真空紫外(VUV)光谱
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UV胶技术简介
22uv光谱10400nm射线x射线紫外线可见光红外线微波无线电波4001000nmuva长波315400nm用于低能量的uv聚合反应也用于荧光检验uvb中波280315nm同uva一起用于聚合反应uvb是皮肤晒黑灼伤的原因uvc短波200280nm用于uv油墨和漆的快速表面固化也用于消毒和杀菌vuv真空10200nm只能用于真空环境商用很少uv分类uv胶助剂单体光引发剂23uv胶组成及固化机理预聚物是uv胶的骨架是具有反应活性的低分子聚合物主要功能是提供胶层的关键性能抗张强度剪切强度硬度和柔顺性等
2.2.UV光谱
α 射线 X射线 紫外线
10~400nm可见光400~1 Nhomakorabea00nm
红外线
微波
无线电波
UV分类
UVA（长波315-400nm) 用于低能量的UV聚合反应 也用于荧光检验 同UVA一起用于聚合反应 UVB是皮肤晒黑，灼伤的原因 用于UV油墨和漆的快速表 面固化, 也用于消毒和杀菌 只能用于真空环境,商用很少
膨胀系数—— UV胶的CTE值在40～250ppm/℃，加填料会降 低CTE，冷热变化幅度和频率较大的应用领域 （高功率器件）上需要重点考虑。 溢 气 率—— UV胶在光固化的过程中会有少量小分子分解释
放，一般为重量的1%到3%，是耐温性的一个量度。 气 味——可通过良好通风来降低。 可 燃 性——固化前UV胶的闪点一般在100℃ ，满足 UL94V0/V1标准，符合现代电子工业领域要求。
圆柱固持
灌封系列
2.UV胶技术简介 2.1.UV胶的应用
电子电器汽车行业
光电子信息行业
家具工艺品珠宝行业
医疗用品
其他行业
新型UV胶
新型光引发剂可使固化波长向可见光方向扩展（可见光固化）。 高效光引发剂可用于有色或含填料体系的粘接，可在透光率低至 0.01~20%的基体之间粘合。
2.2.UV光谱
α 射线 X射线 紫外线
10~400nm可见光400~1 Nhomakorabea00nm
红外线
微波
无线电波
UV分类
UVA（长波315-400nm) 用于低能量的UV聚合反应 也用于荧光检验 同UVA一起用于聚合反应 UVB是皮肤晒黑，灼伤的原因 用于UV油墨和漆的快速表 面固化, 也用于消毒和杀菌 只能用于真空环境,商用很少
膨胀系数—— UV胶的CTE值在40～250ppm/℃，加填料会降 低CTE，冷热变化幅度和频率较大的应用领域 （高功率器件）上需要重点考虑。 溢 气 率—— UV胶在光固化的过程中会有少量小分子分解释
放，一般为重量的1%到3%，是耐温性的一个量度。 气 味——可通过良好通风来降低。 可 燃 性——固化前UV胶的闪点一般在100℃ ，满足 UL94V0/V1标准，符合现代电子工业领域要求。
圆柱固持
灌封系列
2.UV胶技术简介 2.1.UV胶的应用
电子电器汽车行业
光电子信息行业
家具工艺品珠宝行业
医疗用品
其他行业
新型UV胶
新型光引发剂可使固化波长向可见光方向扩展（可见光固化）。 高效光引发剂可用于有色或含填料体系的粘接，可在透光率低至 0.01~20%的基体之间粘合。
光学光谱区PPT
光学光谱区 optical spectral region
远紫外(FUV- far ultraviolet) 10～200nm 真空紫外(VUV-vacuum ultraviolet) 紫外(UV- ultraviolet) 200～430nm 可见(Vis-visible) 430～750 nm(0.75µ m) 近红外(NIR-near infrared) 0.75～2.5µ m 中红外(MIR-middle infrared) 2.5～25µ m 远红外(FIR-far infrared) 25～300µ m
flash
3
样品处理技术
在红外法中，样品的制备及处理，重要 且特殊。因为同一物质，当其物理状态 不同时，其红外吸收光谱将有许多差异， 这是因为不同状态时原子间的相互影响 不同，会导致吸收频率的改变。若试样 处理不当，即使仪器性能好，也得不到 满意的红外图谱。
4
制备红外分析试样应注意： （1）浓度和测试厚度应选择适当，以使透光度处于 适宜范围。 若浓度太稀，厚度太薄，会使一些弱吸收峰和 光谱的细致部分不能显示；过浓、过厚，又会使 强吸收峰超过标尺刻度而无法测定。 （2）试样中应不含水份。 水会侵蚀吸收池岩窗，且水本身在红外区有吸 收，将使测得的光谱图变形。 （3）试样应是单组分纯物质。多组分试样在测定前 应预先进行组分分离(如色谱法、精密蒸馏、重结 晶等)，否则多组分光谱会相互重叠。
1
UV-Vis region：
原子发射光谱法 atomic emission spectrometry AES 原子吸收光谱法 atomic absorption spectrometry AAS 原 子 荧 光 光 谱 法 atomic fluorescence spectrometry AFS 紫 外 及 可 见 吸 收 光 谱 法 ultraviolet and visible absorption spectrometry UV-VisAS 分子荧光光谱法 molecular fluorescence spec外光谱法回顾小结（1）
远紫外(FUV- far ultraviolet) 10～200nm 真空紫外(VUV-vacuum ultraviolet) 紫外(UV- ultraviolet) 200～430nm 可见(Vis-visible) 430～750 nm(0.75µ m) 近红外(NIR-near infrared) 0.75～2.5µ m 中红外(MIR-middle infrared) 2.5～25µ m 远红外(FIR-far infrared) 25～300µ m
flash
3
样品处理技术
在红外法中，样品的制备及处理，重要 且特殊。因为同一物质，当其物理状态 不同时，其红外吸收光谱将有许多差异， 这是因为不同状态时原子间的相互影响 不同，会导致吸收频率的改变。若试样 处理不当，即使仪器性能好，也得不到 满意的红外图谱。
4
制备红外分析试样应注意： （1）浓度和测试厚度应选择适当，以使透光度处于 适宜范围。 若浓度太稀，厚度太薄，会使一些弱吸收峰和 光谱的细致部分不能显示；过浓、过厚，又会使 强吸收峰超过标尺刻度而无法测定。 （2）试样中应不含水份。 水会侵蚀吸收池岩窗，且水本身在红外区有吸 收，将使测得的光谱图变形。 （3）试样应是单组分纯物质。多组分试样在测定前 应预先进行组分分离(如色谱法、精密蒸馏、重结 晶等)，否则多组分光谱会相互重叠。
1
UV-Vis region：
原子发射光谱法 atomic emission spectrometry AES 原子吸收光谱法 atomic absorption spectrometry AAS 原 子 荧 光 光 谱 法 atomic fluorescence spectrometry AFS 紫 外 及 可 见 吸 收 光 谱 法 ultraviolet and visible absorption spectrometry UV-VisAS 分子荧光光谱法 molecular fluorescence spec外光谱法回顾小结（1）
紫外线UV光概述
紫外线[编辑]维基百科，自由的百科全书（重定向自紫外光）跳转至：导航、搜索哈勃望远镜以紫外线拍摄的木星极光黑光灯萤光管，是一般长波紫外线的来源。
紫外线（Ultraviolet或简称UV）是波长比可见光短，但比X射线长的电磁辐射，波长范围在10纳米（nm）至400纳米，能量从3电子伏特（eV）至124电子伏特之间。
它的名称是因为在光谱中电磁波频率比肉眼可见的紫色还要高而得名，又俗称紫外光。
虽然人的肉眼看不见紫外线，但紫外线却会造成晒伤的影响。
紫外线还有其他的效应，对人类的健康既有益处也有害处。
紫外线出现在阳光中，并且也能在电弧和专门的灯中生成，例如水银灯，日晒灯和黑光灯。
尽管紫外线的能量不足以将原子游离，它可以造成化学反应，并导致许多物质发光或产生萤光。
大多数紫外光被归类为非电离辐射。
能量较高的紫外线光谱，大约在150纳米（真空紫外线）是电离的，但这种类型的紫外线不具穿透力，会被空气阻挡住[1]。
目录[隐藏]∙ 1 发现∙ 2 名称的来源∙ 3 紫外线的分类o 3.1 日常生活中的分类o 3.2 科学上的分类∙ 4 紫外线的来源o 4.1 天然来源的紫外线o 4.2 黑光o 4.3 紫外线萤光灯o 4.4 发光二极管紫外线灯o 4.5 紫外线激光o 4.6 气体放电灯泡∙ 5 检定和测量紫外线辐射o 5.1 近紫外线o 5.2 真空紫外线∙ 6 紫外线辐射对人类健康的效应o 6.1 有益的效果▪ 6.1.1 维他命D▪ 6.1.2 美容▪ 6.1.3 医学应用o 6.2 有害的效应▪ 6.2.1 皮肤▪ 6.2.1.1 致癌风险∙7 紫外线造成的伤害∙8 相关条目∙9 参考资料∙10 进阶读物发现[编辑]紫外线的发现与观察到银盐在阳光下变暗有关。
在1801，德国物理学家约翰·威廉·特制作标志观察可见光谱的紫色线末端之外看不见的光线，对照亮浸泡氯化银的纸张特别有效。
他称之为“氧化光”以强调是化学反应，并将它们与可见光谱另一端的“热射线”区别开来。
仪器分析第六章UVVIS
C
O
CH3
—环己烷 …水
异丙叉丙酮的紫外-可见光谱
二、溶剂极性对吸收光谱精细结构的影响 例如：对称四嗪在不同溶剂中的吸收光谱
Ⅰ：在蒸汽态中 Ⅱ：在环己烷中 Ⅲ：在水中
★
三、正确选择溶剂 溶剂对紫外-可见吸收光谱影响很大，因此选择溶
剂应注意下列要求： 1.对试样有很好的溶解力，且对试样应是惰性的； 2.在溶解度允许的范围内，尽量选择极性较小的
二、配位场跃迁
过渡金属离子及其化合物除了电荷迁移跃 迁外，还有配位场跃迁。
配位场跃迁的产生：过渡金属离子配合物 在配体的配位场作用下，5个能量相等的d 轨道或7个能量相等的f轨道裂分成几组能 量不等的d轨道或f轨道，当物质吸收光能 后，处于低能级的d电子或f电子可分别跃 迁至高能级的d轨道或f轨道，产生吸收光 谱。
最大吸收峰所对应的波长λmax是化合物中电 子能级跃迁时吸收的特征波长，对鉴定化 合物尤为重要，与λmax相应的εmax也是定性 和定量分析的另一重要参数。
整个吸收光谱的形状决定于物质的性质， 反映物质分子内部能级分布状况，是物质 定性的依据。
▲
6.2有机化合物紫外—可见吸收光谱
一、有机化合物电子跃迁类型 紫外-可见吸收光谱是由分子中价电子在电
能复合成白光的两种颜色的光叫互补色光。物 质所显示的颜色是吸收光的互补色。
KMnO4的颜色及吸收光谱
▲
6.1 分子吸收光谱基本原理
一、电子跃迁产生紫外—可见吸收光谱 分子和原子一样，也有它的特征分子能级，
这些能级是由分子内部运动决定的。
①价电子的运动
分子内部运动
②分子内原子在平衡 位置附近的振动
使电子从给予体外层轨道向接受体相应的 轨道跃迁产生吸收光谱，此过程又称内氧 化-还原。
同步辐射应用基础(第五章固体的真空紫外光谱) 研究生课程讲义
真空紫外光谱
量子剪裁 （Quantum cutting）
真空紫外光谱
上转换示意图
真空紫外光谱
1974 年W. W. Piper和J. L.Sommerdjik 等报道了YF3:Pr3+ 中的量子剪裁过程
真空紫外光谱
下转换概念的示意图。I 和II 是两种不同类型的稀土离子。I是发生量子 剪裁的离子，II是接受能量传递的离子。 A：单个离子上连续发射两个可 见光光子的量子剪裁过程；B ，C ，D：两种离子间有能量传递发生的下 转换量子剪裁（①和②为能量传递过程）。
真空紫外光谱
新型闪烁体研究进展
BaF2 →CeF3 → PbWO4 → Lu2SiO5 :Ce
在高能粒子（射线）作用下发出闪烁脉冲光的发光材料将电离辐 射能转化为光发射能（主要是可见光）的物质。
• 1896年－20世纪40年代 CaWO4, ZnS CaWO4：伦琴发现X射线（1895年）的第二年用于X射线探测 ZnS: Rutherford用于α粒子探测 • 20世纪40年代－80年代 NaI:Tl(1948年) 高发光效率, 几十年长盛不衰, SLAC中探测粲素粒子材料 BGO(Bi4Ge3O12 ) • 20世纪80年代－至今 大力发展纳秒级快衰减，高密度，高效率和高辐照硬度 BaF2 , PbWO4, Lu2SiO5 等
真空紫外光谱
发光中心是指材料中杂质或杂质的缺陷形成的复合体，能够进 行辐射复合，产生特征发光。
真空紫外光谱
真空紫外光谱
稀土离子发光： “4f -4f” 电子组态间的跃迁 （如Tb3+, Eu3+, Gd3+ … 线谱，禁戒部分解除） “4f -5d” 电子组态间的跃迁 ( 如Ce3+ 带谱，允许跃迁）
紫外-可见吸收光谱法概述
紫外-可见吸收光谱法（UV-Vis）是一种常用的分析技术，用于研究物质在紫外光和可见光区域的吸收特性。
该技术基于物质分子在特定波长范围内吸收光能的原理，通过测量样品溶液在紫外-可见光谱范围内的吸光度来获取信息。
UV-Vis光谱法可用于定性分析和定量分析。
在定性分析中，通过比较样品的吸收光谱与已知物质的光谱图谱，可以确定样品中存在的化合物或功能基团。
在定量分析中，根据样品吸收的光强度与物质浓度之间的线性关系，可以确定样品中某种物质的浓度。
UV-Vis光谱仪通常由光源、单色器、样品室、光电探测器和数据处理系统组成。
工作原理是通过将光束分为可见光和紫外光两部分，然后透过样品溶液，测量透过样品的光强度和未经样品的光强度之间的差异。
样品吸收的光强度会被转换为吸光度或透射度，并绘制成光谱图。
UV-Vis光谱法在许多领域中得到广泛应用，包括化学、生物化学、环境科学、制药、食品科学等。
它可以用于分析物质的结构、浓度、纯度、反应动力学以及反应机理等方面的研究。
同时，UV-Vis光谱法操作简便、分析速度快，且样品准备相对简单，因此成为了一种常用的分析技术。
紫外光谱及其应用
如长波吸收峰在250nm以上, ε在1000-10000时，一般 是芳香族化合物
若化合物的长波峰吸收强度更强, ε在10000-100000 时,则极有可能是α,β-不饱和醛酮或共轭烯烃.
3、根据经验规则预测化合物的紫外吸收
（1）woodword规则 (估计取代共轭双烯的λmax)
异环双烯的基值
Λmax=214nm
同环双烯的基值
官能团变化 共轭体系增加一个双键 共轭体系增加一个环外双键
Λmax=253nm
对λmax的影响 +30 +5
共轭体系增加一个烷基
助色团取代，-Cl，-Br -OR -SR -NR2 -OCOR 溶剂校正
+5
+5 +6 +30 +60 0 0
（2）Woodword-Fieser规则(计算取代的α,β-不饱 和醛酮的λmax)
-SR
-OAc
-NR2 -Cl
αβγδ
β α β
+6
+95 +15 +12
-Br
溶剂校正：甲、乙醇 氯仿 1，4-二氧六环 乙醚 环己烷，己烷 水
α β
+25 +30
0 -1 -5 -7 -11 +8
实例
例 1. 推断下列化合物的λmax CH2 = C — C = CH2 CH3 CH3 λmax =217+（5×2）=227（nm）
丙酮 280， 1.5; 丙烯醛 315, 1.4
紫外光谱的产生
3、n→σ*：
含杂原子的饱和烃类化合物，吸收强度较弱，一般仍 在真空紫外区。
第二章 紫外光谱(UV)详解
收强度都有较大的影响
A、溶剂极性的对光谱的影响
随着溶剂极性的增大: π→π*跃迁吸收峰向长波方向移动，即发生红移
n→π*跃迁吸收峰向短波方向移动，即发生蓝移
例：异亚丙基丙酮
O
CH3 C
溶剂正己烷CH3 CC来自HCH3氯仿 水
极性越大
π→π* 230 nm 238 nm 243 nm 红移
n→π* 329 nm 315 nm 305 nm 蓝移
C=C
、
C=O 、
O C=N- 、 -N=N- 、 -N
O、
等
π→ π*（孤立双键）跃迁在200nm，而n → π*跃 迁则在200-400nm，由π→ π*跃迁引起的吸收强度 一般比n→ π*跃迁强10-100倍。
由于不同的有机分子所含有的发色团不同，组 成它们的分子轨道不同，能级不同，发生价电子跃 迁的能量不同，故λmax 是UV用于结构分析的主要 依据。
H CO
H3C
入max 289nm
跃迁类型
n → *
H3C CO
H3C
280nm n → *
H CO
H2C HC
310nm
n → *
5、芳香族有机化合物的紫外吸收
芳香族有机化合物都具有环状的共轭体系， 一般来讲，它们都有三个吸收带。最重要的芳 香化合物苯的吸收带为：
lmax= 184 nm (e = 47000） E带 lmax= 204 nm (e = 6900） K带 lmax= 255 nm (e = 230） B带 苯环最重要的吸收带是B带，虽然强度不高但具有 精细结构很典型。
• 峰顶对应的最大吸收波长λmax和最大摩尔吸收 系数εmax。
• 分子的结构不同，分子UV吸收的λmax和εmax 不同。 因而可根据λmax和εmax了解一些分子结构的
A、溶剂极性的对光谱的影响
随着溶剂极性的增大: π→π*跃迁吸收峰向长波方向移动，即发生红移
n→π*跃迁吸收峰向短波方向移动，即发生蓝移
例：异亚丙基丙酮
O
CH3 C
溶剂正己烷CH3 CC来自HCH3氯仿 水
极性越大
π→π* 230 nm 238 nm 243 nm 红移
n→π* 329 nm 315 nm 305 nm 蓝移
C=C
、
C=O 、
O C=N- 、 -N=N- 、 -N
O、
等
π→ π*（孤立双键）跃迁在200nm，而n → π*跃 迁则在200-400nm，由π→ π*跃迁引起的吸收强度 一般比n→ π*跃迁强10-100倍。
由于不同的有机分子所含有的发色团不同，组 成它们的分子轨道不同，能级不同，发生价电子跃 迁的能量不同，故λmax 是UV用于结构分析的主要 依据。
H CO
H3C
入max 289nm
跃迁类型
n → *
H3C CO
H3C
280nm n → *
H CO
H2C HC
310nm
n → *
5、芳香族有机化合物的紫外吸收
芳香族有机化合物都具有环状的共轭体系， 一般来讲，它们都有三个吸收带。最重要的芳 香化合物苯的吸收带为：
lmax= 184 nm (e = 47000） E带 lmax= 204 nm (e = 6900） K带 lmax= 255 nm (e = 230） B带 苯环最重要的吸收带是B带，虽然强度不高但具有 精细结构很典型。
• 峰顶对应的最大吸收波长λmax和最大摩尔吸收 系数εmax。
• 分子的结构不同，分子UV吸收的λmax和εmax 不同。 因而可根据λmax和εmax了解一些分子结构的
(UV-Vis)紫外-可见吸收光谱分析..
紫外－可见吸收光谱法
物质对光的吸收具有选择性，当改变通过某一物质的 入射光的波长，并且记录该物质在每一波长处的吸光 度时，这样就可以获得该物质的吸收光谱。
由于分子中电子能级的范围刚好在紫外-可见光（200800nm）波段，因此当入射光的波长在200-800nm时， 所获得的吸收光谱就是紫外-可见吸收光谱。
i 1
a i 是在小单元体积中第i种吸光分子对指定频率的光
子的吸收截面，
dni是在小单元体积中第i种吸光分子的数目， m是能 m 吸光的分子的种类。因此： dI ai dni
x
Ix
i 1
s
当光束通过厚度为b的吸收层时，产生的总的吸光度等 于在全部吸收层内吸收的总和，对上式积分得到：
i i I0 ln i 1 I s I0 A log 吸光度是指吸光体对光的吸收程度，通常人们用 I
间接禁带 光的吸收是和电子的间接跃迁相关
1.允许的直接跃迁 直接跃迁指的是半导体材料价带中的电子在吸收一 个光子能量后，直接从价带跃迁到相同波失的导带 中，根据绝热近似和单电子近似，通过直接跃迁能 量和波矢的关系，以及对吸收光谱进行计算，可以 获得吸收系数和光子能量的关系:
B(hv E g )
固体中的吸收规律
I0 A log bC I
是物质对光的吸收的基本规律。
不仅适用于溶液，而且能很好的适用于固体和气体。
C 定义为 当光在固体中传播时，由于C是常数，
另外，光通过吸光体的长度b相当于样品的厚度d，
因此：
I0 I0 A log d ed I I 0 e d I I
一. 紫外-可见吸收光谱的基本概念和基本原理 二. 紫外-可见吸收光谱的方法和设备 三.紫外-可见吸收光谱在半导体材料中的应用
物质对光的吸收具有选择性，当改变通过某一物质的 入射光的波长，并且记录该物质在每一波长处的吸光 度时，这样就可以获得该物质的吸收光谱。
由于分子中电子能级的范围刚好在紫外-可见光（200800nm）波段，因此当入射光的波长在200-800nm时， 所获得的吸收光谱就是紫外-可见吸收光谱。
i 1
a i 是在小单元体积中第i种吸光分子对指定频率的光
子的吸收截面，
dni是在小单元体积中第i种吸光分子的数目， m是能 m 吸光的分子的种类。因此： dI ai dni
x
Ix
i 1
s
当光束通过厚度为b的吸收层时，产生的总的吸光度等 于在全部吸收层内吸收的总和，对上式积分得到：
i i I0 ln i 1 I s I0 A log 吸光度是指吸光体对光的吸收程度，通常人们用 I
间接禁带 光的吸收是和电子的间接跃迁相关
1.允许的直接跃迁 直接跃迁指的是半导体材料价带中的电子在吸收一 个光子能量后，直接从价带跃迁到相同波失的导带 中，根据绝热近似和单电子近似，通过直接跃迁能 量和波矢的关系，以及对吸收光谱进行计算，可以 获得吸收系数和光子能量的关系:
B(hv E g )
固体中的吸收规律
I0 A log bC I
是物质对光的吸收的基本规律。
不仅适用于溶液，而且能很好的适用于固体和气体。
C 定义为 当光在固体中传播时，由于C是常数，
另外，光通过吸光体的长度b相当于样品的厚度d，
因此：
I0 I0 A log d ed I I 0 e d I I
一. 紫外-可见吸收光谱的基本概念和基本原理 二. 紫外-可见吸收光谱的方法和设备 三.紫外-可见吸收光谱在半导体材料中的应用
光学光谱区
红外光谱法的最大特点是具有高度的特 征性。尽管有机物的种类很多，但其中 很大部分均由C、H、O、N四种元素组 成，故通过这四种元素所形成的化学键 的振动，可产生大部分有机物的红外光 谱。
14
红外展望
红外光谱(IR)和拉曼光谱(RS)均属于分子振 动光谱，红外光谱和拉曼光谱的区别在于信号 产生的方式不同。红外光谱类似于紫外-可见光 谱，是以吸收的方式得到的，而拉曼光谱则是 一种散射技术。 拉曼光谱以激光作为样品的激发光源，其 频率位于可见区（Vis）和近红外区（NIR）。 红外光谱(IR)与核磁共振波谱（NMR）、 质谱（MS）及色谱（GC、HPLC）一起是现 代有机分析（结构、微区和表面分析）必不可 少的分析工具。
1
光学光谱区 optical spectral region
远紫外(FUV- far ultraviolet) 10～200nm 真空紫外(VUV-vacuum ultraviolet) 紫外(UV- ultraviolet) 200～430nm 可见(Vis-visible) 430～750 nm(0.75m) 近红外(NIR-near infrared) 0.75～2.5m 中红外(MIR-middle infrared) 2.5～25m 远红外(FIR-far infrared) 25～300m
15
7
红外光谱法回顾小结（2）
一个分子产生红外吸收峰与否，除了有偶极矩 的变化外，还与分子的对称类型有关： 中心对称分子的全对称振动（偶极矩变化 为零），非红外活性（infrared inactive）; 中心对称分子的非全对称振动（伴随瞬时 偶极矩变化），具有红外活性（infrared active）。 (例)
8
红外光谱法回顾小结（3）
14
红外展望
红外光谱(IR)和拉曼光谱(RS)均属于分子振 动光谱，红外光谱和拉曼光谱的区别在于信号 产生的方式不同。红外光谱类似于紫外-可见光 谱，是以吸收的方式得到的，而拉曼光谱则是 一种散射技术。 拉曼光谱以激光作为样品的激发光源，其 频率位于可见区（Vis）和近红外区（NIR）。 红外光谱(IR)与核磁共振波谱（NMR）、 质谱（MS）及色谱（GC、HPLC）一起是现 代有机分析（结构、微区和表面分析）必不可 少的分析工具。
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光学光谱区 optical spectral region
远紫外(FUV- far ultraviolet) 10～200nm 真空紫外(VUV-vacuum ultraviolet) 紫外(UV- ultraviolet) 200～430nm 可见(Vis-visible) 430～750 nm(0.75m) 近红外(NIR-near infrared) 0.75～2.5m 中红外(MIR-middle infrared) 2.5～25m 远红外(FIR-far infrared) 25～300m
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红外光谱法回顾小结（2）
一个分子产生红外吸收峰与否，除了有偶极矩 的变化外，还与分子的对称类型有关： 中心对称分子的全对称振动（偶极矩变化 为零），非红外活性（infrared inactive）; 中心对称分子的非全对称振动（伴随瞬时 偶极矩变化），具有红外活性（infrared active）。 (例)
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红外光谱法回顾小结（3）
紫外光谱法(UV)基本原理和应用
（2）B带和E带 ： 芳香族化合物的π→π*跃迁，在光谱学上称 为B带（benzenoid band，苯型谱带）和E带（ethylenic band， 乙烯型谱带），是芳香族化合物的特征吸收。所谓E带指在封闭 的共轭的体系中（如芳环），因π→π*跃迁所产生的较强或强的 吸收谱带，E带又分为E1和E2带，两者的强度不同，E1带的摩尔 吸光系数ε大于104 (lgε>4)，吸收出现在184nm；而E2带的摩尔吸 光系数ε约为103，吸收峰在204nm。两种跃迁均为允许跃迁。B 带指在共轭的封闭体系（芳烃）中，由π→π*跃迁产生的强度较 弱的吸收谱带，苯B带的摩尔吸光系数ε约为200，吸收峰出现在 230～270nm之间，中心在256nm,在非极性溶剂中芳烃的B带为 一具有精细结构的宽峰，但在极性溶剂中精细结构消失。当苯环 上有发色基团取代并和苯环共轭时，E带和B带均发生红移，此 时的E2带又称为K带。（详见教材P21-22）
λmax＝184nm(εmax =47000) λmax＝204nm(εmax =7400) λmax＝256nm(εmax =200)
（3）R带： 指连有杂原子的不饱和化合物（如羰基、碳氮 双键等）中杂原子上的n电子跃迁到π*轨道，这种跃迁在光 谱学上称为R带（取自德文：基团型，radikalartig），跃迁 所需能量比n→σ*的小，一般在近紫外或可见光区有吸收， 其特点是在270～350nm之间，ε值较小，通常在100以内， 为弱带，该跃迁为禁阻跃迁。随着溶剂极性的增加，吸收波
二、紫外光谱表示法
紫外光谱图是由 横坐标、纵坐标 和吸收曲线组成 的。
对甲苯乙酮的紫外光谱图
横坐标表示吸收光的波长，用nm（纳米）为单位。 纵坐标表示吸收光的吸收强度，可以用A(吸光度)、T(透射比 或透光率或透过率)、1-T(吸收率)、(吸收系数) 中的任何一 个来表示。
真空紫外光谱测量技术
入射狭缝 准直镜
准直镜
f
棱镜
物镜
出射狭缝 焦面
物镜
f
入射狭缝
光栅
出射狭缝
其中最主要的分光原件为棱镜和光栅。
1）棱镜（Prism）：
棱镜的色散作用是基于构成棱镜的光学材料对不同 波长的光具有不同的折射率。波长大的折射率小，波长 小的折射率大。
b Cornu棱镜
（左旋+右旋----消除双像）
Littrow棱镜
光片滤除。
光栅常数
透光缝宽度 a
b a
不透光缝宽度 b
d
光栅常数:
d a b
光栅常数与光栅单位长度
的刻痕数N的关系
f
d ab 1
N
衍射角相同的光线，会聚 在接收屏的相同位置上。
高阶次光与滤光片的使用
3）狭缝（Slit）
构成：狭缝是两片经过精密加工、具有锐利边缘的金属
组成。两片金属处于相同平面上且相互平行。
在射线作用下，有些物质会发生电离，产生俘获电子，并将部分能量储存起 来。陶器烧制时能达到800℃以上的高温，其中的俘获电子全部归位。当成 品陶器投入使用或埋藏于地下后，又会在射线（来自自然界的γ射线）的辐 射作用下，重新获得俘获电子。俘获电子的累积数目与陶器烧制后所经历的 时间成正比，通过测定这些俘获电子的数目就可确定陶器样品的年代。
光子能量与波长、波数换算
Eh
hc
h6.6261034 J.s4.1361015eV.s
(nm)1239 .8
E(ev)
1
3eV 413.3nm2419.55mm1
静态光谱
吸收光谱 反射光谱 荧光光谱 激发光谱 光声光谱 热释光光谱 圆二色光谱
真空紫外(VUV)光谱
纳米ZnO紫外激光材料
国际前沿的新热点 极强的商业背景
1997, Science ”Will UV Lasers Beat the Blues”, 日本,香港 1998, PRL(Cao H.), 纳米份体中观察到 UV激光 1999, 在美国召开首届国际ZnO专题会 2001, Science等报导: 纳米线,带,棒 极强的自组装特性
薄膜发光lasing下图美国wakeforest大学测试结果zno单晶与薄膜ustc的时间分辨光谱电压的光谱响应纳米结构zno薄膜的紫外发光随激发密度的增加超线性增长绿带发射呈亚线性增长并趋于饱和激光泵浦下可产生紫外激光
真空紫外(VUV)光谱
在发光材料中的应用
施朝淑
中国科学技术大学物理系 国家同步辐射实验室
100
不同温度下CeF3晶体发光的激发谱
10
结果表明： 290nm中心-→340nm中心, Ce3+→ 受缺陷干扰的Ce3+ 的能量传递
1 0 50 100 150 200
Deacy Time (ns)
CeF3晶体发光(340nm)的衰减曲线(T=350K)
PWO在4-150eV的激发谱
(400nm发射)
(缩短5个量级),具有‘反常’特点(已被否定)
现研究的纳米材料: (1) 紫外激光: ZnO薄膜, ZnO颗粒(即其掺杂） (2)高效红光:Y2O3:Eu, Y2SiO5:Eu, Gd2SiO5:Eu (3)高效快闪烁体: Y2SiO5:Ce, Gd2SiO5:Ce
(降低生成温度,熔点 1600C , 2000C)
Several special structure of ZnO: (a)nanobelt, (b)tetrapod-like crystals, (c)nanorods and (d)nanowires
实例解析——紫外可见分光光度法(UV-VIS)
紫外可见分光光度法实例解析一、原理分析UV-VIS依据电子跃迁光谱，通常分子轨道基态外层电子处在，当分子外层吸收紫外或者可见辐射后，从基态向激发态跃迁。
其中紫外光谱：200~400nm，可见400~780nm。
其定性依据是不同物质对不同波长吸光度不同，定量依据是朗伯比尔定律A= εbc 吸光度分子二、适用范围一般适用于有机物，尤其是含有发色光能团、大共轭体系如含有苯环的有机物的测定三、特点：灵敏度高、选择性好、准确度好、通用性强、操作简单、价格低廉缺点：远不如红外光谱好，很多化合物在紫外没有吸收或者吸收很弱，而且紫外光谱特征性不强。
可以用来检验一些具有大的共轭体系或者发色官能团，并作为其他方法的补充。
四、仪器组成：光源——单色器——狭缝——样品池——检测器五、准备工作实验开始前查相关文献确定显色剂，显色剂：将待测组分形成有色化合物反应类型：络合反应氧化还原反应取代反应缩合反应显色剂选择条件：(1)灵敏度(2)选择性(3)生色物质稳定(4)组成恒定(5)显色剂在测定波长处无明显吸收，有色化合物与显色剂颜色对比大六、实验仪器前期设定：由待测物质查阅相关文献，确定使用可见区还是紫外区，确定光源钨丝或者氢、氘。
由待测物质确定样品池采用紫外区的石英池或者可见区的玻璃池检测器选用光电倍增管达到最佳检测效果七、配置标准检测液、显色剂溶液、参比溶液、标准溶液标准溶液：由分析纯的待测物质配置而成的溶液参比溶液：若仅待测组分和显色剂反应产物有吸收，其他试剂无吸收，用水做参比若显色剂和其他试剂略有吸收，试液本身无吸收，用“试剂空白”（不加试样溶液）参比若待测试液有吸收，而显色剂无吸收，则用“试样空白”（不加显色剂）做参比一般都选用试剂空白，即八、样品前处理，制成相应的溶液，如果其中有干扰离子，则加入掩蔽剂进行掩蔽或者采用化学方法分离出干扰离子九、实验条件确定：(1)最大吸收波长确定取1ml的标准溶液，1ml显色剂配制成溶液，稀释、定容、差文献确定谱线大致范围，多次测定，选择有最大吸收时的波长定为最大吸收波长，并且和标线对比，确定其误差是否在允许范围内，适当控制吸光度在最适范围(2)显色剂用量确定分别取1ml标准液，不同体积显色剂配成溶液，稀释、定容、多次测定得到吸光度-显色剂用量曲线，选择使得曲线平缓的最低用量再增加0.5ml为最佳显色剂用量（设为a ml）(3)显色温度确定取分别取1ml标准液、和a ml的显色显色液，稀释定容，测量在相同时间，不同温度下的吸光度显色时间曲线，得到最适温度T0(4)显色时间的确定分别取1ml标准液、和a ml的显色显色液，稀释定容，恒温T0测量，分在测量得到吸光度-显色时间曲线。
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Fig. 2 Emission spectra of CeF3 at low temperature (33-230K) with 365nm excitation.
25000
不 温度下CeF 3晶 体 光 激 发 同 发 的 谱
em=290nm,5K em=340nm,5K em=340nm,360K em=290nm,360K
30
133k,29.6ns 79K,27.6ns 187k,30.1ns 295k,30.5ns
241K
10000
30 79K,29.8ns 187K,26.5ns 25 133K,27.0ns 295K,25.5ns 241K,26.9ns
25
187K
Intensity (a.u.)
600 500
(缩短5个量级),具有‘反常’特点(已被否定)
现研究的纳米材料: (1) 紫外激光: ZnO薄膜, ZnO颗粒(即其掺杂） (2)高效红光:Y2O3:Eu, Y2SiO5:Eu, Gd2SiO5:Eu (3)高效快闪烁体: Y2SiO5:Ce, Gd2SiO5:Ce
(降低生成温度,熔点 1600C , 2000C)
Intensity(arb. units)
Several special structure of ZnO: (a)nanobelt, (b)tetrapod-like crystals, (c)nanorods and (d)nanowires
(a)
(b)
Two different models of light amplification for (a)random system. and (b)order system.
296 K
T=296K
100 422 80
200
200
160
100
180
398 443
Intensity (a.u.)
425
120
60
187 K
Intensity (a.u.)
80
160 140
80
398
458
40
20
187K 80K 133K
40
0
Intensity (a.u.)
120 100 80 60 40 20
Intensity (a.u.)
20 50
100
150
200
250
300
8000
20
295K 241K 187K
400 300 200 100
T(K)
133K
6000
50
100
150
200
250
300
T (K)
79K
133K 79K
4000
2000
0
0
100
200
300
400
500
0
100
200
300
60
360
390
420
450
480
510
296K
0 360 390 420 450 480 510
80 K
40
Wavelength (nm)
Wavelength (nm)
133 K
20
0 350 400 450 500 550 600
0 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600
PWO发光 的 强温度猝灭(三个量级)
The temperature dependence of luminescence intensity at 430nm and 510nm excited by 82nm SR, the dash lines are fitting curves of the two components of blueband.
20 10 0 250
151K
230K
300 350 400 450 500 550
450 500 550 600
Wavelength (nm)
Wavelength (nm)
Fig. 1 Emission spectra of CeF3 crystal under VUV excitation at 6K (a) and 454K (b).
(b)
(k)
EXAFS
(a)
0
2
4
6
8
K(A )
-1
10
12
14
16
(a) Pb-O 配位层EXAFS 函数 (b) W-O 配位层EXAFS函数 点线：实验结果；实线：拟合结果
N Pb-O W-O 7.6 4.5
A R( )
2 (A )
2
2.60 1.79
0.0162 0.0018
Wavelength (nm)
Wavelength (nm)
单晶
微晶
VUV（178 nm）激发下LSO:Ce发光的温度依赖 （随温度升高，略有增强）。
1000
Decay time (ns)
40
14000
295K
Decay time (ns)
241k,32.4ns
35
900 800 700
35
12000
100
不同温度下CeF3晶体发光的激发谱
10
结果表明： 290nm中心-→340nm中心, Ce3+→ 受缺陷干扰的Ce3+ 的能量传递
1 0 50 100 150 200
Deacy Time (ns)
CeF3晶体发光(340nm)的衰减曲线(T=350K)
PWO在4-150eV的激发谱
(400nm发射)
Intensity (a.u.)
0.06
170
0.04
132
364
0.02
296 264
0.00 120 150 180 210 240 270 300 330 360
Wavelength (nm)
LSO:CeLeabharlann 光的激发谱UV区有温度猝灭，VUV区无温度猝灭
120
120
Intensity (a.u.)
Intensity(arb. units)
290nm 380nm
Intensity (arb. units)
300 175
0
100
200
300
115 71 7.8
Temperature(K)
Fig.2 Integrated intensities of 290 and 380 nm emission peaks at different temperatures
纳米ZnO紫外激光材料
国际前沿的新热点 极强的商业背景
1997, Science ”Will UV Lasers Beat the Blues”, 日本,香港 1998, PRL(Cao H.), 纳米份体中观察到 UV激光 1999, 在美国召开首届国际ZnO专题会 2001, Science等报导: 纳米线,带,棒 极强的自组装特性
400
500
600
Time (ns)
Time (ns)
单晶
微晶
VUV（178nm）激发下LSO:Ce发光衰减的温度依赖
CB
5d
ET 5d
VUV
UV
398 422
443 nm
4f Ce-I
4f Ce-II
VB
VUV和UV激发下发光过程的示意图
VUV激发——基质激发 + 载流子传输 + 发射
UV激发 ——发光中心直接激发 + 发射
Emission spectra of Ce3+ in the GSO:Ce under excitation with 189nm above RT: a)372K, b)453K
0.10
0.08
Em=426nm single crystal 296K Em=432nm single crystal 80K Em=436nm powder 296K Em=436nm powder 80K
拟合结果
PbWO4发光中心 的 观点：
• 蓝带 （430nm带），WO42-, Pb2+, 束缚激子
• 绿带 （520nm带），“WO3+F”，“WO42-+Oi” • 红带 （610nm带），VO， Pb3+
“WO42-+Oi”绿光中心的主要依据：
实验
（发射光谱）
理论
（能隙计算）
微结构
（EXAFS）
工作原理
闪烁体特性
•发光机理
——— BaF2快发光的起源 ———CeF3发光中的能量损失通道
———PWO的发光中心与动力学特性
———GSO:Ce, LSO:Ce中的能量传递
70
33K
60 50 40 30
(b) 454K
Intensity (a.u.)
Intensity (a.u.)
77K
(a) 6K
Powder!
ZnO薄膜的微观结构
六角形结构(nm) 晶面构成谐振腔
Lasing
直流溅射法制备ZnO薄膜的AFM图
ZnO薄膜发光
35
100
Intensity (a.u.)
404nm
30
Intensity (a.u.)
80 60 40 20 0 350 390nm (a) X8 400
(c) X1 523nm 395nm (b) X6 523nm