素探测器 FX 闪烁计数器 重元素探测器 SC 复合探测器 中间元素探测器 Du
结构－流气正比计数器
入射窗口
阳极丝 50μm
放大器
出射窗口
光学元件－滤光片的作用
1. 消除光管特征线的干扰 2. 微量分析时可提高峰/背比，获得较低的 LLd 3. 减弱初级光束强度 4. 抑制管光谱的光谱杂质
探测器工作原理 : 以X射线的光电效应为基础把X射线 光子转换成可测量的电压脉冲 。 闪烁计数器 : 探测重元素和短波X射线 0.04 - 0.15nm (8 - 30 keV) 流气正比计数器 : 轻元素和长波辐射 0.08 - 12nm (0.1 - 15 keV)； 封闭正比计数器 : 中间元素和中波长辐射 0.10 - 6nm (9 - 11 keV )；
《光谱分析导论》PPT课件
2. 联用技术
电感耦合高频等离子体（ICP）—质谱 激光质谱：灵敏度达10-20 g
3. 新材料
光导纤维传导，损耗少；抗干扰能力强；
2020/11/28
《仪器分析》
20
4. 交叉
电致发光分析；光导纤维电化学传感器
5. 检测器的发展
电荷耦合阵列检测器光谱范围宽、量子效率高、线性范围 宽、多道同时数据采集、三维谱图，将取代光电倍增管；
2020/11/28
《仪器分析》
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内量子数 ：
内量子数J取决于总角量子数L和总自旋量子数S的矢量和：
J = (L + S)， (L + S － 1)，······， (L － S)
若 L ≥ S ； 其数值共(2 S +1)个；
若 L ＜ S ； 其数值共(2 L +1)个；
例：L=2，S=1，则 J 有三个值，J = 3，2，1；
2020/11/28
《仪器分析》
5
三个基本过程：
（1）能源提供能量； （2）能量与被测物之间的相互作用； （3）产生信号。
基本特点：
（1）所有光分析法均包含三个基本过程； （2）选择性测量，不涉及混合物分离（不同于色谱分析）； （3）涉及大量光学元器件。
2020/11/28
《仪器分析》
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二、电磁辐射的基本性质
波数 cm-1
2020/11/28
《仪器分析》
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电子能级跃迁的选择定则
根据量子力学原理，电子的跃迁不能在任意两个能级之 间进行；必须遵循一定的“选择定则”： （1）主量子数的变化 Δn为整数，包括零； （2）总角量子数的变化ΔL = ± 1； （3）内量子数的变化ΔJ =0， ± 1；但是当J =0时， ΔJ =0的 跃迁被禁阻； （4）总自旋量子数的变化ΔS =0 ，即不同多重性状态之间的 跃迁被禁阻；(基态与激发态中电子的自旋方向相同）
分子光谱分析PPT课件
-
11
（3）核磁共振波谱法
（Nuclear Magnetic Resonance ，NMR）
核磁共振波谱实际上也是一种吸收光谱。
在强磁场的激励下，一些具有磁性的原子核可 以裂分为两个或两个以上的核磁能级。如将射频 区域的电磁辐射与其发生相互作用，就会产生对 射频能的吸收，同时实现核磁能级之间的跃迁， 称为发生了核磁共振。
某些高能量的化学反应释放出的化学能可 以激发产物分子或体系共存的其它分子发光， 这种发光叫化学发光。
-
8
4、其 它 分 子 光 谱
-
9
（1）拉曼光谱 （Roman Spectroscopy）
光通过物质时，有少部分在侧向散射开来，这种
现象叫做光的散射。这可看作是光子与物质分子碰 撞的结果。大部分散射光的频率和入射光相同，即 碰撞过程中光子与物质分子并不交换能量，这种散 射称为弹性散射。但也有小部分散射光其频率与入 射光不同，这种散射称为非弹性散射，是入射光子 与物质分子碰撞时产生能量交换，光子把一部分能 量给予分子或从分子获得一部分能量的结果。这种 分子与光子交换的能量也是量子化的，即分子所得 失的能量必需与分子中某两个能级之差相等。由此 形成的光谱叫拉曼光谱，观察到的散射光的频率变 化 ，v相应于分子振动转动能级的改变。
-
10
（2）光声光谱（Photoacoustic Spectroscopy，PAS）
当物质吸收光受到激发后，返回初始态可通过辐 射跃迁或无辐射跃迁。前一过程产生荧光或磷光，后 一过程则产生热。
假如吸收光的强度呈周期性变化，密闭容器内热 的生成呈周期性变化，容器内压力涨落也呈周期性， 由于调制光的频率一般位于声频范围内，所以这种压 力涨落就成为声波，从而被声敏元件所感知。
拉曼光谱分析技术ppt课件
Δν/cm-1
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
拉曼效应的机制和荧光现象不同，并不吸收激发光，因此不 能用实际的上能级来解释，玻恩和黄昆用虚的上能级概念 说明拉曼效应。
假设散射物分子原来处于电子基态，振动能级如上图所示。当 受到入射光照射时，激发光与此分子的作用引起极化可以 看作虚的吸收，表述为跃迁到虚态虚能级上的电子立即跃 迁到下能级而发光，即为散射光。存在如图所示的三种情 况，散射光与入射光频率相同的谱线称为瑞利线，与入射 光频率不同的谱线称为拉曼线。
1.2 拉曼光谱技术的优越性
提供快速、简单、可重复且更重要的是无损伤的定性 定量分析，它无需样品准备，样品可直接通过光纤探 头或者通过玻璃、石英和光纤测量。此外
1） 由于水的拉曼散射很微弱，拉曼光谱是研究水 溶液中的生物样品和化学化合物的理想工具。
2） 拉曼光谱一次可同时覆盖50-4000波数的区间， 可对有机物及无机物进行分析。相反，若让红外光谱 覆盖相同的区间则必须改变光栅、光束分离器、滤波 器和检测器
(1)拉曼光谱是一个散射过程，因而任何尺寸、形状、 透明度的样品，只要能被激光照射到，就可直接用来 测量。由于激光束的直径较小，且可进一步聚焦，因 而极微量样品都可测量。
(2)水是极性很强的分子，因而其红外吸收非常强烈。 但水的拉曼散射却极微弱，因而水溶液样品可直接进 行测量，这对生物大分子的研究非常有利。
(3)对于聚合物及其他分子，拉曼散射的选择定则的 限制较小，因而可得到更为丰富的谱带。S—S，C—C， C=C，N=N等红外较弱的官能团，在拉曼光谱中信号 较为强烈。
拉曼光谱研究高分子样品的最大缺点是荧光散射 。
光谱分析技术ppt课件
→* n→*
π*
>
>
>
n
π
σ
反键轨道
非键轨道 成键轨道 成键轨道
基本原理
1.σ→σ* 跃迁： 饱和烃（ C-C，C-H ） 能量很高，λ<150 nm
2. n→σ* 跃迁： 含杂原子饱和基团（-OH，-NH2） 能量较大，λ150~250 nm
3. π→π*跃迁： 不饱和基团（C=C，C ≡ C ） 能量较小，λ~ 200nm
脂
番茄红素
番茄红素在溶剂正己烷中的谱图
番茄红素在溶剂石油醚中的谱图
生物分子的紫外-可见吸收光谱
蛋白质
Proteins in solution absorb ultraviolet light with
absorbance maxima at 280 and 200 nm. Amino acids
with aromatic rings are the primary reason for the
共轭体系，E更小，λ> 200nm 4. n→π*跃迁：
含杂原子不饱和基团（C ≡N ，C=O ） 能量最小，λ 200~400nm
影响紫外-可见吸收光谱的因素
1 共轭效应
共轭体系越长， π与π*的能量差越小，红移效应和
增色效应越明显。
2 立体化学效应
空间位阻、跨环效应
3 溶剂的影响
溶剂效应
4 体系pH的影响
荧光强度与浓度的关系
荧光的淬灭
荧 光 淬 灭：荧光分子与溶剂分子或其它溶质分子 相互作用引起荧光强度降低或消失的现象。
荧光淬灭剂：这些溶剂分子或其它溶质分子称为荧 光淬灭剂（如卤素离子、重金属离子、 氧分子、硝基/羰基/羧基化合物等）。
π*
>
>
>
n
π
σ
反键轨道
非键轨道 成键轨道 成键轨道
基本原理
1.σ→σ* 跃迁： 饱和烃（ C-C，C-H ） 能量很高，λ<150 nm
2. n→σ* 跃迁： 含杂原子饱和基团（-OH，-NH2） 能量较大，λ150~250 nm
3. π→π*跃迁： 不饱和基团（C=C，C ≡ C ） 能量较小，λ~ 200nm
脂
番茄红素
番茄红素在溶剂正己烷中的谱图
番茄红素在溶剂石油醚中的谱图
生物分子的紫外-可见吸收光谱
蛋白质
Proteins in solution absorb ultraviolet light with
absorbance maxima at 280 and 200 nm. Amino acids
with aromatic rings are the primary reason for the
共轭体系，E更小，λ> 200nm 4. n→π*跃迁：
含杂原子不饱和基团（C ≡N ，C=O ） 能量最小，λ 200~400nm
影响紫外-可见吸收光谱的因素
1 共轭效应
共轭体系越长， π与π*的能量差越小，红移效应和
增色效应越明显。
2 立体化学效应
空间位阻、跨环效应
3 溶剂的影响
溶剂效应
4 体系pH的影响
荧光强度与浓度的关系
荧光的淬灭
荧 光 淬 灭：荧光分子与溶剂分子或其它溶质分子 相互作用引起荧光强度降低或消失的现象。
荧光淬灭剂：这些溶剂分子或其它溶质分子称为荧 光淬灭剂（如卤素离子、重金属离子、 氧分子、硝基/羰基/羧基化合物等）。
第5章拉曼光谱分析法ppt课件
拉曼散射光谱的基本概念
图6-33 散射效应示意图 （a）瑞利和拉曼散射的能级图 （b）散射谱线
拉曼散射光谱的基本概念
处于基态的分子与光子发生非弹性碰撞，获得能量跃迁 到激发态可得到斯托克斯线，反之，如果分子处于激发态， 与光子发生非弹性碰撞就会释放能量而回到基态，得到反斯 托斯线。
拉曼位移：斯托克斯线或反斯托克斯线与入射光频率之 差称为拉曼位移。拉曼位移的大小和分子的跃迁能级差一样。 因此，对应于同一分子能级，斯托克斯线与反斯托克斯线的 拉曼位移应该相等，而且跃迁的几率也应相等。在正常情况 下，由于分子大多数是处于基态，测量到的斯托克斯线强度 比反斯托克斯线强得多，所以在一般拉曼光谱分析中，都采 用斯托克斯线研究拉曼位移。
1—反射镜 2—多通道池 3—锲型镜 4—液体
拉曼光谱在材料研究中的应用
激光拉曼散射光谱法
拉曼光谱的选择定则与高分子构象
由于拉曼与红外光谱具有互补性，因而二者结 合使用能够得到更丰富的信息。这种互补的特点， 是由它们的选择定则决定的。凡具有对称中心的分 子，它们的红外吸收光谱与拉曼散射光谱没有频率 相同的谱带，这就是所谓的“互相排斥定则”。例 如聚乙烯具有对称中心，所以它的红外光谱与拉曼 光谱没有一条谱带的频率是一样的。
而碳链的振动用拉曼光谱表征更为方便 对于链状聚合物来说，碳链上的取代基用 红外光谱较易检测出来
激光拉曼散射光谱法
激光拉曼光谱与红外光谱比较
红外与拉曼光谱在研究聚合物时的区别可以聚乙烯为例加以说明（图 6-34）。
聚乙烯分子中具有对称中心，红外与拉曼光谱呈现完全不同的振动模 式。在红外光谱中，CH2振动为最显著的谱带。而拉曼光谱中，C-C振动有 明显的吸收。
生物大分子的拉曼光谱研究
《光谱分析技术》课件
《光谱分析技术》 PPT课件
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 光谱分析技术概述 • 光谱分析的基本原理 • 常见光谱分析技术 • 光谱分析技术的应用实例 • 光谱分析技术的挑战与展望 • 光谱分析实验技术
01
光谱分析技术概述
光谱分析技术的定义
于研究物质的组成和浓度。
01
常见光谱分析技术
原子吸收光谱法
总结词
基于原子能级跃迁的定量分析方法
详细描述
原子吸收光谱法是一种常用的光谱分析技术，通过测量待测元素原子对特征谱 线的吸收程度，确定待测元素的含量。该方法具有较高的灵敏度和准确性，广 泛应用于地质、环境、食品等领域。
原子发射光谱法
总结词
01
光谱分析技术的应 用实例
金属元素的分析
总结词
通过光谱分析技术，可以快速准确地检 测出金属元素的存在和含量。
VS
详细描述
光谱分析技术利用不同金属元素对光的吸 收和发射特征不同，通过分析光信号的特 征，可以确定金属元素的存在和含量。这 种方法具有高精度、高灵敏度和快速分析 等优点，广泛应用于地质、冶金、石油、 化工等领域。
新技术的应用与发展
总结词
随着科技的不断发展，新的光谱分析技术也不断涌现 。
详细描述
如表面增强拉曼散射、表面等离子体共振、光学腔增强 等新技术，这些技术具有更高的灵敏度和选择性，为光 谱分析带来了新的发展机遇。同时，随着人工智能和机 器学习技术的发展，光谱数据的处理和解析也得到了极 大的提升，为光谱分析提供了更广阔的应用前景。
详细描述
传统的光谱分析方法通常需要较长的测量时间和复杂的 样品处理过程。为了满足现代分析的需求，需要研究和 开发能够实现快速分析的光谱技术，如时间分辨光谱和 显微光谱等。
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 光谱分析技术概述 • 光谱分析的基本原理 • 常见光谱分析技术 • 光谱分析技术的应用实例 • 光谱分析技术的挑战与展望 • 光谱分析实验技术
01
光谱分析技术概述
光谱分析技术的定义
于研究物质的组成和浓度。
01
常见光谱分析技术
原子吸收光谱法
总结词
基于原子能级跃迁的定量分析方法
详细描述
原子吸收光谱法是一种常用的光谱分析技术，通过测量待测元素原子对特征谱 线的吸收程度，确定待测元素的含量。该方法具有较高的灵敏度和准确性，广 泛应用于地质、环境、食品等领域。
原子发射光谱法
总结词
01
光谱分析技术的应 用实例
金属元素的分析
总结词
通过光谱分析技术，可以快速准确地检 测出金属元素的存在和含量。
VS
详细描述
光谱分析技术利用不同金属元素对光的吸 收和发射特征不同，通过分析光信号的特 征，可以确定金属元素的存在和含量。这 种方法具有高精度、高灵敏度和快速分析 等优点，广泛应用于地质、冶金、石油、 化工等领域。
新技术的应用与发展
总结词
随着科技的不断发展，新的光谱分析技术也不断涌现 。
详细描述
如表面增强拉曼散射、表面等离子体共振、光学腔增强 等新技术，这些技术具有更高的灵敏度和选择性，为光 谱分析带来了新的发展机遇。同时，随着人工智能和机 器学习技术的发展，光谱数据的处理和解析也得到了极 大的提升，为光谱分析提供了更广阔的应用前景。
详细描述
传统的光谱分析方法通常需要较长的测量时间和复杂的 样品处理过程。为了满足现代分析的需求，需要研究和 开发能够实现快速分析的光谱技术，如时间分辨光谱和 显微光谱等。
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(6)核磁共振波谱法:在强磁场作用下，核自旋磁矩与 外磁场相互作用分裂为能量不同的核磁能级，核 磁能级之间的跃迁吸收或发射射频区的电磁波。 利用这种吸收光谱可进行有机化合物结构的鉴定 ，以及分子的动态效应、氢键的形成、互变异构 反应等化学研究。
光谱分析方法的分类
3.拉曼(Raman)散射光谱法
频率为v0的单色光照射到透明物质上，物质分子 会发生散射现象。如果这种散射是光子与物质分子 发生能量交换的，即不仅光子的运动方向发生变化 ，它的能量也发生变化，则称为Raman散射。这种 散射光的频率（ vm）与入射光的频率不同，称为 Raman位移。Raman位移的大小与分子的振动和转动 的能级有关，利用Raman位移研究物质结构的方法 称为Raman光谱法。
通过测量物质发射光谱的波长和强度来进行定性 、定量分析的方M法叫* 做发M射光h谱v 法。
光谱分析方法的分类
依据光谱区域和激发方式不同，发射光谱有以下几种 ：
★ γ射线光谱法 ★ X射线荧光分析法 ★ 原子发射光谱分析法 ★ 原子荧光分析法 ★ 分子荧光分析法 ★ 分子磷光分析法 ★ 化学发光分析法
(4) 红外光谱法:利用分子在红外区的振动—转动吸收 光谱来测定物质的成分和结构.
(5)顺磁共振波谱法:在强磁场的作用下，电子的自旋 磁矩与外磁场相互作用分裂为磁量子数Ms值不同的磁 能级，磁能级之间的跃迁吸收或发射微波区的电磁辐 射。在这种吸收光谱中
光谱分析方法的分类
，不同化合物的耦合常数不同，可用来进行定性分 析。根据耦合常数，可用来帮助结构的确定。
由分子能级变化产生 —— 带状光谱
光谱分析方法的分类
光谱分析方法分类
光谱法依据物质与辐射相互作用的性质，一般分 为发射光谱法、吸收光谱法、拉曼散射光谱法三种类 型。
光谱分析方法的分类
1.发射光谱法
物质通过电致激发、热致激发或光致激发等过程 获取能量，变成为激发态的原子或分子M*，激发态的 原子或分子是极不稳定的，它们可能以不同形式释放 出能量从激发态跃迁至基态或低能态，如果这种跃迁 是以辐射形式释放多余的能量就产生发射光谱。
原原分分 X 化
子子子子 射 学
发
荧
荧
磷
线 荧
发
射光光光 光 光
光学分析法分类
原子光谱与分子光谱
—— 按作用物质是分子或原子分 1）原子光谱法（AAS）：
测气态原子或离子外层或内层电子能级跃迁所 产生原子光谱 —— 线状光谱
只反映原子或离子性质而与其来源分子状态有关 —— 确定物质中的元素组成与含量 2）分子光谱法（UV-Vis、IR、NMR等）
光谱分析方法的分类
2.吸收光谱法
当物质所吸收的电磁辐射能与该物质的原子核 、原子或分子的两个能级间跃迁所需的能量能满足 的关系时，将产生吸收光谱 ：
通过测量物质对辐射吸收的波长和强度进行分析 的方法叫做吸收光谱法。
Mhv M*
光谱分析方法的分类
吸收光谱法主要有以下几种分析方法：
（1）紫外—可见分光光度法：它是利用溶液中的分 子或基团对紫外和可见光的吸收，产生分子外层 电子能级跃迁所形成的吸收光谱，可用于定性和 定量测定。
法
光谱分析方法的分类
光学分析法分类
原 原原 X
子 子子 射
发
吸荧
线 荧
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
射 收光 光
原子光谱法 (线状光谱)
吸收光谱法
原紫红核 子外外磁 吸可可共 收见见振
电磁辐射的 本质
紫红分分核化 外外子子磁学 可可荧磷共发 见见光光振光
光谱分析法
分子光谱法 (带状光谱)
电磁辐射的 传递方式
光谱分析方法的分类
发射光谱法
光谱分析方法的分类
光谱分析方法的分类
（2）穆斯堡尔（Mössbauer）谱法：由与被测元素 相同的同位素作为γ射线的发射源，使吸收体（样 品）的原子核产生无反冲的γ射线共振吸收所形成 的光谱。
光谱分析方法的分类
(3)原子吸收光谱法:利用待测元素气态基态原子对共 振线的吸收进行定量测定的方法。其吸收机理是原子 的外层电子能级跃迁,波长在紫外、可见和近红外光 区.
光学分析法分类
光分析法
非光光谱学分分析析法法是根据物质发光谱射分的析电法磁辐射或 电磁辐射与物质相互作用而建立起来的一
折射法利 射 性光 ➢➢ 质用利 量 辐 定的光 非谱圆二色法变物量类用 子射反光谱法射 线 衍 射化质分物 化等射X谱法分和与的析质能电、法：非析干涉法电分方与级磁折：内光化磁析法电跃辐内部射仅谱旋光法学方辐磁迁射能部测法、方法射辐而的级能定的干法的射产强级发区电涉相。作生度不生别磁、互变发用的随：辐衍作化生时吸波射射用变性收长，和测化质变物 、偏定改化质发振变的内射等电定部或基磁性发散本辐生射、
光谱分析方法的分类
3.拉曼(Raman)散射光谱法
频率为v0的单色光照射到透明物质上，物质分子 会发生散射现象。如果这种散射是光子与物质分子 发生能量交换的，即不仅光子的运动方向发生变化 ，它的能量也发生变化，则称为Raman散射。这种 散射光的频率（ vm）与入射光的频率不同，称为 Raman位移。Raman位移的大小与分子的振动和转动 的能级有关，利用Raman位移研究物质结构的方法 称为Raman光谱法。
通过测量物质发射光谱的波长和强度来进行定性 、定量分析的方M法叫* 做发M射光h谱v 法。
光谱分析方法的分类
依据光谱区域和激发方式不同，发射光谱有以下几种 ：
★ γ射线光谱法 ★ X射线荧光分析法 ★ 原子发射光谱分析法 ★ 原子荧光分析法 ★ 分子荧光分析法 ★ 分子磷光分析法 ★ 化学发光分析法
(4) 红外光谱法:利用分子在红外区的振动—转动吸收 光谱来测定物质的成分和结构.
(5)顺磁共振波谱法:在强磁场的作用下，电子的自旋 磁矩与外磁场相互作用分裂为磁量子数Ms值不同的磁 能级，磁能级之间的跃迁吸收或发射微波区的电磁辐 射。在这种吸收光谱中
光谱分析方法的分类
，不同化合物的耦合常数不同，可用来进行定性分 析。根据耦合常数，可用来帮助结构的确定。
由分子能级变化产生 —— 带状光谱
光谱分析方法的分类
光谱分析方法分类
光谱法依据物质与辐射相互作用的性质，一般分 为发射光谱法、吸收光谱法、拉曼散射光谱法三种类 型。
光谱分析方法的分类
1.发射光谱法
物质通过电致激发、热致激发或光致激发等过程 获取能量，变成为激发态的原子或分子M*，激发态的 原子或分子是极不稳定的，它们可能以不同形式释放 出能量从激发态跃迁至基态或低能态，如果这种跃迁 是以辐射形式释放多余的能量就产生发射光谱。
原原分分 X 化
子子子子 射 学
发
荧
荧
磷
线 荧
发
射光光光 光 光
光学分析法分类
原子光谱与分子光谱
—— 按作用物质是分子或原子分 1）原子光谱法（AAS）：
测气态原子或离子外层或内层电子能级跃迁所 产生原子光谱 —— 线状光谱
只反映原子或离子性质而与其来源分子状态有关 —— 确定物质中的元素组成与含量 2）分子光谱法（UV-Vis、IR、NMR等）
光谱分析方法的分类
2.吸收光谱法
当物质所吸收的电磁辐射能与该物质的原子核 、原子或分子的两个能级间跃迁所需的能量能满足 的关系时，将产生吸收光谱 ：
通过测量物质对辐射吸收的波长和强度进行分析 的方法叫做吸收光谱法。
Mhv M*
光谱分析方法的分类
吸收光谱法主要有以下几种分析方法：
（1）紫外—可见分光光度法：它是利用溶液中的分 子或基团对紫外和可见光的吸收，产生分子外层 电子能级跃迁所形成的吸收光谱，可用于定性和 定量测定。
法
光谱分析方法的分类
光学分析法分类
原 原原 X
子 子子 射
发
吸荧
线 荧
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
射 收光 光
原子光谱法 (线状光谱)
吸收光谱法
原紫红核 子外外磁 吸可可共 收见见振
电磁辐射的 本质
紫红分分核化 外外子子磁学 可可荧磷共发 见见光光振光
光谱分析法
分子光谱法 (带状光谱)
电磁辐射的 传递方式
光谱分析方法的分类
发射光谱法
光谱分析方法的分类
光谱分析方法的分类
（2）穆斯堡尔（Mössbauer）谱法：由与被测元素 相同的同位素作为γ射线的发射源，使吸收体（样 品）的原子核产生无反冲的γ射线共振吸收所形成 的光谱。
光谱分析方法的分类
(3)原子吸收光谱法:利用待测元素气态基态原子对共 振线的吸收进行定量测定的方法。其吸收机理是原子 的外层电子能级跃迁,波长在紫外、可见和近红外光 区.
光学分析法分类
光分析法
非光光谱学分分析析法法是根据物质发光谱射分的析电法磁辐射或 电磁辐射与物质相互作用而建立起来的一
折射法利 射 性光 ➢➢ 质用利 量 辐 定的光 非谱圆二色法变物量类用 子射反光谱法射 线 衍 射化质分物 化等射X谱法分和与的析质能电、法：非析干涉法电分方与级磁折：内光化磁析法电跃辐内部射仅谱旋光法学方辐磁迁射能部测法、方法射辐而的级能定的干法的射产强级发区电涉相。作生度不生别磁、互变发用的随：辐衍作化生时吸波射射用变性收长，和测化质变物 、偏定改化质发振变的内射等电定部或基磁性发散本辐生射、