第3章_漫反射光谱PPT参考课件

漫反射光谱(DRS)
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漫反射光谱是一种不同于一般吸收光谱的在紫 外、可见和近红外区的光谱，是一种反射光谱，与 物质的电子结构有关。
漫反射光谱固体、粉末、颗粒、乳浊液的吸收、 反射光谱的测定；可用于光源的光电特性（光通量、 光强、相对色温等）以及色差的测定等等。
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2、漫反射光谱
当光照射到固体表面时，发生反射和散射。
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1/R∞ 和 Log (1/R∞) ——相当于透射光谱测定中的
吸收率： log (1/R) = log (100/%R) 。 用log (1/R) 单位是因为其与样品组分 的浓度间有线性相关性。
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● R∞的确定
一般不测定样品的绝对反射率，而是以白色标准物 质为参比（假设其不吸收光，反射率为1），得到的相 对反射率。
● 镜面反射： 反射角=入射角 光不被吸收！
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● 漫 反 射：
当光束入射至粗糙的表面时，一部分光在表层各 颗粒上产生镜面反射；另一部分光则折射入表层颗粒 的内部，经部分吸收后射至内部颗粒界面，再发生反 射、折射吸收。如此多次重复，最后由颗粒表层朝各 个方向反射出来，这种辐射称为漫反射光。
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反射峰通常很弱，同时，它与吸收峰基本重合，仅 仅使吸收峰稍有减弱而不至于引起明显的位移。对固 体粉末样品的镜面反射光及漫反射光同时进行检测可 得到其漫反射光谱。
LogF (R )

LogK

LogS

Log
1 R
2R
2
1
R
1
K S
-
K2 S 2

2K S
2
R∞- 反射率
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可以有多种曲线形式表Biblioteka Baidu。
横坐标：波数(cm-1)，波长（nm)
纵坐标: Log F（R∞) ， F（R∞) — 对应于吸收单位 （Absorbance), 谱线的峰值为吸 收带位置。 ％R∞ — 对应于反射率， % reflectance，样品 反射强度比参比物的反射强度。 %R = (IS/IB)*100 Is 反射光强度，IB 参考样品的反射强度 叫（背景）
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两种测量方式：代替法, 比较法
检测器 入射光
检测器
样品
入射光
参比 样品
代替法
比较法
检测器：光电倍增管（用于紫外-可见光）
硫化铅 （用于近红外区）
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2. 样品处理
将固体样品研磨成一定的颗粒度，保证重现性， 压成片状，干燥。
参比压成白板。 粉末样品不用压片，用专用样品池测定。 样品也可用稀释剂稀释测定，稀释剂可用MgO， BaSO4，NaCl， SiO2等。
参比物质：要求在200 nm – 3 微米波长范围反射 率为100%，常用MgO, BaSO4，MgSO4等，其反射率 R ∞定义为1（大约为0.98-0.99). MgO 机械性能不如 BaSO4, 现在多用BaSO4作标准。
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MgO的光谱
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BaSO4的光谱
reflects well in range 335 – 1320 nm
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二、测定方法
1. 仪器
紫外-可见-近红外漫反射光谱仪
UV-Vis-NIR diffuse reflectance spectroscopy
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• 紫外分光光度计与紫外漫反射的区别：
前者：采用透射方式 ，所测样品为溶液 后者：采用漫反射的方式（积分球），所测样品为固
体、粉末、乳浊液和悬浊液
• 漫反射光是指从光源发出的光进入样品内部，经 过多次反射、折射、散射及吸收后返回样品表面的 光．
● 其值依赖于波长 F(R’ ∞)—波长 ●对应于透射光谱的消光系数 ● 在一个稀释的物种的情况下正比于物种的浓度
（相似于 Lambert-Beer law)。
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● 漫反射光谱的表达
朗伯定律描述入射光和吸收光之间的关系。 Kubelka—Munk 方程式描述一束单色光入射到一 种既能吸收光，又能反射光的物体上的光学关系。
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2.漫反射光与积分球 ：
Diffused reflectance and integrating sphere:
Sample有吸收 反射量减少
The characteristics of typical integrating sphere coatings
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In Situ Cell & Integrating Sphere
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比比谁的手 更白！
你能猜出每条反射曲线对应 的是哪只手吗？
B
A C
右上图：手背皮肤的紫外可见漫 反射曲线
左下图：上图所测曲线的各个“样 品”
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● Kubelka—Munk 方程式（漫反射定律）
F ( R )

K
/S

1 R 2
2 R
K 为吸收系数，S 为散射系数，
R∞ 表示无限厚样品的反射系数R 的极限值。
F (R∞ ) 称为减免函数或Kubelka—Munk函数。
● 实际测定的是 R’∞, 不是绝对反射率 R ∞，即相对 一 个标准样品的相对反射率。