光谱检测技术.

2、傅里叶变换红外光谱仪结构框图
干涉仪 样品室 检测器 显示器 光源 计算机 绘图仪
干涉图
FTS
光谱图
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3、红外光谱仪主要部件
(1) 光源 能斯特灯：发光强度大；寿命0.5-1年； 硅碳棒：不需预热；两端需用水冷却； (2) 单色器
光栅；傅立叶变换红外光谱仪不需要分光；
(3) 检测器 傅立叶变换红外光谱仪采用热释电(TGS)和碲镉汞(MCT) 检测器；
样品室放置各种类型的吸收池（比色皿） 和相应的池架附件。吸收池主要有石英池和玻 璃池两种。在紫外区须采用石英池，可见区一 般用玻璃池。（紫外高透过率的光学塑料也可 以）
4.检测器
利用光电效应将透过吸收池的光信号变成 可测的电信号，常用的有光电池、光电管或光
电倍增管、CCD。
5. 结果显示记录系统
检流计、数字显示、微机进行仪器自动控 制和结果处理
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光源
（荧光分析仪器基本部件示意图）
第一单色器 或滤光片
激发
记录仪 荧光 第二单色器 或滤光片
样品池
测定原理：由光源发射的光经第一单色器得到所需的激发光波长， 通过样品池后，一部分光能被荧光物质所吸收，荧光物质被激发 后，发射荧光。为了消除入射光和散射光的影响，荧光的测量通 常在与激发光成直角的方向上进行。为消除可能共存的其它光线 的干扰，如由激发所产生的反射光、Raman光以及为将溶液中杂 质滤去，以获得所需的荧光，在样品池和检测器之间设置了第二 单色器。荧光作用于检测器上，得到响应的电信号。
按作用物分:
分子光谱分析、原子光谱分析
按能级跃迁方向： 吸收光谱分析、发射光谱分析 按波长不同分：
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红外、可见光、紫外光谱法等
光谱产生条件：满足能级方程
内转换
S
2
振动弛豫 内转换 系间窜越
T1 T2
S1
能 量
吸 收
S0
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发 射 荧 光
外转换
发 射 磷 振动弛豫 光
l1
l2
l 2
发射谱
固定激发波长,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。
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产生发射光谱的必要条件：
激发波长一定要小于发射波长
荧光发射光谱 荧光激发光谱 磷光光谱
200
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260 320 380 440 500 560 室温下菲的乙醇溶液荧（磷）光光谱
620
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二、光谱应用之发射光谱
分子发光分析包括荧光、磷光、化学发光、生物发光和 散射光谱等。
荧光、磷光是辐射跃迁的一种，是物质从激发态 失活到多重性相同的低能状态时所释放的辐射。
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源自文库
主要光谱参量
吸收谱 化合物的吸收光强与入射光波长的关系曲线 。 激发谱
固定发射波长，扫描出的化合物的发射光强(荧光/ 磷光) 与入射光波长的关系曲线。
发射光谱应用误差因素
内滤光作用：溶液中含有能吸收激发光或荧光物质 发射的荧光，导致光谱强度降低； 自吸收现象：化合物的荧光发射光谱的短波长端与 其吸收光谱的长波长端重叠，产生自吸收； 溶剂对荧光的影响：如果溶剂和荧光物质形成了化合物 ，或溶剂使荧光物质的电离状态改变，则荧光峰位和强 度都会发生较大的变化； 温度对荧光强度的影响：温度上升使荧光强度下降；
3. 试剂参比液：如果显色剂或其他试剂略有吸收，可用不含待 测组分的试剂溶液作参比溶液。
4. 平等操作参比液：用不含待测组分的溶液，在相同条件下与 待测试样同时进行处理，此为平行操作参比溶液。
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红外吸收光谱法：
1、仪器类型与结构
两种类型：色散型 干涉型（傅立叶变换红外光谱仪）
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光学分析法：基于物质光学性质 (电磁辐射或物质与辐射作用 )而 建立起来的分析方法称之。 非光谱 分析法 光谱分 析法 改变电磁波的传播方向、速度等物理性质进行分析 的方法，内部能级不变化,仅电磁辐射性质改变。 在光(或能量)作用下，通过测定物质产生(发射、 吸收或散射)光的波长和强度来进行定性、定量分 析的方法。
光谱分析技术
光谱分析技术
基础概述
光谱应用介绍
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一、光谱基础概述
单色光、复合光 （1）单色光：具有单一波长（或频率）的光称为单色光。 （2）复合光：由不同波长的光组合而成的光称为复合光。 单色光很难从光源获得，多数光源如太阳、白炽灯和氢灯等发出 的光都是复合光，通过适当的手段可以从复合光中获得单色光。
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测量条件的选择
选择适当的波长：干扰最小，吸收较大
的原则
控制适当的吸光度范围：A=0.2~0.8，
T=20%~65%
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参比溶液（空白溶液）的选择 用于调节100%T，若选择不适当，对测量读数的影响较大。 主要是消除溶液中其他组分对光的吸收等带来的影响。 1. 溶剂参比液：当试液、试剂、显色剂均无色时，用溶剂(通 常是蒸馏水、去离子水)作参比液； 2. 试样参比液：如果试样中的其他组分也有吸收， 但不与显色 剂反应，则当显色剂无吸收时，可用试样溶液作参比溶液。
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2.单色器
作用：将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出 一任波长单色光。 ①入射狭缝：光源的光由此进入单色器； ②准光装置：透镜或反射镜使入射光成为平行光束； ③色散元件：将复合光分解成单色光；棱镜或光栅； ④聚焦装置：透镜或凹 面反射镜，将分光后所
得单色光聚焦至出射狭
缝； ⑤出射狭缝。
l3
二、光谱应用之吸收光谱
朗伯比尔定律：当光强恒定的单色光通过稀溶液时，溶液中的吸 光物质会对该特定波长的光信号进行吸收，从而导致入射光发生
衰减，衰减后的信号即带有被测物质相关信息，用公式表示为：
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存在 散射
被测物 质浓度 过大 存在光 化学现 象
背离定律
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紫外---可见吸收光谱法：
光源 单色器 吸收池 检测器
显示系统
0.5 75
光源 单色器 吸收池 检测器 显示
光源
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吸收池
单色器
检测器
显示系统
1. 光源
作用--提供入射光 在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具 有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。
可见光区：钨灯、卤钨灯作 为光源，其辐射波长范围在 320～2500 nm。 紫外区：氢、氘灯，发射 200～375 nm的连续光谱。
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480、880色散元件
480、880采用凹面光栅分光，省去了准直透镜和会聚透镜，分光理论公式：
d sin sin 0 jl
j 0, 1, 2, 3
θ与θ0在法线同侧时，上式取+号 θ与θ0在法线异侧时，上式取-号
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3.样品室