光學分析法引論

光學分析法引論第一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日1.1光學分析法及其分類

(OpticalAnalysisandItsTypes)(一)發(fā)射光譜通過測量物質(zhì)的發(fā)射光譜的波長和強度來進行定性和定量分析的方法叫做發(fā)射光譜分析法。第二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日1．γ射線光譜法天然或人工放射性物質(zhì)的原子核在衰變的過程中發(fā)射α和β粒子后，往往使自身的核激發(fā)。然后該核通過發(fā)射γ射線回到基態(tài)。測量這種特征γ射線的能量(或波長)．可以進行定性分析；測量γ射線的強度(檢測器每分鐘的記數(shù))，可以進行定量分析。第三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日

2．x射線熒光分析法

原子受高能輻射激發(fā)．其內(nèi)層電子能級躍遷，即發(fā)射出特征x射線，稱為x射線熒光。用x射線管發(fā)生的一次x射線來激發(fā)x射線熒光是最常用的方法。測量x射線的能量(或波長)可以進行定性分析，測量其強度可以進行定量分析。第四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日

3．原子發(fā)射光譜分析法

用火焰、電弧、等離子炬等作為激發(fā)源．使氣態(tài)原子或離子的外層電子受激發(fā)發(fā)射特征光學光譜，利用這種光譜進行分析的方法叫做原于發(fā)射光譜分析法。波長范圍在190—900nm，可用于定性和定量分析。第五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日

4．原子熒光分析法

氣態(tài)自由原子吸收特征波長的輻射后，原子的外層電子從基態(tài)或低能態(tài)躍遷到高能態(tài)．又躍遷至基態(tài)或低能態(tài)，同時發(fā)射出與原激發(fā)波長相同或不同的輻射，稱為原子熒光。波長在紫外和可見光區(qū)。在與激發(fā)光源成一定角度的方向測量熒光的強度．可以進行定量分析。第六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日5．分子熒光分析法

某些物質(zhì)被紫外光照射后，物質(zhì)分子吸收了輻射而成為激發(fā)態(tài)分子，然后在回到基態(tài)的過程中發(fā)射出比入射光波長更長的熒光。測量熒光的強度進行分析的方法稱為熒光分析法。波長在光學光譜區(qū)。第七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日

6分子磷光分析法

物質(zhì)吸收光能后，基態(tài)分子中的一個電子被激發(fā)躍遷至第一激發(fā)單重態(tài)軌道，由第一激發(fā)單重態(tài)的最低能級，經(jīng)系統(tǒng)間交叉躍遷至第一激發(fā)三重態(tài)，并經(jīng)過振動弛豫至最低振動能級．由此激發(fā)態(tài)躍回至基態(tài)時，便發(fā)射磷光。根據(jù)磷光強度進行分析的方法稱為磷光分析法。它主要用于環(huán)境分析、藥物研究等方面的有機化合物的測定。第八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日

7．化學發(fā)光分析法

由化學反應(yīng)提供足夠能量，使其中一種反應(yīng)產(chǎn)物的分子的電子被激發(fā)，形成激發(fā)態(tài)分子。激發(fā)態(tài)分子躍回基態(tài)時，就發(fā)出一定波長的光其發(fā)光強度隨時間變化，并可得到較強的發(fā)光(峰值)。在合適的條件下，峰值與被分析物濃度成線性關(guān)系，可用于定量分板。由于化學發(fā)光反應(yīng)類型不同，發(fā)射光譜范圍為400—1400nm。第九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日(二)吸收光譜

當物質(zhì)所吸收的電磁輻射能與該物質(zhì)的原子核．原子或分子的兩個能級間躍遷所需的能量能滿足A五；Av的關(guān)系時，將產(chǎn)生吸收光譜第十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日

1．M?ssbauer譜法

由與被測元素相同的同位素作為Y射線的發(fā)射源使吸收體(樣品)的原子核產(chǎn)生無反沖的Y射線共振吸收所形成的光譜。光譜波長在Y射線區(qū)。從M?ssbauer譜可獲得原子的氧化態(tài)和化學鍵、原子核周困電子云分布或鄰近環(huán)境電荷分布的不對稱性以及原子核處的有效磁場等信息。第十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日

2．紫外—可見分光光譜法

它是利用溶液中的分子或基團在紫外和可見光區(qū)產(chǎn)生分子外后電子能級躍遷所形成的吸收光譜，可用于定性和定量測定。

3．原于吸收光譜法

利用待測元素氣態(tài)原子對共振線的吸收進行定量測定的方法。其吸收機理是原子的外層電子能級躍遷．波長在紫外、可見和近紅外區(qū)。

4．紅外光譜法

利用分子在紅外區(qū)的振動—轉(zhuǎn)動吸收光譜來測定物質(zhì)的成分和結(jié)構(gòu)。第十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日

5．順磁共振波譜法

在強磁場的作用下，電子的自旋磁矩與外磁場相互作用分裂為磁量子數(shù)M值不同的磁能級，磁能級之間的躍遷吸收或發(fā)射微波區(qū)的電磁輻射。在這種吸收光譜中，不同化合物的耦合常數(shù)不同，可用來進行定性分析。根據(jù)耦合數(shù)，可用來幫助結(jié)構(gòu)的確定。第十三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日

6．核磁共振波譜法

在強磁場作用下，核自旋磁矩與外磁場相互作用分裂為能量不同的核磁能級．核磁能級之間的躍遷吸收成發(fā)射射頻區(qū)的電磁波。利用這種吸收光譜可進行有機化合物結(jié)構(gòu)的鑒定，以及分子的動態(tài)效應(yīng)、氫鍵的形成、互變異構(gòu)反應(yīng)等化學研究。第十四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日(三)Raman散射

頻率為v的單色光照射到透明物質(zhì)上．物質(zhì)分子會發(fā)生散射現(xiàn)象。如果這種散射是光子與物質(zhì)分子發(fā)生能量交換的，即不僅光子的運動方向發(fā)生變化，它的能量也發(fā)生變化，則稱為Raman散射。這種散射光的頻率與入射光的頻率不同，稱為Raman位移。Raman位移的大小與分子的振動和轉(zhuǎn)動的能級有關(guān)、利用Raman位移研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法稱為Raman光譜法。第十五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日1．2電磁輻射的性質(zhì)(一)電磁輻射的波動性(二)電磁輻射的微粒性第十六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日第十七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日1．3光譜法儀器用來研究吸收、發(fā)射成熒光的電磁輻射的強度和波長的關(guān)系的儀器叫做光譜僅或分光光度計。這一類儀器一般包括五個基本單元：光源、單色器、樣品容器、檢測器和讀出器件。第十八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日第十九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日(一)光源

光譜分析中，光源必須具有足夠的輸出功率和穩(wěn)定性。由于光源輻射功率的被動與電源功率的變化成指數(shù)關(guān)系，因此往往需用穩(wěn)壓電源以保證穩(wěn)定，或者用參比光束的方法來減少光源輸出的波動對測定所產(chǎn)生的影響。光源有連續(xù)光源和線光源等。一般連續(xù)光源主要用于分子吸收光譜法．線光源用于熒光、原于吸收和Raman光譜法。第二十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日第二十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日(二)單色器

光學分析儀器幾乎都有單色器．它的作用是將復合光分解成單包光或有一定寬度的譜帶。單色器由人射狄縫和出射狹縫、準直鏡以及色散元件，如棱鏡或光柵等組成第二十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日(三)吸收池

盛放試樣的吸收池由光透明的材料制成。在紫外光區(qū)工作時．采用石英材料；可見光區(qū)，則用硅酸鹽玻璃；紅外光區(qū)，則可根據(jù)不同的波長范圍選用不同材料的晶體制成吸收池的窗口。第二十三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日(四)檢測器

在現(xiàn)代儀器中，用光電轉(zhuǎn)換器作為檢測器。這類檢測器必須在一個寬的波長范圍內(nèi)對輻射有響應(yīng)，在低輻射功率時的反應(yīng)要敏感。對輻射的響應(yīng)要快，產(chǎn)生的電信號容易放大．嗓音要小，更重要的是產(chǎn)生的信號應(yīng)正比于入射光強度I.第二十四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日1．光檢測器(1)硒光電池(2)光電管(也稱真空光電二極管)(3)光電倍增管(4)硅二極管陣列檢測器(5)半導體檢測器第二十五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日第二十六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日第二十七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日第二十八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日2．熱檢測