光度测量
1．光度计量体系和光度基准，标准
1．1 测量与计量
测量是人类认识自然和利用自然的一种重要和必需的手段。在人类社会的初期就开始了各种测量活动。现代社会，测量更是渗透到生产，生活，贸易的各个方面和科学技术的诸多领域。
起初，测量十分原始，往往是凭经验自定测量单位。随着生产的发展和交换的发生，人类活动范围和规模不断扩大，要求测量结果稳定和统一，并强制规定和实施。于是有了计量的萌芽。经过长期的历史发展，逐渐形成了独立的计量科学，成为现代科学技术的一项重要基础。
测量是为确定表征被测对象的某种属性的量的量值而进行的一组操作。计量学则是研究测量，保证测量准确和统一的学科。
1．2 光度计量体系和光度基准与标准
（1）在光度计量中，发光强度是基本量，它的单位坎德拉（cd）
基本单位，也是国际单位制（SI）七个基本计量单位之一。根据坎德拉的定义，首先复现坎德拉的量值，其余光度量单位的量值均由坎德拉导出，由此构成光度计量体系。它与光度量的定义体系是不同的，应予注意。
（2）光度基准（光度原级标准）
1）历史演变简况
作为计量基准必须满足两个基本要求，一是稳定，二是可复现。光度基准的发展历程正是不断追高稳定性和高复现性的过程。
1881年国际电工技术委员会批准烛光为国际标准。蜡烛作为光度原级标准，其稳定性和复现性均不能满足实际工作的需要。因此，相继出现了几种火焰标准光源代替蜡烛，效果仍不理想。白炽电灯问世后，出现了新的希望。但是白炽电灯虽然有较好的稳定性，却不具有可复现性。1909年美、英、法等国决定用一组碳丝白炽电灯来保持由火焰灯复现的发光强度单位，定名为国际烛光，符号为“ic”，而德国和另一些欧洲国家仍然使用亥夫纳灯所复现的亥夫纳烛光，符号为“HK”，两者之间的关系为：
1HK≈0.9ic （1-1）
用白炽电灯保持国际烛光仅是权宜之计，并没有根本解决问题。早在19世纪后半期，就有人根据物体的热辐射特性，提出用处于沸点或凝固点的纯金属发光作为光度原级标准。经过几十年的探索、改进，在1930年代才研制成功了铂凝固点黑体（图1-1）。1937 年国际
图1-1铂凝固点黑体光度基准
计量委员会所属光度咨询委员会通过建议“从1940年1月1日起，发光强度单位是使处于铂凝固点温度下的黑体的光亮度为60发光强度单位每平方厘米”。这个发光强度单位当时叫“新烛光”，后来更名为“坎德拉”（candela），符号为“cd”。由于发生了第二次世界大战，这个建议推迟到1948年1月1日起才正式实行。为了使坎德拉的定义科学、严密，1967年国际计量大会对上述定义作了修改：“坎德拉是在101325帕斯卡压力下，处于铂凝固温度的黑体6×105分之一平方米表面在法线方向上的发光强度。”
自1930年代以后，先后有九个国家建立了铂点黑体光度基准。经多次国际比对，各国2024K光强度单位的最大偏差可达1.8%，高色温光强单位相差更多。除此之外，还有其他一些因素促使光度工作者控索新的光度基准。自1960年代以来，辐射的绝对测量技术日臻成熟，经过各国的共同努力，终于在1979年第16届国际计量大会上通过坎德拉的新定义：坎德拉是发出频率为540×1012Hz辐射的光源
1W/sr。在给定方向的发光强度，该光源在这个方向的辐射强度为
683这就将光度计量完全建立在辐射度基础之上，对光度学的发展具有重要的意义。
新定义是一个开放的定义，没有规定复现坎德拉的具体形式，就是说在原理上符合上述定义的任何方式均可采用来复现坎德拉。在目前的技术条件下，各国多是以辐射的绝对测量为基础实现的。随着低温辐射计的广泛使用，许多国家现已使用低温辐射计代替常温辐射计
1 外层屏蔽罩
2 内层屏蔽罩
3 锥腔辐射计
4 光阑
5 V(λ)滤光片
6 ,
7 带快门光阑 8,9 固定光阑 10 发光强度副基准灯
11 光阑 12 辐射吸收阱 13 瞄准仪
来复现坎德拉。
2）我国复现坎德拉的原理和方法。
我国采用一组七只锥腔补偿型电校准辐射计与V （λ）滤光器组合复现坎德拉，其结构和工作原理如图(1-2)所示，（1）-（4）为锥腔补偿型电校准绝对辐射计，它能够测量接收到的辐射束的功率。如果知道入射光阑开口的面积，则就能测得开口处的辐射照度。为了使绝对辐射计工作稳定，必须将其置于热屏蔽箱之内。（5）是V （λ）修正滤光片，与辐射计组合后的相对光谱灵敏度S （λ）应该与V （λ）一致。实际上不可能完全做到，因而必须考虑S （λ）对V （λ）偏离所引起的误差，并加以修正。6---9为光阑。10为光强副基准灯。
图 1-2 光度基准装置
光强副基准灯在不加V(λ)滤光器时，在辐射计入射光阑处的光 照度可以表示为：
?=780
380
)()(λλλd V Ee Km E v （1-2）
式中Ee （λ）为副基准灯的光谱辐射照度。加上V(λ)滤光器后，由
辐射计测得入射光阑处的辐射照度可表示为：
λλτλτd l l Ee Ee 2
555)()(??
?
???-=? (1-3)
式中τ
555为
V(λ)修正滤光器在波长555nm 处的透射比，τ(λ)为修
正滤光器相对光谱透射比，在555nm 处，τ=1。l 为灯丝平面到辐射计入射光阑面的距离，Δ为加入滤光器后，灯丝面和光阑面之间有效距离减小量。
由(1-2)和(1-3)可得：
???
?
?
???-=λ
λτλλλλτd Ee d V Ee l l EeKm E v )()()()(12
555 (1-4) ??λ
λτλλλλd Ee d V Ee )()()()(是τ（λ）偏离V(λ)引起的失配修正因数。
由(1-4)式即可求得不加V(λ)滤光器时，副基准灯在入射光阑处产生的光照度。由于l 可以测得，故副基准灯的发光强度可以求得： 2l E I V = （1-5）
这样就复现了发光强度单位坎德拉。 （3）发光强度副基准与工作基准
计量基准是用来复现计量单位量值的计量器具，它具有现代科学技术所能达到的最高准确度，并经国家批准作为统一全国计量单位量值的最高依据。光度基准就是统一光度量计量单位量值的最高依据。 光度基准不便于经常使用，由光度基准标定一组发光强度灯的发光强度值，用这组灯来复制和保持光度基准所复现的发光强度单位的量值作为发光强度副基准，它代替光度基准传递量值，并用于验证基
准的稳定性。
发光强度工作基准由一组工作基准灯组成，它的量值由副基准标定，主要用于将副基准所保持的单位量值传递给下级标准，用于日常检定工作，避免副基准频繁使用而导致量值失准。
在发光强度工作基准之下，还设有一级和二级发光强度标准。
（4）照度基准和标准
光度基准自身就是照度基准。而照度单位量值的传递则依靠光强副基准或标准。根据距离平方反比定律, 发光强度标准灯在一定距离处产生的照度可以计算得到。因此发光强度副基准或标准与测光导轨就组成了照度基准或标准。
（5）亮度基准和标准
1）根据亮度的定义，测量一均匀发光面的面积和它在法线方的发光强度，就能计算它的亮度。從而可据此建立亮度基准或标准。
2）根据朗伯漫反射面的性质，若能测定它的漫反射比和它面上的照度，也能计算它的亮度。故也可据此建立亮度基准或标准。
2发光强度的测量
2．1 光度测量装置
（图2-1）光度测量装置
光度测量装置主要由测光导轨、测距标尺、滑车、光度计、光阑、灯架、以及校准工作面状态的装置组成(图2-1)。
测光导轨是测量装置的主体，载有光源、光度计的滑车可以在它上面自由移动，并可进行精确的调整和距离测量。光阑用于屏蔽杂散光。测光导轨的四周通过立竿围以黑色的帏幕，用以挡掉测量装置以外的杂散光。
2．2 光度测量方法
（.1）目视光度法
人眼对光的灵敏度很高，在完全黑暗的环境中，能察觉极其微弱的光；而且能够很好地判断两个面的亮度是否相等。但是却不善于分辨光在数量上的变化。目视法测光正是利用了眼睛能判断亮度相等的这一特性构造目视光度头和目视光度测量装置。
目视光度头必需具有两个紧靠在一起的分界线清晰的光度场，光度场的表面应有良好的漫射性。被比较的两束光分别照射两个光度场。目视光度头种类很多，最完善的是鲁末—布洛亨光度头，又简称
L-B光度头.
(2) 物理光度法
又叫客观光度法。它是用物理接收器即光学辐射探测器配上V （λ）修正滤光器模拟标准光度观察者作为光度头，再配上二次仪表测量并显示接收器产生的光电信号。它可以单独使用，也可以构成各种光度测量仪器,或者在光度测量装置上使用。
2.3 发光强度标准灯
发光强度标准灯是用于保持和传递发光强度单位量值的标准量具。它是按特定的技术条件制造的发光稳定的钨丝白炽灯。具有结构简单、发光稳定、寿命长、使用方便等特点。在一定范围内发光强度不受环境温度等因素的影响。
发光强度标准灯的灯丝分布在同一个平面上，根据工作温度的不同可采用直丝或螺旋丝。这样设计的优点是便于精确调整灯丝的位置，准确确定距离的起点。灯丝与挂钩、电极的连接要牢固，且不应有明显的弛垂变形。灯的发光强度是指灯的正面灯丝中心法线方向的发光强度。
(1) 发光强度标准灯的特性
标准灯的玻壳应是无色透明、无反碱、发雾、玻纹、气泡等缺陷。玻壳的形状常见的有球形，斜倒锥，正倒锥和圆柱形。因为玻壳的反射光的状况对发光强度的测量是有影响的。
发光稳定性是标准灯的一个十分重要的特性，它与钨丝材料品质、灯泡结构、制造工艺水平、玻壳化学稳定性有关。在点燃时还与
供电电源的稳定度有关。标准灯制成后应先老化全寿命的约10%，再进行稳定性实验，稳定性实验合格后方可进行量值标定。由于在恒定电流下，灯端电压的变化反映灯丝电阻的变化，而灯丝电阻的变化是影响发光稳定性的主要因素。一般采用下述方法测量灯的稳定性，控制灯电流不变，灯预热达到稳定后，在一定时间间隔内测量灯端电压的变化，以确定灯的稳定性。在进行稳定性实验过程中，灯头必须旋紧在灯座内，保证电极接触良好，在整个实验过程中不应重新装灯。但中间要开关两次，检查重复点燃时灯电压的变化。
发光强度标准灯的灯丝都在同一平面内，测量时应调整灯丝平面使其垂直于测量轴线，且中心在测量轴线上。但这种调整可能存在误差，使得灯丝平面与测量轴线有一夹角，角度越大，测量误差也越大。因此人们希望当灯丝平面沿水平方向（方位角）或垂直方向（俯仰角）旋转一微小角度时，在测量方向的光强值不会有明显的变化，从而保证测量的准确度。这也是衡量标准灯的一项重要指标。
发光强度标准灯在水平和垂直方向的光分布与发光体的结构、灯丝的均匀性、支架挂钩状态、灯内反射的杂光多少以及玻壳的质量有关，这些因素在灯的设计时应充分考虑。光强灯的角度特性用光强标准灯光分布测量装置测定。对于一级灯，当方位角改变±1.5o或俯仰角改变±1o时，光强变化应小于０.6％。
（2）发光强度标准灯的使用规则
发光强度标准灯使用时应采用直流稳压或稳流电源供电，１０分钟内电压变化应小于０.０２％，供电时使用一个标准电阻（0.1Ω或
0.01Ω）串接在电路中，通过测量标准电阻两端的电压来测量流过标准灯的电流。标准灯点燃时要逐渐升高电压，在规定电流下预热，真空灯预热4~6分钟，充气灯7~8分钟，待发光稳定后再正式测量光强和灯电压，测量结束后将电压缓慢降低，然后断开电路。
图2-2 标准灯供电和电测电路
也可用交流电源供电，但会增大测量不确定度。
标准灯应放在干燥无腐蚀性气体的房间内妥善保存，若受到不利的外界作用，如长时间的过压或受潮之后，应重新标定量值。一般使用至少3只标准灯进行量值传递。标准灯在使用一年之后应送到上级计量机构重新标定。如累计使用超过60h应提前送检。
（3）常见光强标准灯的类型
1） BDQ型标准灯
我国目前广泛使用的标准灯是中国计量科学研究院与上海亚明灯泡厂研制的BDQ型系列标准灯，从低光强到高光强共八个规格。其光电参数见表2-1，其外形见图2-3。
表2-1我国发光强度标准灯光电参数
BDQ 型灯采用球形玻壳，其优点是灯丝平面中心恰好位于球心，每节灯丝的长度皆小于玻壳直径的1/3。由灯丝发出的光经球型玻壳反射后又回到原来灯丝平面所在位置成倒像，变成了次级发光体，而且像与灯丝位于同一平面内，从而利用了玻壳反射带来的杂散光。
BDQ7型是进行量值传递的主要灯种，我们曾对其稳定性进行了重点考察，发现这种灯的长期稳定性好。将灯泡放在有泡沫的塑料手提箱内，经过上千公里的航空或铁路运输。其量值变化只有0.05-0.2%。亦具有很好的量值再现性，重复点燃时量值的变化不大于0.1%-0.2%。
实验获得BDQ7、8型灯的光强（I ）与电压（U ）电流（i ）功率（P ）之间有如下的近似关系：
3
.2213
216
2121???
?
??=???? ??=???? ??=P P U U i i I I (2-3) 由上式可见当灯的电流改变0.1%时，光强则变化0.6%。
图2-3 BDQ 型标准灯
2）德国Wi41/G 型标准灯
由OSRAM 公司制造，曾被用作国际比对灯之一。灯的玻壳为正倒圆锥形，灯丝成栅形平面排列，在发光方向将玻壳半面涂黑，仅留下一个方形窗口，只让灯丝发出的光进入测量方向，而把玻璃框架和玻壳的反射光挡去，从而显著减小了灯泡的杂散光。但是，由于灯丝很细，悬挂在两个支架之间不够稳固，在远距离空运受震后，灯的发光强度变化较大。此种灯为充气灯，色温为2856K ，电流6A ，电压30V ，光强250cd ，见图2-4。 3）英国GEC 型标准灯
在发光强度国际比对中发现一些国家的标准灯在长途运输之后量值变化较大，英国国家物理研究院（NPL ）与英国通用电气公司（GEC
）
于七十年代后期研制成功一种新型的低电压大电流的标准灯。采用短而粗的灯丝，且具有自身的支撑能力。将一根螺旋钨丝弯成U 型悬挂在两根比较粗的灯丝支架上。灯丝布置比较紧密，其强度比普通钨丝高，从而提高了灯的抗震性能。玻壳为长圆柱形，玻壳侧面对称的连接有两个园柱形的管子，其发光窗口为硼硅酸平面玻璃，窗口玻璃与铅垂线成15度角。为了挡掉测量轴线方向上的杂散光，在发光面管子的外面套上一个带方形开口的涂黑的遮光罩。在实际使用时还要在其前面距遮光罩约6cm 处加一开口为5cm ╳6cm 的光阑。此种灯在2856K 色温下使用，电流为25.5A ，电压12.7V ，光强470cd 。由于电流大需用专门的直流稳压电源供电。预热时间较其他灯长。使用时调整灯丝位置以及遮光罩的位置比较烦琐。见图2-5。
2.4 发光强度测量方法
（1）一般原则
严格说来，发光强度的概念仅适用于点光源。而实际光源都有一定大小，因此必须使观测距离比光源本身的线度大得多，以至光源本身的大小可以忽略。否则必须对测量结果加以修正。
实际光源各个方向的发光强度是不相同的。因此测量时必须明确测量的方向。发光强度的测量实际上是测量光源在已知距离处垂直于测量方向的面元上的照度，再根据距离平方反比法计算得出。
测量时所用的标准灯一般不少于3只，且尽量采用与被测灯同种型号的上级标准灯，如使用不同型号的标准灯也应选取与待测灯光强接近的标准灯。常用的方法有两种，等照度法和等距离法。
若被测灯与标准灯的量值接近，可以采用等距离法，操作方便、计算简单。若光度计的线性很差，则应使用等照度法，利用精度较高的距离测量数据进行计算。如果被测光源和标准光源的量值相差很大，上两种方法均不适宜，则应安置在不同的距离，而读数又在光度计的线性范围内。由于技术的进步，现在广泛使用硅光电二极管做探测器，使得光度计的非线性度减小，因此多使用等距离法。
图2—6 测量发光强度
（2）基本公式
如图2-6所示，标准灯光强为I s ，它到光度计接收面的距离为l s ，光度计测得的读数为m s ；被测灯到接收面距离为l t ，光度计读数为m t ，求被测灯的光强值I t 。
标准灯在接收面产生的照度为2
s
s s l I E =
，则光度计的照度常数为：
2s
s s s s E l m I
m E C ==
（2-2） 由C E 可求得被测灯在接收面产生的照度：
2
s s
s t t E X I I m m m C E =
?= （2-3） 由距离平方反比法则即可求得，被测灯发光强度为：
s s
t s t t t t I l l
m m L E I 22
2
==
E t t C m l 2
= （2-4）
(.3) 等照度法
所谓等照度是指标准灯、待测灯在光度计探测器面上产生的照度相等。
在正式测量之前应将光度计预照半小时，以保证整个测量过程中系统的稳定。将标准灯和比较灯分别置于光电光度计两侧适当位置，固定比较灯和光电光度计位置，它们之间的距离应使光度计的读数足够大，并记下读数。然后把光度头转180度，使之对准标准灯，改变标准灯到光度头的距离，设为l s ，使光度计的读数不变，即照度相等，则标准灯在探测器面建立的照度为：
2s
s
s l I E =
(2-5) 再将探测器转向比较灯，记下光度计的读数；将标准灯换成被测灯，光度计对着被测灯，调节距离，使光度计显示同样的读数，记下距离l t ，则待测灯光强为：
2t s t l E I ?= (2 -6) 在实际测量过程中，标准灯与待测灯交替进行测量，每个灯应有三个以上的测量数据，取平均值作为测量值。在处理数据时，应首先检查所有标准灯体现的单位量值的一致性。按下式计算照度。
2sm
sm
m l I E =
， m=1、2、3……n (2-7) I sm 为标准灯的光强值，l sm 为标准灯到光度计的距离。m 为标准灯的序号共n 只。标准灯照度的平均值为：
n
E E E E E n
++++=
...321 (2-8)
计算每支标准灯的照度对平均照度的相对偏差δm ，由δm 可以判别各标准灯之间单位量值的符合程度，δm 值大于某一限度(由检定规程或由实验确定)时，则应舍去相应标准灯的数据，或者重测，或者补充新的标准灯。再重新计算E 值。最后计算得待测灯的光强为：
t t El I 2= (2-9)
应注意，l s 和l t 应大于灯丝面最大线度的15倍。 （4）等距离法
所谓等距离法是指标准灯、待测灯到光度头的距离皆相等，即将它们交替排序放在光轨的同一位置，将上述灯依次分别对准光度头，
测出光电流i s 、i 参、i t 根据公式：
s t i C I ?= (2-10)
算出各待测灯的发光强度值。其中C 为光强常数的平均值：
sm
sm
m i I C =
（2-11） n
C C C C C n
++++=
...321 （2-12）
参考灯用来监视在整个测量过程中系统的稳定性。在测量之前，测量中间和测量之后，多次测量。可根据 i 参的变化规律对测量数据进行修正。
（5）光度计的光谱失配修正
当被测灯与标准灯发光的光谱组成不相同时，必须进行光谱失配修正，修正因数的计算如下：
?
??
??
=
780380
780
380780
380
780
380)()()()()()()()(λ
λλλλλλλλλ
λλd S P d S P d V P d V P K t s s
t (2-13)
P t （λ）——待测灯的相对光谱功率分布 P s （λ）——标准灯的相对光谱功率分布 V （λ）——CIE 光谱光视效率函数 S （λ）——光度计相对光谱响应度
将上述测量所得的光电读数进行不稳定性修正和失配修正之后，再计算光强常数（等距离法）或照度（等照度法）。最后计算待测灯的发光强度。 ３． 照度计及其校准
照度是表征光照场所接收到的光通量的面密度。一般说来，光照场各处的照度都不相同。一点处的照度可以是由不同方向的若干个光源投射来的光通量建立的。
照度的测量是十分广泛的，从日常生活到工农业生产、科学研究、国防建设等各部门，经常需要测量某一表面的照度，要求测量的照度范围也很宽广。
物理光度计的测量基本上都可以归结为照度(或光通量)的测量，照度测量可以分为两种情况。一是相对测量，这种测量只需给出不同情况下照度的相对大小，而不必知道照度的量值是多少。实验室的测量多属这一类。另一类测量是需要给出照度的量值，一般照明现场的测量多属这一类，因此应用范围十分广泛。测量照度的仪器有目视照度计和光电照度计。现在目视照度计已不使用了，因此我们只讨论依据物理原理制成的光电照度计。
３.1照度计的构成
目前常用的照度计由测量头(又叫光度头)、电流—电压转换及放大线路和示数仪表三部分构成。
光度头又由光电探测器，V(λ)修正滤片、余弦修正器组成。（1）光电探测器
以前的照度计多采用硒光电池作探测器，其最大优点是容易作V(λ)修正。缺点是响应较慢，不能承受大的照度，容易疲劳，线性范围不宽。近年来则多用硅光电池或硅光电二极管作探测器。主要优点是能承受很高的照度，稳定性和线性都很好，响应快。缺点是光谱灵敏度与V(λ)曲线差别很大，修正起来比较困难。
表３.1 硅光电二极管S1337的主要性能参数
由于S1337的优良特性，已成为高精度光度和辐射量测量中的首选器件,美国NIST和德国PTB用于国家光度量值保存和传递的光度计都选用这种探测器。
硅光电二极管是一种把光辐射能直接转变成电能的传感器。在照度计上作为光接收器使用时，一般不需外加电压。外加电压虽然能减小响应的时间常数，进一步改善器件的线性但同时噪声电流增大。
硅光电二极管在使用过程中一般将运算放大器接成电流—电压变换器的形式，使硅光电二极管处于“短路”或“零负载”状态，此时探测器对入射光通量的响应是线性的或十分接近线性。
（2）V（λ）修正滤光器
光度测量是以国际照明委员会（CIE）确定的标准光度观察者光谱光视效率函数，即V（λ）函数为基础的。在光度、色度测量时，经常使用光电探测器代替人眼进行测量。由于光电器件的光谱响应度与人眼的光谱响应度不同，必须对光电器件的灵敏度进行校正，使之
符合光谱光视效率V （λ）曲线，这样才能代替人眼进行客观的光度测量以获得正确的测量结果。
硅光电二极管的光谱响应度与V （λ）函数相差较大，一般用加滤光片的方法进行修正。加滤光片进行修正一般有两种方法，并联法和串联法。所谓并联法是指几种滤光片分布在一个面内，共同作用以达到修正的目的。并联法可以达到很高的匹配精度，但是制作工艺复杂。
图３-2并联法修正示意图 图３-3 串联法修正示意图
串联法是指几片有色光学玻璃依次排列在硅光电二极管前，它们分别吸收不同波长的入射辐射，从而修正了硅光电器件的相对光谱灵敏度，使其接近V （λ）函数。为了修正照度计的方向性响应误差在硅光电二极管前加了一片用乳白色玻璃制成的余弦修正器，尽管乳白玻璃是中性的，其光谱选择性很小，在配制滤光器时仍应考虑余弦修正器光谱透射比对匹配的影响。在配制V （λ）滤光器过程中，常使用GRB1、LB16、QB21、LB10四种有色光学玻璃进行组合，使其满足卢瑟条件即：
（３-1）
式中S(λ)为探测器的相对光谱响应度，k 为常数，τ (λ)即为所需匹配的滤光片的光谱透射比。
其匹配误差的计算方法如式（3-2）：
（3-2）
%
100)()()(780
380
780
380
*
/1?-=
??λ
λλ
λλd V d V S
f rel )
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用火焰光度检测器的气相色谱法测定硫化物，在国内色谱生产厂家中已有部分涉及，但因在定性、稳定性及计算方法等多方面的技术限制，一直未能推广，GC微量硫分析仪是在我公司原有火焰光度检测器的基础上，经过不断改进，定型为微量硫专用分析仪，具有较高的灵敏度，稳定性好，定性、定量准确，操作简便等优点。 1.原理： 硫化物在富氢火焰中能够裂解生成一定数量的硫分子,并且能在该火焰条件下发出394纳米的特征光谱，经干涉滤光片除去其它波长的光线后，用光电倍增管把光信号转换成电信号并加以放大，然后经微机处理并打印出结果。因为光电倍增管本身的放大能力以及我们研制的FPD的特殊性，所以保证了GC微量硫分析仪的高选择性和高灵敏度。 被分析气体样品经色谱柱分离后，不同的硫化物在不同的时刻进入FPD，从而在工作站上出现不同保留时间的色谱峰。因为硫化物响应与硫浓度的平方成正比，所以工作站必须根据开方峰面积和校正系数计算出分析结果并根据保留时间，直接标定和显示各种硫化物的实际含量。 2.定性定量： 用色谱法分析硫化物，定性问题一直未能很好地解决。众所周知，硫化物的存在形式多种多样，而在实际工作中又不可能拥有众多硫化物的标样，这就给广大的硫分析工作者造成了极大的难题。但是，在实际工作中，多数情况下只需要对硫化物进行大致的定性。如只需要看无机硫，低沸点有机硫，高沸点有机硫的的分布情况，以便指导脱硫工作的进行。这种情况在许多化工厂是很普遍的。鉴于这种情况，一般分析人员采用的定性手段为：对无机硫，如硫化氢、二氧化硫，可以用GDX301柱子进行分离以便定性；对低沸点有机硫，如甲硫醇、甲硫醚、硫氧化碳可以用TCP柱子分离以进行定性；而对高沸点有机硫，一般不作定性，大多数采用反吹方式测定其总含量。也可直接用反吹法分析总硫，这也是本仪器的一大特点。 一般而言，在样品气中，如原料天然气、炼厂尾气、煤造气生成的原料气，无机硫、低沸点的有机硫含量占很大比例（几乎达90％以上)，因此采用以上方法进行定性定量分析是切实可行的。它不仅简化了分析程序，而且分析结果也比较准确。这样做，不仅可监视样气中的硫含量，而且也为选择脱硫剂和脱硫路线提供了理论依据。 3.色谱柱的选用： 本仪器随机配备了两根色谱柱： A. TCP柱 ４×0.5，2米，20％TCP，白色101担体，60～80目。 B. GDX柱，４×0.5，2米，GDX301，60～80目。 一般选用TCP柱做有机硫分析，用GDX柱做无机硫分析。在既有无机硫，又有有机硫的样品分析时，可用双柱TCP柱和GDX柱，两次进样，此时应选02方式。而在进行总硫分析时，可选GDX柱用反吹法来做，选06，07方式或选用01，03（只显示不能画峰图，主要用于在线分析）。选用00，02方式做硫化氢，硫氧化碳和有机总硫。 4.进样： 由于硫化氢具有较强的化学活性，很容易被其他物质吸附而使其含量降低，从而影响测定的准确度。因此在测定过程中，采用吸附性较低的玻璃注射器采集样品，且要求样品的贮存时间不能太长，仪器中凡是样品经过的管线均经过钝化处理。也可采用特殊处理的六通阀自动进样。 5.仪器特点： ①独特的火焰光度检测器结构，操作简便，稳定时间快，采用特殊的火焰结构消除烃类化合物的干扰，使选择性大幅提高； ②在光信号的收集上，采用聚焦的方式，使捕捉到的信号大幅增加，灵敏度成倍数提高； ③采用优质材质及精湛的加工工艺，密封性很好，在实际操作中，抗外界干扰能力大幅提高，稳定性较好； ④在检测器底部，采用加热功能，有效去除冷凝水，使分析精度有很大提高； ⑤整机稳定性较好，操作简便，易于掌握。 6.参考谱图： 常见有机硫在TCP柱上保留时间
火焰光度检测器-FPD(SFPD 、DFPD 、PFPD) 一．概述 1．FPD是1966年问世的，它是一种高灵敏度、高选择性的检测器，对含磷、硫的有机化合物和气体硫化物特别敏感。 2．主要用来检测 ⑴ 油精馏中硫醇、COS、H2S、CS2、、SO2； 0 水质污染中的硫醇； ⑵ 空气中H2S、SO2、CS2； 0 农药残毒； 0 天然气中含硫化物气体。 3．FPD检测硫化物是目前最好的方法，为了提高FPD灵敏度和操作特性，在单火焰气体的流路形式上作了多种尝试，随后设计出了双火焰光度检测器（DFPD），但没有从根本上解决测硫灵敏度 和操作特性欠佳的缺点，最近几年在市场上又推出了脉冲火焰光度检测器（DFPD），无论在测硫、 测磷的灵敏度和选择性都有了成百倍的提高。也可以说，在测磷方面已没有必要再推荐氮磷检 测器了，测硫也基本上满足了当前各领域分析的要求。 二．FPD简明工作原理 FPD实质上是一个简单的发射光谱仪，主要由四部分组成： 1．光发射源是一个富氢火焰（H2 ：O2> 3 ：1），温度可达2000 ~ 3250 ℃ ； 2．波长选择器，常用波长选择器有干涉式或介质型滤光片； 3．接收装置包括光电倍增管（PMT）和放大器，作用是把光的信号转变成电的信号，并适当放大； 4．记录仪和其它的数据处理。 FPD简明工作原理为：当含磷、硫的化合物，在富氢火焰中燃烧时，在适当的条件下，将发射一系列的特征光谱。其中，硫化物发射光谱波长范围约在300 ~ 450nm之间，最大波长约在 394nm 左右；磷化合物发射光谱波长范围约在480 ~ 575nm之间，最大波长约在526 nm左右。 含磷化合物，一般认为首先氧化燃烧生成磷的氧化物，然后被富氢焰中的氢还原成HPO，这个被火焰高温激发的磷裂片将发射一定频率范围波长的光，其光强度正比于HPO的浓度，所以 FPD 测磷化合物响应为线性。 含硫的化合物在富氢火焰中燃烧，在适当温度下生成激发态的S2*分子，当回到基态时，也发射某一波段的特征光。它和含磷的化合物工作机理的不同是：必须由两个硫原子，并且在适当的温度 条件下，方能生成具有发射特征光的激发态S2*分子，所以发射光强度正比于S2*分子，而S2*分子与SO2的浓度的平方成正比，故FPD测硫时，响应为非线性，但在实际上，硫发射光谱强度（IS2 * ）与 n 含硫化物的质量、流速之间的关系为IS2=I0[SO2]，式中：n不一定恰好等于2，它和操作条件以及化合物的种类有很大的关系，特别是在单火焰定量操作时，若以n = 2计算将会造成很大的定量误差。三. 双火焰光度检测器（DFPD） 双火焰光度检测器（DFPD）,克服了单火焰的响应依赖于火焰条件与样品种类的缺点，使响应仅和样品中的硫（磷）的质量有关，并在检测硫时基本遵循平方关系。DFPD工作原理是使用了两个空 气-氢气火焰，将样品分解区域与特征光发射测量区域分开，即从柱流出的样品组分首先与空气混合，然后与过量的氢气混合，在第一个火焰喷嘴上燃烧。第一个火焰将烃类溶剂和复杂的组分分解成比 较简单的产物，这些产物和尚未反应的氢气再与补充的空气相混合，这时的氢气含量仍稍过量，既
实验名称：火焰光度法测定污水中的钾、钠 一、教学目的： 1、加深对火焰光度法原理的理解； 2、掌握火焰光度法测定钾、钠的方法； 3、了解火焰光度计的主要组成部分的作用、学习火焰光度计 的使用。 二、教学内容： （一）实验原理： 用火焰进行激发并以光电检测系统来测量被激发元素辐射强度，进而求出该元素含量的分析方法，称为火焰光度法。火焰光度计属于原子发射光谱的范畴。元素发射的谱线强度随该元素含量的变化而变化，谱线强度可由下列经验公式来表示：I=aC b 式中：I-谱线强度；C-元素的含量；a-常数，与元素的激发电位、激发温度、试样组成、仪器类型有关；b-自吸系数，其值为与谱的自吸情况有关。浓度很低时计为1，即I=aC。 钾、钠、钙等碱土金属及碱土金属的激发电位较低，可在火焰中被激发，可采用测谱线绝对强度的方法进行定量分析。 用火焰光度法进行分析时，可采用标准加入法和标准曲线法，本实验采用标准曲线法，即先测定不同浓度的钠、钾标准溶液的谱线强度，将浓度对强度作图作出标准曲线，再测定未知水样中的钠或钾谱线强度，从标准曲线上可求出其含量。 （二）实验仪器及试剂： 6400-A型火焰光度计；含铝为10mg/mL的三氯化铝溶液；1∶1的盐酸；氯化钠；氯化钾。 （三）实验步骤： 1、标准系列的配制： （1）钾、钠混合标准溶液（钾：200μg/mL；钠：1mg/mL）:迅速称取A.R并己烘干的氯化钾0.1097克，溶于水后，移入500mL的容量瓶中，迅速称取A.R并己烘干的氯化钠1.2711克，溶于水后，移入同一容量瓶中摇匀。
（2）标准系列的配制：吸收上述标准溶液1、2、3、4、5mL 于5个100mL容量瓶中，加入10mL三氯化铝，用蒸馏水定容到刻度。 2、样品处理： 取100mL的污水，加入5mL1∶1的盐酸酸化，煮沸除去二氯化碳，将体积浓缩至80mL左右，冷却，移入100mL容量瓶中，加入10mL三氯化铝溶液，用水稀释至刻度。 3、待测液的测定 （1）将仪器电源打开，开空压机，空气压力为0.1kg/cm2，打开液化气开关，点燃火焰，调整火焰高度为3-5cm，预热燃烧20分钟。 （2）用蒸馏水调节使指示器指于“0”，然后用中间浓度的标准溶液调节指示器达于“50”左右处，反复校正二次以上，就可将标准溶液由低浓度向高浓度逐个测试，标准系列测定完后，即可进行样品待测液的测定。记录下标准系列和待测样品的读数。 （四）结果处理： 以标准系列的浓度为横坐标，相应的检流计光点偏转格数为纵坐标，分别作出钾、钠的标准曲线，根据测定水样时，检流计光点偏转的格数，在标准曲线上查出水样中的钾、钠的浓度。 （五）思考与讨论： 1、火焰光度分析的原理是什么？火焰光度分析与摄谱法分析有何异、同处？ 2、火焰光度分析中，为什么要采用滤光片滤光？
UV2600型紫外分光光度计操作规程 一、开机 1.打开仪器电源。 2.打开电脑，点击UV Analyst 进入光谱分析软件。 3.软件将自动搜索仪器端口，点击“联机”，软件与仪器联机成功。 二、选择测试模式 根据实验需求选择测试模式。仪器提供的测试模式有“波长扫描”“时间扫描”“定点测量”“定量测量”“核酸测量”和“蛋白质测量” 【波长扫描】主要用以检测样品对一定范围波长光的吸收情况，以便对样品进行定性测量。 1.点击左侧主功能栏中的“波长扫描”即可进入波长扫描界面。 2. 根据实验要求，在“设置”设定检测参数。 3. 在样品室内参比及检测光路同时放入装有空白溶液的比色皿。 4. 点击“基线测量”以扣除空白的背景吸收。 5. 将检测光路中的空白溶液换成待测样品。 6. 点击“扫描”。以完成样品波长扫描检测。 7. 点击“保存”并选择保存路径即可保存谱图。 注意：在“基线测量”中所选择的基线必须与参数设置中基线一致！ 【时间扫描】是检测样品在特定波长范围内吸光度（或透过率）随时间的推移而发生变化情况。主要用以检测样品的稳定性或进行化学动力学研究。 1. 点击左侧主功能栏中的“定量测量”即可进入定量测量界面。 2. 根据实验要求，在“设置”设定检测参数。 3 在样品室内参比及检测光路同时放入装有空白溶液的比色皿。 4. 点击“基线测量”以后扣除样品空白的背景吸收。 5. 将检测光路中的空白溶液换成待测样品。 6. 点击“扫描”。以完成样品波长扫描检测。 7. 点击“保存”并选择保存路径即可保存谱图。 【定点测量】是检测样品在特定波长中的吸光度（或透过率）。 1. 点击左侧主功能栏中的“定量测量”即可进入定量测量界面。 2. 根据实验要求，在“设置”设定检测参数。 3. 在样品室内参比及检测光路同时放入装有空白溶液的比色皿。 4. 点击“自动校零”，以扣除该波长中空白溶液的背景吸收。 5. 将检测光路中的空白溶液换成待测样品。 6. 点击“测量”，以完成样品的吸光度（或透过率）的测量。 7. 点击“保存”并选择保存路径即可保存测量结果。 【定量测量】可通过检测标准样品或输入特定的系数建立标准曲线后测量样品的浓度值。
1 GC126-FPD火焰光度检测器 1.1引言 1.1.1 GC126-FPD火焰光度检测器概述 GC126－FPD火焰光度检测器是GC126气相色谱仪中选配的特种检测器之一，是专门用于检测含磷化物及含硫化物；是一种高选择性及高灵敏度的检测器。它只对含磷化物、硫化物有响应，而其它元素对它无干扰或干扰很小，因此这种检测器可以应用在石油化工中的含硫化物的微量检测。特别是自然界生物体内含磷、含硫化合物很多，新合成有机磷化物、硫化物、农药中的大量杀虫剂、杀菌剂都是含磷、含硫的有机化合物，而这些农药的残留量测定必须依赖于对磷、硫有高灵敏度及高选择性的火焰光度检测器（特别是对硫化物唯有采用火焰光度检测器测定）。 故火焰光度检测器可以广泛应用在生物、农业、环保、化工、医药、食品等行业的质量检验。 GC126－FPD火焰光度检测器有两个单元所组成，其一是火焰光度控制器包括微电流放大器和负高压稳压输出；其二是火焰光度检测器。本使用说明书仅对GC126－FPD火焰光度检测器的结构原理、操作方法和仪器保养、检修作较详细的说明。 1.1.2 GC126-FPD火焰光度检测器基本参数 1.1. 2.1 技术指标 检测限：对磷：Dt≤2×10-11g/s(p)（甲基对硫磷） 对硫：Dt≤1×10-10g/s(s)（甲基对硫磷） 基线噪声：≤10μV P；108；衰减1/32 （1mV量程） S；108；衰减1/8 （1mV量程） 基线漂移：≤30μV/30min 线性范围：对磷：103 对硫：102 启动时间：检测器开机≤2h应能正常工作。
1.1. 2.2 检测器使用要求 电源电压：220V±22V，50Hz±0.5Hz 功率：≤100W 环境温度：＋5℃~35℃ 相对湿度：≤85％ 环境条件：检测器安装室内应没有腐蚀性气体及不致使电子器件的放大器、色谱数据处理机及色谱工作站正常工作的电场和电磁场存在，检 测器安装后工作台应稳固，不能有振动，以免影响检测器正常工 作。在接氢气瓶或氢发生器的室内2m内不得有火种存在或发火 装置的可能性。 1.1. 2.3 外形体积 510mm(长)×370mm(宽)×200mm(高) 1.1. 2.4 重量 1kg(该重量是指本检测器所带附件及备件经包装后的重量参考值)。 1.1. 2.5 检测器成套性 GC126－FPD火焰光度检测器一台 附件、备件清单、合格证、说明书与检测器同装纸箱。 1.1.3 开箱与验收 收到仪器后，应该校对检测器型号与选购的检测器订单是否相符合。同时开箱检查仪器在运输过程中是否有损坏，若有明显损坏现象应立即与本厂质量检验科联系酌情处理。检测器自用户购买日起14个月内，厂方免费为用户进行非用户人为所至的故障修理。
分光光度计基本原理 分光光度计主要用于反射和透射测量。 分三种光源：S偏振光、P偏振光和自然光。 现有设备7台（2台日立U4100、1台JACSO-V650、1台JACSO-V570、2台KT1100、1台瞬间7700）主要由是由分光光度计和电脑组成，由电脑程序驱动。 1 基本部件 光源： 用于提供足够强度和稳定的连续光谱。分光光度计中常用的光源有热辐射光源和气体放电光源两类。 热辐射光源用于可见光区，如钨丝灯和卤钨灯；气体放电光源用于紫外光区，如氢灯和氘灯。钨灯和碘钨灯可使用的范围在340 -- 2500 nm。氢灯和氘灯。它们可在180 -- 375 nm范围内产生连续光源。 紫外—可见分光光度计通常都配有可见和紫外两种光源。 单色器：是从连续光谱中获得所需单色光的装置。 （1）入射狭缝 （2）准直镜（透镜或凹面反射镜），它使入射光束变为平行光束。 （3）色散元件，棱镜或光栅，它使不同波长的入射光色散开来。 （4）聚焦透镜或聚焦凹面反射镜聚焦，它使不同波长的光聚焦在焦面的不同位置。 （5）出射狭缝。 积分球:它主要用途是测定光源发出的总光通量。它的制造：首先在球内壁上涂一层腻子，作为底层；然后喷点白漆，作为中间层；最后喷一层白涂料（硫酸钡或氧化镁）作为表层。 检测器：检测器的作用是检测光信号。常用的检测器有光电管和光电倍增管。电脑，就是微处理机。一方面可对分光光度计进行操作控制，另一方面可进行数据处理。 2、先用3台光度计的特点 U4100的 V650能测位相
3、日常测量 改参数 1.光源要求（.自然光） 2、扫描速度 3、狭缝 基本的步骤 设备测量种类 U4100测量：合色棱镜（成品、PL、2P）等 V650:单层，小DVD,带位相的零件，AR的反射测量等 4.测量的原理，影响准确性的因素 单光路分光光度计V650 双光路分光光度计 U4100 它的优点：光电传感器就可以交替探测到经过样品的探测光束的强度与参考光束的光强度，然后将两束光强信号进行相除，就可以得到样品的透过率。它可以降低光源稳定性对光谱测试精度的影响。 测量的原则：入射光轴重合，出射光轴重合，难在后着。 商用的光谱仪都有很好的性能，但是如果操作测试不当，就会获得错误的光谱测试结果。主要影响准确性的因素： 透射因素： 1、测量样品口径的影响 在测量中应保证仪器的测量光束全部穿过样品。 1）、在样品室的测量光路和参考光路中同时添加小孔光阑。 2）、只在样品池添加小孔光阑。
实验3 紫外－可见分光光度计的测量应用一、实验目的 1．了解紫外－可见分光光度计的结构、工作原理及应用。2．了解关于物质的吸收光谱的基本定律。 3．初步学会应用紫外－可见分光光度计测量物质（各种透明晶体和溶液）的吸收光谱或透过谱（如光子晶体的透过谱）。 4．了解应用紫外－可见分光光度计测量溶液浓度的方法。 二、光的吸收定律与物质的光谱 紫外光是波长范围在200一400nrn的电磁波，可见光是波长在400一750nrn范围电磁波。当光穿过媒介传播时，媒介中的物质分子和原子就会与光波产生相互作用，使光的能量发生损耗，这就是所谓的光的吸收现象。不同的物质可能与不同波长的光波发生较强的相互作用，这就出现所谓的选择性吸收现象。例如，红色玻璃对红光的吸收比较小，而对其它波长的光波的吸收较强，从而使得该玻璃看起来是红色的。 如果固定输入光的强度，从200nrn到750nrn连续改变入射光的频率，将每个波长的光穿过某一物质后的输出光强记录下来，则以入射光频率为横坐标、以出射光强度
为纵坐标而画出的曲线称为该物质的紫外－可见吸收光谱。 朗伯（Lambert）发现，光在媒质中的光强随其在媒质中的传播距离而发生指数衰减：即 I＝I0 exp（－kx）(1) 其中I0为入射处的光强，I为出射处的光强，X为光在媒质中的传播距离，k为衰减系数。这就是媒质中的光的吸收的基本定律，通常称这个规律为朗伯定律。 当吸收物质为某种物质的溶液时，设溶剂是不吸收光的，则该溶液对光的吸收率应与光波通过的路程上单位长度内吸收光的分子数，也就是与浓度C成正比，即k=α'C (2) 引入透过率T= I/ I0，吸光度A= —log T ，令α=α'/2.303，则由式（1）有： A= α C x （3）通常称公式（3）叫比尔定律。由此可知，先配出标准浓度（C。）的所研究物质的溶液，测出其吸光度（A。），则任意浓度的所研究物质的溶液的浓度值可以通过测量其吸光度而求出。由式（3）有：A。＝αC。x；A= αC x;从而有A。／A＝C。／C，即有 C ＝ C 。A／A。（4）
722型分光光度计的使用方法 一、测量原理 分光光度法测量的理论依据是伯郎—比耳定律：当容液中的物质在光的照射和激发下，产生了对光吸收的效应。但物质对光的吸收是有选择性的，各种不同的物质都有其各自的吸收光谱。所以根据定律当一束单色光通过一定浓度范围的稀有色溶液时，溶液对光的吸收程度A 与溶液的浓度c（g/l）或液层厚度b(cm)成正比。其定律表达式A=abc （a是比例系数）。当c的单位为mol/l时，比例系数用ε表示，则A=εbc称为摩尔吸光系数。其单位为L·mol-1·cm-1它是有色物质在一定波长下的特征常数。 T(透光率)=I/I0 A(吸光度)= -lgT 或A=K·C·L(比色皿的厚度) 测定时，入射光I, 吸光系数和溶液的光径长度不变时，透过光是根据溶液的浓度而变化的，即“K”为常数。比色皿厚度一定，“L”、“I0”也一定。只要测出A即可算出“C”。 《分光光度计的表头上，一行是透光率，一行是吸光度。》 二、722型分光光度计的使用 1、将灵敏度旋钮调至“1”档（信号放大倍率最小）。 2、开启电源，指示灯亮，选择开关置于“T”，波长调至到测试用波长。仪器预热20分钟。 3、打开试样室（光门自动关闭），调节透光率零点旋钮，使数字显示
为000.0。（调节100%T旋钮），盖上试样室盖，将比色皿 架处于蒸馏水校正位置，使光电管受光，调节透光率100%旋钮使数字显示100.0。如显示不到100.0，则可适当增加微电流放大的倍数。（增加灵敏度 的档数同时应重复（3）调节仪器透光率的“0”位）但尽量使倍率置于低档使用。这样仪器会有更高的稳定性。 4、预热后，按（3）连续几次调整透光率的“0”位和“100%”的位置，待稳定后仪器可进行测定工作。 三、吸光度“A”的测量 将选择开关置于A 。调节吸光度调零旋钮，使得数字显示为零，然后将被测样品移入光路，显示值即为被测样品的吸光度值。 四、浓度c的测量 将选择开关由“A”旋至“C”将已标定浓度的样品放入光路，调节浓度旋钮，使得数字显示为标定值，将被测样品放入光路即可读出被测样品的浓度值。 注意事项： 1、测量完毕，速将暗盒盖打开，关闭电源开关，将灵敏度旋钮调至最低档，取出比色皿，将装有硅胶的干燥剂袋放入暗盒内，关上盖子，将比色皿中的溶液倒入烧杯中，用蒸馏水洗净后放回比色皿盒内。 2、每台仪器所配套的比色皿不可与其它仪器上的表面皿单个调换。
脉冲式火焰光度检测器(PFPD) 脉冲式火焰光度检测器(PFPD)是最新设计的火焰光度检测器。最适合于含硫和磷化合物的选择性检测. PFPD检测器也能够选择性的测定28种特定的元素。和标准的FPDs较，PF PD可获得更高的检测限(10倍)，更大的选择性(10-1000)，更强的可靠性和更低的操作成本。它的双通道模拟输出功能允许S和P,S和C或任意两种元素产生的信号同时输出。 操作原理： PDPF主要使用反应气体未端的扩散火焰。火焰中气相反应的结果, 使一些分子产生特征的发射光谱及发射的延迟。种不同的发射光谱及延迟可以用于增强PFPD的选择性减少噪音,提高检测灵敏度。由于使用不连续扩散火焰，燃烧室所用气体流量大大降低( 大约1/10 )。另外, 电 子门脉冲性能使噪音控制在门脉冲窗口之外，进一步增强了检测器的性能。 主要测定的28种元素S, P (主要应用) C, N, As, Br, Pb (关键应用) B, Al, Si, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Ga, Ge, Se, Ru, Rh, In, Sb, Te, W, Bi, Eu(其他应用) OI公司的PFPD检测器可以配置到任何进口的GC上. 1.更高的灵敏度 使用窄口径毛细柱(0.25mm内径) 可得到的最小检测限为硫：2x10-13 g S/sec，磷：1x10-14 g P/sec和氮：2x10-12g N/sec。若使用大口径毛细柱(0.53mmID)，灵敏度会略有降低，但此检测限要高出任何FPD的结果。 其出众的灵敏度可归功于： A. 由于时间过滤使得火焰背景和化学噪音降低； B. 由于电流控制，使得暗电流降低； C. 由于低燃烧气流量和更小的燃烧室体积可得到更高的信号强度； D. 使用波长范围更宽的滤光片； PFPD对磷的检测灵敏度相当于或高于NPD，且没有峰拖尾及长时间的稳定预热问题，它还有选择性检测C和N的优势。 PFPD硫模式的检测限大致和硫化学荧光检测器(SCD)相等。但由于二元响应，PFPD的信噪比更好些。 2.提高选择性 发射信号的时间延迟明显地增强了选择性(>103)，因此，PFPD相对碳氢化合物而言是一种特殊的检测器(选择性超过107)。由于各元素唯一的发射时间及双门槛差减软件，可明显地增加不同元素间的选择性。改善硅的选择性，可在高温流失的条件下提供一稳定的基线。3.较低的燃气消耗
分光光度计性能检测 【实验原理】 1、波长检测：⑴可见光区域的黄光波段比较狭窄，适用于光度计波长的粗测；⑵镨钕滤光片在529nm±1～2nm处有较好的吸收峰，适用于光度计波长的细测。 2、杂光检测：镨钕滤光片在585nm处吸光度A最大，透光率T最小，所产生的透光与杂光成正比，因此可用其透光率表示杂光的大小。 3、比色皿配对：一套比色皿之间的材质、厚薄、色泽、空白吸收等应该一致，误差小于0.5%才能配套使用。 【操作步骤】 一、操作 1、波长检测 (1)粗测：调仪器波长旋纽至580nm处，打开遮光板，在比色槽中光路经过处放一白纸条，观察是否有均匀的黄光。 (2)细测：调波长至529nm处，打开遮光板，调0%T，盖上遮光板以空气调100%T，将镨钕滤光片插入光路，测出A值。再在529nm附近每隔1～2nm，各测其A值。 2、杂光检测 (1)调波长为585nm，盖上遮光板，用黑纸挡住比色皿光路，调0%T。 (2)盖上遮光板，用空气作空白调100%T。 (3)插入镨钕滤光片，盖上遮光板，测出585nm时的T%，即为杂光水平 3、比色皿配套 (1)选取几支大小、材质、色泽相同的比色皿，洗净，装入占比色皿体积2/3的蒸馏水(D.W.)，擦干，放入比色槽。 (2)在585nm处，调第1支比色皿透光度为100%T，依次测出其他几支比色皿的T%。 不合格的需反复剔除极端值，或重新配对，直至有2个以上的比色皿合格。 【参考范围】 1、波长的检测：在529nm ± 1nm 处有最大吸收值为合格。 2、杂光的检测：T% ≤ 5%为合格。 3、比色皿配套：Tmax % –Tmin% ≤ 0. 5% 为合格比色皿配套。 【注意事项】 1、722型分光光度计的使用方法：选定检测波长，置调节模式为透光率T，将某一盛装参比介质的空白比色皿置于光路，打开遮光板，调0%T，盖上遮光板调100%T，再将盛装待测液体的比色皿置于光路，测出T值，或置调节模式为吸光度A，即可测出A值。注意每次测定均需重新调0%T、100%T。 2、在杂光检测中，用于调0%T的黑纸片应完好无孔洞，否则会导致假合格现象。 3、使用比色皿时，其盛装液体不能超过总体积的2/3，也不宜少于1/2，且在检测前必须用擦镜纸将比色皿外的液体擦拭干净
火焰光度检测器F P D 集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]
火焰光度检测器-FPD(SFPD 、DFPD 、PFPD) 一．概述 1． FPD是 1966年问世的，它是一种高灵敏度、高选择性的检测器，对含磷、硫的有机化合物和体硫化物特别敏感。 2．主要用来检测 ⑴ 油精馏中硫醇、COS、 H2S、 CS2、 SO2； 0 水质污染中的硫醇； ⑵ 空气中H2S、SO2、CS2； 0 农药残毒； 0 天然气中含硫化物气体。 3． FPD检测硫化物是目前最好的方法，为了提高 FPD灵敏度和操作特性，在单火焰气体的流路式上作了多种尝试，随后设计出了双火焰光度检测器（DFPD），但没有从根本上解决测硫灵敏 和操作特性欠佳的缺点，最近几年在市场上又推出了脉冲火焰光度检测器（DFPD），无论在测 测磷的灵敏度和选择性都有了成百倍的提高。也可以说，在测磷方面已没有必要再推荐氮磷检 测器了，测硫也基本上满足了当前各领域分析的要求。 二．FPD简明工作原理 FPD实质上是一个简单的发射光谱仪，主要由四部分组成： 1．光发射源是一个富氢火焰（H2 ：O2> 3 ：1），温度可达2000 ~ 3250 ℃ ； 2．波长选择器，常用波长选择器有干涉式或介质型滤光片； 3．接收装置包括光电倍增管（PMT）和放大器，作用是把光的信号转变成电的信号，并适当放大4．记录仪和其它的数据处理。 FPD简明工作原理为：当含磷、硫的化合物，在富氢火焰中燃烧时，在适当的条件下，将发射一系列的特征光谱。其中，硫化物发射光谱波长范围约在 300 ~ 450nm之间，最大波长约在 39左右；磷化合物发射光谱波长范围约在 480 ~ 575nm之间，最大波长约在 526 nm左右。 含磷化合物，一般认为首先氧化燃烧生成磷的氧化物，然后被富氢焰中的氢还原成 HPO，这个被火焰高温激发的磷裂片将发射一定频率范围波长的光，其光强度正比于 HPO的浓度，所以 FP 测磷化合物响应为线性。 含硫的化合物在富氢火焰中燃烧，在适当温度下生成激发态的S2*分子，当回到基态时，也发射某一波段的特征光。它和含磷的化合物工作机理的不同是：必须由两个硫原子，并且在适当的温度条件下，方能生成具有发射特征光的激发态S2*分子，所以发射光强度正比于S2*分子，而S2*分子与SO2的浓度的平方成正比，故FPD测硫时，响应为非线性，但在实际上，硫发射光谱强度（IS2）与含硫化物的质量、流速之间的关系为IS2=I[SO2]，式中：n不一定恰好等于2，它和操作条件以及化合物的种类有很大的关系，特别是在单火焰定量操作时，若以n = 2计算将会造成很大的定量误差三. 双火焰光度检测器（DFPD） 双火焰光度检测器（DFPD）,克服了单火焰的响应依赖于火焰条件与样品种类的缺点，使响应和样品中的硫（磷）的质量有关，并在检测硫时基本遵循平方关系。DFPD工作原理是使用了两个空气-氢气火焰，将样品分解区域与特征光发射测量区域分开，即从柱流出的样品组分首先与空气混然后与过量的氢气混合，在第一个火焰喷嘴上燃烧。第一个火焰将烃类溶剂和复杂的组分分解成比较简单的产物，这些产物和尚未反应的氢气再与补充的空气相混合，这时的氢气含量仍稍过量，既 1
开题报告 化学 固体废物中有机磷农药的测定气相色谱-火焰光度检测器法一、选题的背景与意义 有机磷农药是为取代有机氯农药发展起来的，它比有机氯农药较易降解，残留期较短，是现有农药中品种最多、使用最广的一类，约有100多种。环境中有机磷农药的污染和毒害已日益引起人们的广泛关注。有机磷农药毒性较高，是急性中毒类农药，如对硫磷和内吸磷等都是剧毒品。 有机磷农药常被用作杀虫剂喷洒在果树、蔬菜上，残留在水果、蔬菜上的农药或进入环境的农药进入有机体，对人、畜毒性较大，大部分对生物体内胆碱酯酶有抑制作用，抑制胆碱酯酶使其失去分解乙酰胆碱的能力，造成乙酰胆碱积累，引起神经功能紊乱，从而导致肌体的损害。 有机磷农药的各类环境质量标准和污染物排放（控制）标准，均没有针对固废。现收集到与土壤或固废相关的标准，见表1。 表1 有机磷农药相关环境质量或排放标准
在现行的有机磷农药的监测分析方法中，主要采用有机溶剂提取，净化步骤除去干扰物，用气相色谱氮磷检测器(NPD)或火焰光度检测器(FPD)检测，再根据色谱峰的保留时间定性，外标法定量。此方法仅适应于水和土壤中有机磷农药的分析，尚未制定固体废物中有机磷农药的标准分析方法。 现根据对目前农田里常用有机磷农药的使用情况调研以及相关有机磷农药的标准，筛选出12种左右的有机磷农药，分别为甲拌磷、乐果、二嗪农、乙拌磷、异稻瘟净、甲基对硫磷、马拉硫磷、对硫磷、毒死蜱、稻丰散、丙溴磷、乙硫磷，对这12种有机磷农药制定标准方法。 三、研究的方法与技术路线： 考虑到快速溶剂萃取法（ASE）具有萃取速度快、溶剂用量少、效率高、密封性能好造成环境污染小的特点，决定样品的前处理采用ASE提取，经浓缩定量后采用GC-FPD的方法检测固体废物中的有机磷农药。 技术路线： 四、研究的总体安排与进度：
培训资料 配光曲线报告的解读 ——分布光度计测试 杭州创惠仪器有限公司 2017.7.26
1. 保护角：灯具结构对光线的约束角，又叫遮光角。 2. 光通量：光源单位时间内发出的光量的总和，单位LM(流明) 说明：人眼对蓝绿光的敏感度最大，因此，波长为555nm 的黄蓝光的单色光源，其辐射功率达到1W 时，其所发出光的光通量就为680 lm 3. 光强（发光强度）：光源在特定方向单位立体角内的光通量，单位cd （坎德拉） 4. CIE 分类：CIE 是国际照明委员会 灯具按光通量在其上下空间的分布比例，分为五类，直接型、半直接型、间接型 半间接型、全漫射型。 90%以上的光通量照射下方空间——直接型 60%以上90%以下光通量照射下方空间——半直接型 间接型与半间接型与以上相反。 漫射型:灯具的上下光通量几乎相同 5. S/MH 距高比： 注意：此处烦的“光束角”是广义不精确的（光束角定义见后续阐述） S/M(C0/180): C0-C180一边的距高比 S/M(C90/270): C90-C270一边的距高比 一个衡量左右，一个衡量前后。 俯视图
n UP,DN(C0-180): C0-C180一边的上下光通比 n UP,DN(C180-360): C180-C360一边的上下光通比 6.光束角： 一般意义上的光束角，指光照边缘与光中心线的夹角。 然而，如下情况，光照边缘很难确定，因此光束角需要更科学的定义。 CIE （国际照明委员会，欧洲）规定：光强达到法线光强的50%处，两边形成的夹角 IES （国际照明学会，美国）规定：光强达到法线光强的10%处，两边形成的夹角 以上标准中规定的定义，是各自为便的人为定义。 7.关于灯具配光曲线： ① c-y/②B-?两种测试支架 C 平面： y 平面：每个 C 角度上的平面， 俯 视图
上海标准文件 标题：气相色谱火焰光度检测器（FDP）操作和保养规程 分发部门：总经理室、质量技术部、行政部（存档） 气相色谱火焰光度检测器（FDP）操作和保养规程 1 目的 规范气相色谱火焰光度检测器（FDP）的使用过程，特制定本标准。 2 范围 适用于气相色谱火焰光度检测器（FDP）的使用、操作及保养。 3 责任 气相色谱火焰光度检测器（FDP）的操作人员按本规程操作，QC主管对本规程的有效执行承担监督检查责任。 4 规程 4.1 检测机理 由于是富氢焰测量硫（S）、磷（P）化合物的分子发射光谱，了解其检测机理，对于帮助选择最佳条件很有用。FDP对硫和磷的响应机理是不同的。 4.1.1 检测磷的机理：对于有机磷化合物，一般认为首先是氧化燃烧生成磷的氧化物（PO 分子），然后被富氢焰中的氢还原成HPO，这个被火焰高温激发的磷裂片，发射出一定范围波长的光，其中心波长为526nm，通过中心波长为526nm左右的干涉滤光片，测量其发射光强度，因光强度（即响应值）与HPO浓度成正比，因此，FDP检测含磷化合物的响应值为线性。 4.1.2 检测硫的机理：对于含硫化合物在富氢焰中燃烧，首先氧化成SO2，然后被H2还原成S原子，二个S原子在大约390℃的适当温度下生成激发态S2*分子，当其回到基态时，就会发射出一定波长范围的光，其中心波长为394nm，通过中心波长为394nm左右的
干涉滤光片，测量其发射光强度，发射强度正比于S2*，而S2*与SO2浓度的平方成正比，故FDP测硫时，响应为非线性。 从以上磷、硫检测机理可知，对磷只需在富氢焰中经氧化、还原成具有化学发光的HPO 就可被检测；而对硫除了在富氢焰中经氧化、还原成S原子外，还需要一个适当的温度环境，便于生成化学发光的S2*，因此，在一般条件下，火焰温度较高，适于测磷，而不利于测硫，或使测硫灵敏度降低，所以，测硫和测磷应该在不同条件下，即在各自最佳条件下操作。通常测磷的灵敏度要比测硫高一个数量级（即检测限磷比硫降低一个数量级）。 4.2 FDP的结构 主要由二大部分组成：1、火焰发光系统，2、发光系统。 4.2.1 火焰发光系统：由主体座（组件）、喷嘴组件、燃烧发光室组成，本检测器为改进型结构，空气直接引入火焰中心，载气与氢气预混后在火焰外层燃烧。其特点是火焰稳定、灵敏度高、进样量大不熄火。 4.2.2 光电系统：由石英窗片、散热帽、滤光片、光电倍增管及外套管和外接800V高压电源及微电流放大器等组成。测磷用526nm滤光片，测硫用394nm滤光片。 4.3 FDP的操作条件 4.3.1 先通载气和空气，待检测器温度升至130℃以上时通氢点火，这与FID操作程序是相同的，温度设置根据样品不冷凝为原则。 4.3.2 光电倍增管高压：500~800V负直流电压，一般就定在800V。 4.3.3 FDP的响应值与气体流量大小及相互关系比例有关，尤其是与O2：H2的比例有较大影响，所以，气体流量设置特别重要，本公司实验参考值如下： 空气：压力表指示：0.035~0.07Mpa，即流量为25~60 ml/min， 最佳值约0.045Mpa, 即流量~40ml/min±10ml/min。 氮气：压力表指示：0.04~0.07Mpa，即流量40~80 ml/min， 最佳值约0.05Mpa, 即流量~55ml/min±10ml/min。 空气太大或太小、氢气太小容易引起进样后熄火。要注意调节最佳O2：H2比，才能保持最佳检测灵敏度。（O2流速按空气流速的20%计算，）个单位FDP的最佳O2：H2不一样的，本公司实验所得最佳O2：H2约为0.2±0.05，供使用者参考。 5 保养 5.1 光电倍增管加上高压后禁止见光，因此在点火时或检查是否点着火，要拿开FDP盖帽时必须关掉高压。
分光光度计测量误差来源浅析 1仪器本身性能带来的误差 1.1复色光对比耳定律的偏离 比耳定律成立的前提条件是人射光是单色光，但是精度再高的仪器，即使是双单色器的分光光度计，也只能获得近乎单色的光，无法获得纯单色光，它仍然含有狭窄光通带，具有复色光的性质。而复色光会导致比耳定律的正或负偏离。固定狭缝的紫外分光光度计光谱带宽一般为1nm或2nm，可调狭缝的可以做到0.Inm;可见分光光度计带宽6nm、snm，甚至十几纳米。光谱带宽应该是越小越好，但是随着光谱分辨率的提高，仪器的灵敏度降低，所以选择仪器时要综合考虑各种条件的影响。当溶液浓度较小且单色光较纯时，可近似认为符合比耳定律。 1.2杂散光的影响 杂散光是指进人检测器的处于待测波长光谱带宽范围外的其他波长组分，它是光谱测量中误差的主要来源。产生原因有:分光光度
计的色散元件、反射镜、透镜及单色器内壁灰尘等。在分光光度计工作波段边缘波长处，由于单色器透光率、光源辐射强度、检测器灵敏度都较低，杂散光的影响更为显著。杂散光限制仪器的分析上限可引起严重的测量误差，实际工作中，在定量分析时，一般在吸收峰或其附近处测量样品吸光度，如果在分析波长处含有杂散光，这时样品的透光率较小，而杂散光大部分透过，使测量吸光度低于真实吸光度。 1.3仪器噪声对测t的影响 仪器噪声也是仪器的一个重要指标，它表征仪器做稀溶液的能力。是叠加在待测量的分析信号中的不需要的信号，扫描100%T和0%T线，可观察到分光光度计的绝对噪声水平，如果仪器噪声较大，会掩盖较小的测量信号，一般用噪音的二倍来表示仪器的灵敏度。 1.4波长和吸光度准确度 样品的每一个值都是在一定的波长下测得的，如果波长误差很大，测出的值肯定不准。吸光度准确度也是用户对仪器的直接要求，更应引起足够的重视。国家计量检定规程规定双光束紫外可见分光光度计透射比准确度为A级士0.6%，B级土1.0%。
火焰光度计一般特点： 1)火焰光度计可同时测量Na、K、Li、Ca、Ba五种元素； 2)它代表21世纪火焰分光测量的最新技术进步； 3)高质量，高效率，简单； 4)提供完整系列，最终用户只须准备丙烷、丁烷、LPG气源就可直接使用； 5)火焰光度计应用领域：饮料、化学制造、临床检测、农业、食品、矿物萃取、油料工业、石油、化工、土壤分析等； 火焰光度计结构特点： 1)火焰光度计带有Na、K、Li、Ca、Ba五种滤光片；可同时检测、显示5种元素含量； 2)两点或多点校正；仪器可保存校正曲线；熄火检测和自动关机功能； 3)自动日常开机；开机时自动诊断功能；诊断显示； 4)火焰光度计检测以确保水池充满水；可更换导管附件；内置空气压缩机； 5)可更换的吸气针孔；混合腔方向可以调节；冲击珠； 6)电脑接口；可外接电脑控制；提供维护警报来进行循环； 7)带有湿气分离器；自动水流管；图表记录输出； 8)火焰光度计装有气体调节器；可改变电源电压；符合欧盟RoHS指令；可选配自动进样器； 火焰光度计技术特点： 1)火焰光度计线性化处理：包括在软件里，可提供5种元素中的任一种。可提供单点或多点校正； 2)进样速率：3.0-5.5ml/min； 3)滤光片的最佳测试范围： 3.1)单点校正时：Na：0.05 - 60ppm；K：0.05- 100ppm；Li：0.1- 50ppm；Ca：2.5 - 100ppm 3.2)多点校正时：Na：0.05 - 1000ppm；K：0.05 - 1000ppm；Li：0.1 - 1000ppm；Ca：2.5 - 1000ppm； Ba：30 - 3000ppm； 4)火焰光度计重现性：在100ppm或者更低的浓度时，超过10分钟的时间内连续20次取样的变化系数<1%（仪器稳 定后）； 5)检测限：Na：0.02ppm；K：0.02ppm；Li：0.05ppm；Ca：1.0ppm；Ba：10ppm； 6)时间稳定性：少于15秒(当样品被送入火焰燃烧后)； 7)漂移性：≤1%(当仪器稳定30分钟后)； 8)线性：好于最佳结果的中间值的2%(单点校正)； 9)干扰性：Na/K/Li = <0.5%(样品浓度<100ppm)； 10)火焰光度计参数测量数量：仪器显示READ(读数)模式时，可显示5种元素，从高到低连续显示；
火焰光度检测器 节选自《气相色谱检测方法》(第二版)作者:吴烈钧 第一节引言 火焰光度检测器(flame photometric detector,FPD)是利用富氢火焰使含硫，磷杂原子的有机物分解，形成激发态分子，当它们回到基态时，发射出一定波长的光。此光强度与被侧组分量成正比。所以它是以物质与光的相互关系为机理的检侧方法，属光度法。因它是分子激发后发射光，故它是光度法中的分子发射检测器。 1966年Brody和Chancy首次提出气相色谱FPD，称通用型FPD。它有易灭火等缺点。以后在气体的流路形式方面又作了改进。这些均属单火焰FPD（single flame phot ometric detector,简称SFPD）。为了克服SFPD的缺点，出现了双火焰光度检侧器（dual－flame photometric detector；简称DFPD）。近年又出现了脉冲火焰光度检侧器（pulsed-flame photometric detector；PFPD），使灵敏度和选择性均较SFPD, DFPD有很大提高，还扩大了检侧元素的范圈。 FPD是一种高灵敏度和高选择性的检测器，其主要特征是对硫为非线性响应，它是六个最常用的气相色谱检测器之一、主要用于含硫、磷化合物，特别是硫化物的痕量检测。 近年也用于有机金属化合物或其他杂原子化合物的痕量检测。 仪器专场展示：气相色谱顶空进样器 关键词：检测器FPD火焰光度 收藏分享评分 我在故我思 ?技术 ?财富 ?个人资料加为好友 ?给他留言帖子合集 沙发只看作者回复于：2006-11-8 20:33:00 回复本贴回复主题编辑举报管理 第二节工作原理和响应机理 一、工作原理 图6-1为FPD系统示意图。它主要由二部分组成：火焰发光和光、电信号系统。 火焰发光部分由燃烧器(4)和发光室(2)组成，各气体流路和喷嘴等构成燃烧器，又称燃烧头。通用型喷嘴由内孔和环形的外孔组成。气相色谱柱流出物和空气混合后进入中心孔，过量氢从四周环形孔流出。这就形成了一个较大的扩散富氢火焰、烃类和硫、磷确化合物在火焰中分解，并产生复杂的化学反应，发出特征光。硫、磷在火焰上部扩散富