光谱分析ppt课件
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《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
光谱分析法概论(共76张PPT)全
(1) 简并：振动形式不同，但振动频率相同，产生简并。
(2) 红外非活性振动：振动过程中分子偶极矩不发生变化。
（或说偶极矩变化为0），正负电荷重心重合 r = 0 因为µ= q·r = 0 ，Δµ= 0；红外线是个交替磁场，若
Δµ= 0，则不产生吸收。
(3) 仪器分辨率太弱。 (4) 峰太弱。
☆产生红外光谱两个必要条件：
苯环和发色团相连，使E2和B带均长移, ε大 E2，K 带合并，有的就称为K带
基本原理和基本概念
苯的乙醇溶液
基本原理和基本概念 (四)影响因素 溶剂效应 ① n→π* 极性 短移 π→π* 极性 长移 ②影响吸收强度
③影响精细结构：苯在乙醇中（极性） 精细结构消失
基本原理和基本概念
基本原理和基本概念
3080-3030 cm-1 re 平衡位置原子间距离 差频峰： ν1-ν2 亚甲基的伸缩振动形式示意图
即：不对称分子，Δµ大
质谱法
确定分子的原子组成、相对分子质量、分子
式和分子结构。经常与UV、IR及NMR等配合 运用。
光学分析仪器的基本组成
紫外光谱 Ultraviolet absorption spectra
3. n→π* :含有杂原子的不饱和基团，近紫外区， ε很小 例如：-C=O: ,-C≡N:
4. n→σ* :远紫外区，含有杂原子的饱和基团， 例如：-OH,-NH2,-X,-S
σ→σ*> n→σ*≥π→π*> n→π*
基本原理和基本概念
（二）紫外光谱中常用术语
生色团 — 结构中有π→π*或 n→π*的基团，
50 ~ 500 µm 远红外(far-infrared)
红外光区的划分与跃迁类型
注意波数和波长的换算关系
(2) 红外非活性振动：振动过程中分子偶极矩不发生变化。
（或说偶极矩变化为0），正负电荷重心重合 r = 0 因为µ= q·r = 0 ，Δµ= 0；红外线是个交替磁场，若
Δµ= 0，则不产生吸收。
(3) 仪器分辨率太弱。 (4) 峰太弱。
☆产生红外光谱两个必要条件：
苯环和发色团相连，使E2和B带均长移, ε大 E2，K 带合并，有的就称为K带
基本原理和基本概念
苯的乙醇溶液
基本原理和基本概念 (四)影响因素 溶剂效应 ① n→π* 极性 短移 π→π* 极性 长移 ②影响吸收强度
③影响精细结构：苯在乙醇中（极性） 精细结构消失
基本原理和基本概念
基本原理和基本概念
3080-3030 cm-1 re 平衡位置原子间距离 差频峰： ν1-ν2 亚甲基的伸缩振动形式示意图
即：不对称分子，Δµ大
质谱法
确定分子的原子组成、相对分子质量、分子
式和分子结构。经常与UV、IR及NMR等配合 运用。
光学分析仪器的基本组成
紫外光谱 Ultraviolet absorption spectra
3. n→π* :含有杂原子的不饱和基团，近紫外区， ε很小 例如：-C=O: ,-C≡N:
4. n→σ* :远紫外区，含有杂原子的饱和基团， 例如：-OH,-NH2,-X,-S
σ→σ*> n→σ*≥π→π*> n→π*
基本原理和基本概念
（二）紫外光谱中常用术语
生色团 — 结构中有π→π*或 n→π*的基团，
50 ~ 500 µm 远红外(far-infrared)
红外光区的划分与跃迁类型
注意波数和波长的换算关系
【2024版】拉曼光谱分析法--ppt课件
优 滤光片组
检测系统
Nd-YAG激光光源
点 ➢ 荧光背景出现机会小
➢ 分辨率高 ➢ 波数精度和重现性好 ➢扫描快，操作方便 ➢近红外光的特性（光纤维中传递性能好、可穿透生物组织）
PPT课件
29
✓近红 外激光 光源
Nd-YAG激光器代替可见光激光器； 产生1.064μm近红外激发光，比可见光 长约1倍，影响信噪比，FT技术克服； 激发光能量低于荧光所需阈值。
e
e
e
e
温度升高 概率大！
3振 电
2动 子
1 0
能 级
基 态
e e
Rayleigh 散射 PPT课件
Raman 散射 8
2、 拉曼光谱图
CCl4的散射光谱
Rayleigh scattering
Stocks lines
anti-Stockes lines
PPT课Δ件ν/cm-1
9
CCl4的拉曼光谱
适用于分子结构分析
PPT课件
11
3、拉曼光谱与分子极化率的关系 拉曼活性取决于振动中极化率是否变化。
若分子在电场E（光波的电磁场）中，产生诱导偶极距μ
μ ＝ αE α为极化率
反映了分子中电子云 变形的难易程度
分子极化率是诱导偶极矩与外电场的强度之比
分子中两原子距离最大时，α也最大
拉曼散射强度与极化率成正比例关系
➢干涉滤光片组，由折射率高低不同 的多层材料交替组合而成。
✓检测器
➢室温下的铟鎵砷检测器 ➢液氮冷却的锗检测器
PPT课件
31
三、激光显微拉曼光谱仪
使入射激光通过显微镜聚焦到试样的微小部位 （直径小至5 μm ），可精确获取所照射部位的拉 曼光谱图。 ➢ 共焦显微激光拉曼光谱仪（使用CCD检测器）： 显微镜的物镜和目镜的焦点重合于一点，排除了非 焦点处组分对成像的影响，可显示微区的不同深度 和三维结构信息。 ➢ 激光拉曼光纤探针：光导纤维传感技术与显微镜 耦合而成，可对远距离、特殊环境中试样的拉曼散 射进行原位遥感探测。
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 )；
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）。
紫外可见吸收光谱分析课件PPT
紫外可见吸收光谱分析课件
目录
• 引言 • 基础知识 • 紫外可见吸收光谱分析原理 • 实验技术 • 应用实例 • 展望与未来发展
01
引言
课程目标
掌握紫外可见吸收光谱的基本原理和应用 学会使用紫外可见分光光度计进行实验操作 了解光谱分析在各个领域的应用和前景
课程大纲
第一章紫外可见Βιβλιοθήκη 收光谱的基本原理化学计量学
紫外可见吸收光谱在化学计量学中用于多元校正和模型构建，提高分析的准确 性和可靠性。
在生物学研究中的应用
生物分子相互作用
利用紫外可见吸收光谱可以研究生物分子之间的相互作用和结合 方式。
蛋白质结构分析
通过对蛋白质的紫外光谱进行分析，可以推断蛋白质的二级结构。
生物活性物质检测
紫外可见吸收光谱用于检测生物活性物质，如维生素、氨基酸等。
定量分析
通过测量物质在特定波长下的吸光度，可以计算 物质的浓度或含量。
吸收光谱的应用
01
有机化合物的鉴定
02
金属离子的测定
03
生物大分子的研究
通过比较已知化合物的吸收光谱， 可以鉴定未知有机化合物的结构。
通过测量金属离子在特定波长下 的吸光度，可以测定金属离子的 浓度。
通过分析生物大分子在紫外可见 区的吸收光谱，可以研究其结构 和功能。
第二章
紫外可见分光光度计的原理及使用方法
第三章
实验操作及数据分析
第四章
光谱分析的应用及前景
02
基础知识
光的性质
01
02
03
光的波动性
光是一种电磁波，具有波 动性质，包括振幅、频率 和波长等特征。
光的粒子性
光同时具有粒子性质，光 子是光的能量单位，可以 与物质发生相互作用。
目录
• 引言 • 基础知识 • 紫外可见吸收光谱分析原理 • 实验技术 • 应用实例 • 展望与未来发展
01
引言
课程目标
掌握紫外可见吸收光谱的基本原理和应用 学会使用紫外可见分光光度计进行实验操作 了解光谱分析在各个领域的应用和前景
课程大纲
第一章紫外可见Βιβλιοθήκη 收光谱的基本原理化学计量学
紫外可见吸收光谱在化学计量学中用于多元校正和模型构建，提高分析的准确 性和可靠性。
在生物学研究中的应用
生物分子相互作用
利用紫外可见吸收光谱可以研究生物分子之间的相互作用和结合 方式。
蛋白质结构分析
通过对蛋白质的紫外光谱进行分析，可以推断蛋白质的二级结构。
生物活性物质检测
紫外可见吸收光谱用于检测生物活性物质，如维生素、氨基酸等。
定量分析
通过测量物质在特定波长下的吸光度，可以计算 物质的浓度或含量。
吸收光谱的应用
01
有机化合物的鉴定
02
金属离子的测定
03
生物大分子的研究
通过比较已知化合物的吸收光谱， 可以鉴定未知有机化合物的结构。
通过测量金属离子在特定波长下 的吸光度，可以测定金属离子的 浓度。
通过分析生物大分子在紫外可见 区的吸收光谱，可以研究其结构 和功能。
第二章
紫外可见分光光度计的原理及使用方法
第三章
实验操作及数据分析
第四章
光谱分析的应用及前景
02
基础知识
光的性质
01
02
03
光的波动性
光是一种电磁波，具有波 动性质，包括振幅、频率 和波长等特征。
光的粒子性
光同时具有粒子性质，光 子是光的能量单位，可以 与物质发生相互作用。
LED光谱特性分析ppt课件
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
光纤介绍
❖ 在光纤的数值孔径范围 ❖ 光纤光学设计 内的光线将被反射并通 过光纤传播
❖ 数值孔径大小由制造光 纤的纤芯和包层材料决 定
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
实验内容
❖ 测量LED 光谱管 Na灯 Hg灯 LD 的谱线 ❖ 与标准谱比对，记录实验所测谱线 ❖ 分析LED白光与单色光的谱线区别 ❖ 了解光电器件的光谱特性
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
实验原理
❖ 光谱(Spectrum)，全称为光学频谱，是复色 光通过色散系统（如光栅、棱镜）进行分光 后，依照光的波长（或频率）的大小顺次排 列形成的图案。
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000
0
wavelength
intensity
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000
光谱分析简介PPT课件
第5页/共28页
热能、电能
基态元素M
E
激发态M*
特征辐射
第6页/共28页
1、摄谱仪
第7页/共28页
2. 光电直读等离子体发射光谱仪
光电直读是利用光电法直接获得光谱线的强度 两种类型：多道固定狭缝式和单道扫描式；
第8页/共28页
3. 全谱直读等离子体光谱仪
采用CCD阵列检测器，可同时检测165～800nm波长 范围内出现的全部谱线；
Sn
检出限(DL)
<0.03
<0.00 <0.3 <2. <0.00
ng/ml
3
01
精密度(RSD)
1.0%
线性范围
3个数量级
第26页/共28页
祝同学们学业有成！
第27页/共28页
感谢您的观看。
第28页/共28页
原子荧光为光致发光，二次发光，激发光源停止时，再发射过程立即停 止。
完全具有自主知识产权的分析仪器产业。
第23页/共28页
在自然界，砷元素可以以许多不同形态的化合物存在，在空气、土壤、 沉积物和水中发现的主要砷化物有As2O3或亚砷酸盐(As Ⅲ)、砷酸盐(As Ⅴ)、一甲基砷酸(MMA)和二甲基砷酸(DMA)，在海产品中则主要以砷甜菜 碱(AsB)和砷胆碱(AsC)形式存在。另外，还有其他更复杂的砷化合物，例 如砷糖(Arsenosugars)、砷脂类化合物等。
第21页/共28页
应用
应用广泛的微量金属元素的首选测定方法(非金属元素可 采用间接法测量)。
(1)头发中微量元素的测定—微量元素与健康关系； (2)水中微量元素的测定—环境中重金属污染分布规律； (3)水果、蔬菜中微量元 素的测定； (4) 矿物、合金及各种材 料中微量元素的测定； (5) 各种生物试样中微量 元素的测定。
热能、电能
基态元素M
E
激发态M*
特征辐射
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1、摄谱仪
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2. 光电直读等离子体发射光谱仪
光电直读是利用光电法直接获得光谱线的强度 两种类型：多道固定狭缝式和单道扫描式；
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3. 全谱直读等离子体光谱仪
采用CCD阵列检测器，可同时检测165～800nm波长 范围内出现的全部谱线；
Sn
检出限(DL)
<0.03
<0.00 <0.3 <2. <0.00
ng/ml
3
01
精密度(RSD)
1.0%
线性范围
3个数量级
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祝同学们学业有成！
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原子荧光为光致发光，二次发光，激发光源停止时，再发射过程立即停 止。
完全具有自主知识产权的分析仪器产业。
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在自然界，砷元素可以以许多不同形态的化合物存在，在空气、土壤、 沉积物和水中发现的主要砷化物有As2O3或亚砷酸盐(As Ⅲ)、砷酸盐(As Ⅴ)、一甲基砷酸(MMA)和二甲基砷酸(DMA)，在海产品中则主要以砷甜菜 碱(AsB)和砷胆碱(AsC)形式存在。另外，还有其他更复杂的砷化合物，例 如砷糖(Arsenosugars)、砷脂类化合物等。
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应用
应用广泛的微量金属元素的首选测定方法(非金属元素可 采用间接法测量)。
(1)头发中微量元素的测定—微量元素与健康关系； (2)水中微量元素的测定—环境中重金属污染分布规律； (3)水果、蔬菜中微量元 素的测定； (4) 矿物、合金及各种材 料中微量元素的测定； (5) 各种生物试样中微量 元素的测定。
《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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第一节 光谱分析技术基础理论与分类
吸收光谱（absorption spectrum） 物质对不同波
长光的吸收程度不同而产生的光谱。
发射光谱 由物质分子或原子吸收了外来的能
量后发生分子或原子间的能级跃迁而产生的光 谱。
.
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
185~375
发光强度比氢灯高3～5倍
254~734
用于紫外或荧光分析仪
.
➢ 单色器（Monochromator）：是将来自光源的复合光分解为 单色光并分离出所需波段光束的装置。
入射狭缝：限制杂散光进入； 色散元件：将复合光分解为 单色光，有棱镜和光栅两种； 准直镜：将来自色散元件的 平行光束聚集在出射狭缝上； 出射狭缝：将固定波长范围 的光射出单色器，可以限制 通带宽度。
微型吸收池（Microdrill absorption cell） ：“光程/体积 比”提高了近10倍。
多光路吸收池（Multipie-path absorption cell）：在吸收 池壁上装有反射镜，使光线在溶液中经多次反射后才离开 吸收池，大大增加了有效光程，提高了测定的灵敏度。
.
➢ 检测器：把光信号转换为电信号的装置。
对检测器的要求： 1.产生的电信号与照射到它上面的光强有恒定的函数关系； 2.波长响应范围大； 3.灵敏度高； 4.响应速度快，一般要求小于10-8s； 5.产生的电信号易于检测、放大，噪声低。
.
检测器工作原理
光照射在某些金属表面，会有光电子从金属表面逸出， 这种光电效应称为外光电效应。利用外光电效应可以制 成光电管和光电倍增管。
➢ 常用的光源有热辐射灯（钨灯、卤钨灯等），气体 放电灯（氢灯、氘灯及氙灯等），金属弧灯（各种 汞灯）等。
.
几种常见光源比较
光源 钨灯
卤钨灯
氢灯 氘灯 汞灯
波长范围(nm)
特点
320~2500 320~2500 185~375
钨丝易蒸发，寿命短。用于可 见光区
加入卤素使用寿命延长，稳定 性好
用于紫外区
hE2E0
E0
EE2E0 .
hhc
☺ 朗伯-比尔定律：
T I 10kbc I0
Alg TlgI lgI0lg1kbc I0 I T
I0
I
I0：入射光强度
C:溶液浓度
b:液层厚度
I:透射光强度
T:透光度
A:吸光度
k:吸光系数
b .
☺ 发射光谱:物质所发射的光 被光谱仪器分解而成的光 谱。
☺ 发射光谱分析方法就是根 据每种元素特有的线光谱 来识别或检查各种元素。
.
第二节 紫外-可见分光光度计
➢ 分光光度计:能从含有各种波长的混合光中将每 一单色光分离出来并测量其强度的仪器。
分析精密度高 测量范围广 分析速度快 样品用量少
.
➢根据使用的波长范围不同分为紫外光区、可见光区、 红外光区以及万用（全波段）分光光度计等。
10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm
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
.
722系列 可见分光光度计 .
SP-756P紫外可见分光光度计 .
TENSOR系列红外光谱仪
.
一、紫外-可见分光光度计的基本结 构和工作原理
光源
单色器 吸收池 检测器 显示系统
紫外-可见分光光度计的基本结构示意图
.
➢ 光源（light source）：提供入射光的装置。 要求: 1.能在所需波长范围的光谱区域内发射连续光谱； 2.有足够的辐射强度并能长时间稳定。
第四章 光谱分析技术及相关仪器
.
光谱分析（Spectral Analysis）：指所有对物
质发射辐射能的能谱分析或对辐射能与物质相互 作用引起的能谱改变的分析。
光谱分析法：基于物质发射的电磁辐射及电磁
辐射与物质的相互作用而建立起来的分析方法。
.
常用光谱分析仪器 紫外-可见分光光度计 原子吸收分光光度计 红外光谱仪 原子发射光谱仪 荧光分析仪 原子荧光分析仪等
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
.
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
光谱和原子吸收光谱。吸收光谱取决于物质的结构。
S3
h S2
S1
S0
E3
E2 E1
.
➢ 吸收池（absorption cell）：是用来盛放被测溶液的
器件。在可见光区常用无色光学玻璃或塑料制作；在紫 外区需用能透紫外线的石英或熔凝石英制作。 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。指纹、油污及池壁上的沉淀物都会影响吸 收池的透光性能。
.
☺ 通过改进吸收池的几何形状，可提高“光程/体积 比”，即尽可能延长单位体积的光程。常用的有 ：
x 射射
线线
紫红 外外 光光
0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm
微
无
波
线
电
波
可见光
.
➢ 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。 ➢ 属于分子吸收光谱仪。
.
721 可见分光光度计
线状光谱 由原子或 离子被激 发而发射
发 射 光 谱
带状光谱 由分子被 激发而发
射
连续光谱 由炙热的 固体或液 体所发射
.
二、光谱分析技术的分类
分子光谱 光谱技术
原子光谱
分子吸收法: 可见与紫外分光光度法、红外光谱法 分子发射法: 分子荧光光度法 原子吸收法：原子吸收法 原子发射法：发射光谱分析法、原子荧光法等
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。
.
几种常用检测器比较
检测器 工 作 原 理
光电管 外光电效应
特点
简单,灵敏度低
光电倍增 管 光电二极 管阵列
第一节 光谱分析技术基础理论与分类
吸收光谱（absorption spectrum） 物质对不同波
长光的吸收程度不同而产生的光谱。
发射光谱 由物质分子或原子吸收了外来的能
量后发生分子或原子间的能级跃迁而产生的光 谱。
.
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
185~375
发光强度比氢灯高3～5倍
254~734
用于紫外或荧光分析仪
.
➢ 单色器（Monochromator）：是将来自光源的复合光分解为 单色光并分离出所需波段光束的装置。
入射狭缝：限制杂散光进入； 色散元件：将复合光分解为 单色光，有棱镜和光栅两种； 准直镜：将来自色散元件的 平行光束聚集在出射狭缝上； 出射狭缝：将固定波长范围 的光射出单色器，可以限制 通带宽度。
微型吸收池（Microdrill absorption cell） ：“光程/体积 比”提高了近10倍。
多光路吸收池（Multipie-path absorption cell）：在吸收 池壁上装有反射镜，使光线在溶液中经多次反射后才离开 吸收池，大大增加了有效光程，提高了测定的灵敏度。
.
➢ 检测器：把光信号转换为电信号的装置。
对检测器的要求： 1.产生的电信号与照射到它上面的光强有恒定的函数关系； 2.波长响应范围大； 3.灵敏度高； 4.响应速度快，一般要求小于10-8s； 5.产生的电信号易于检测、放大，噪声低。
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检测器工作原理
光照射在某些金属表面，会有光电子从金属表面逸出， 这种光电效应称为外光电效应。利用外光电效应可以制 成光电管和光电倍增管。
➢ 常用的光源有热辐射灯（钨灯、卤钨灯等），气体 放电灯（氢灯、氘灯及氙灯等），金属弧灯（各种 汞灯）等。
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几种常见光源比较
光源 钨灯
卤钨灯
氢灯 氘灯 汞灯
波长范围(nm)
特点
320~2500 320~2500 185~375
钨丝易蒸发，寿命短。用于可 见光区
加入卤素使用寿命延长，稳定 性好
用于紫外区
hE2E0
E0
EE2E0 .
hhc
☺ 朗伯-比尔定律：
T I 10kbc I0
Alg TlgI lgI0lg1kbc I0 I T
I0
I
I0：入射光强度
C:溶液浓度
b:液层厚度
I:透射光强度
T:透光度
A:吸光度
k:吸光系数
b .
☺ 发射光谱:物质所发射的光 被光谱仪器分解而成的光 谱。
☺ 发射光谱分析方法就是根 据每种元素特有的线光谱 来识别或检查各种元素。
.
第二节 紫外-可见分光光度计
➢ 分光光度计:能从含有各种波长的混合光中将每 一单色光分离出来并测量其强度的仪器。
分析精密度高 测量范围广 分析速度快 样品用量少
.
➢根据使用的波长范围不同分为紫外光区、可见光区、 红外光区以及万用（全波段）分光光度计等。
10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm
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
.
722系列 可见分光光度计 .
SP-756P紫外可见分光光度计 .
TENSOR系列红外光谱仪
.
一、紫外-可见分光光度计的基本结 构和工作原理
光源
单色器 吸收池 检测器 显示系统
紫外-可见分光光度计的基本结构示意图
.
➢ 光源（light source）：提供入射光的装置。 要求: 1.能在所需波长范围的光谱区域内发射连续光谱； 2.有足够的辐射强度并能长时间稳定。
第四章 光谱分析技术及相关仪器
.
光谱分析（Spectral Analysis）：指所有对物
质发射辐射能的能谱分析或对辐射能与物质相互 作用引起的能谱改变的分析。
光谱分析法：基于物质发射的电磁辐射及电磁
辐射与物质的相互作用而建立起来的分析方法。
.
常用光谱分析仪器 紫外-可见分光光度计 原子吸收分光光度计 红外光谱仪 原子发射光谱仪 荧光分析仪 原子荧光分析仪等
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
.
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
光谱和原子吸收光谱。吸收光谱取决于物质的结构。
S3
h S2
S1
S0
E3
E2 E1
.
➢ 吸收池（absorption cell）：是用来盛放被测溶液的
器件。在可见光区常用无色光学玻璃或塑料制作；在紫 外区需用能透紫外线的石英或熔凝石英制作。 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。指纹、油污及池壁上的沉淀物都会影响吸 收池的透光性能。
.
☺ 通过改进吸收池的几何形状，可提高“光程/体积 比”，即尽可能延长单位体积的光程。常用的有 ：
x 射射
线线
紫红 外外 光光
0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm
微
无
波
线
电
波
可见光
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➢ 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。 ➢ 属于分子吸收光谱仪。
.
721 可见分光光度计
线状光谱 由原子或 离子被激 发而发射
发 射 光 谱
带状光谱 由分子被 激发而发
射
连续光谱 由炙热的 固体或液 体所发射
.
二、光谱分析技术的分类
分子光谱 光谱技术
原子光谱
分子吸收法: 可见与紫外分光光度法、红外光谱法 分子发射法: 分子荧光光度法 原子吸收法：原子吸收法 原子发射法：发射光谱分析法、原子荧光法等
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。
.
几种常用检测器比较
检测器 工 作 原 理
光电管 外光电效应
特点
简单,灵敏度低
光电倍增 管 光电二极 管阵列