光谱分析仪器
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光谱分析仪器有哪些光谱分析仪器是一类广泛应用于科学研究、工业生产以及环境监测等领域的仪器设备。
它们通过测量不同波长的光在样品中的吸收、发射或散射情况,从而获得样品的光谱信息。
根据不同的工作原理和应用领域,光谱分析仪器可以分为多种类型。
一、紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计是一种常用的光谱分析仪器,它能够测量样品在紫外至可见光波段的吸收情况。
它主要由光源、光栅、样品池和光电探测器等部分组成。
通过此种仪器,我们可以测量物质的吸收光谱,从而分析样品的化学组成以及浓度等相关信息。
二、红外光谱仪红外光谱仪是利用物质在红外波段的吸收特点进行分析的仪器。
它主要由红外光源、样品室、光栅、检测器等组成。
红外光谱仪在有机化学、药学、食品安全等领域有着广泛的应用。
通过红外光谱仪,我们可以获得样品的红外吸收光谱,从而对样品的化学结构以及功能团进行分析。
三、质谱仪质谱仪是一种可进行分析和鉴定的高灵敏度仪器。
它主要由离子源、质谱分析器和检测器等组成。
质谱仪广泛应用于有机物、生物大分子以及环境样品等的分析。
通过质谱仪,我们可以得到样品的质谱图谱,并且可以鉴定样品的分子结构以及化学组成。
四、原子吸收光谱仪原子吸收光谱仪是一种用于定量测定金属元素的仪器。
它的工作原理是利用样品中金属元素在特定波长的光照射下,吸收光的强度与金属元素的浓度成正比。
通过原子吸收光谱仪,我们可以测定样品中金属元素的含量,对于环境监测和质量控制等具有重要的意义。
五、核磁共振仪核磁共振仪是一种利用核磁共振现象来获得样品结构和相关信息的分析仪器。
它主要由磁场系统、射频系统以及探测系统等组成。
核磁共振仪广泛应用于有机化学、生物化学以及材料科学等领域。
通过核磁共振仪,我们可以确定样品的结构、分子间的相互作用以及动力学参数等。
光谱分析仪器在科学研究和工业生产中有着重要的应用价值。
不同类型的光谱分析仪器都具有各自的特点和优势,在不同领域有着不可替代的作用。
随着科学技术的不断进步和发展,光谱分析仪器的性能和应用也将不断得到提升和扩展,为相关领域的研究和发展提供更加精确和可靠的分析手段。
光谱分析仪学习计划一、前言光谱分析仪是一种利用物质对电磁波的吸收、散射、发射、和干涉现象来研究物质性质的仪器。
在分析化学和物理领域中,光谱分析仪广泛应用于物质的成分分析、结构表征、反应动力学研究以及环境监测等方面。
本学习计划将围绕光谱分析仪的基本理论、分类和应用展开学习,以便更好地理解和掌握光谱分析仪的原理和操作技巧。
二、学习内容及目标1. 基本原理:学习光谱分析仪的基本原理,包括电磁波谱的概念、分子光谱、原子光谱以及固体光谱等方面的理论知识。
2. 仪器分类:了解各种光谱分析仪的分类及特点,包括紫外可见光谱仪、红外光谱仪、拉曼光谱仪、质谱仪等主要类别。
3. 应用领域:掌握光谱分析仪在化学分析、材料表征、医学诊断、环境监测以及食品检测等领域的应用情况。
4. 操作技巧:熟练掌握光谱分析仪的操作技巧,包括样品处理、仪器调试、数据处理以及结果分析等方面的操作方法。
5. 实验设计:学习如何设计和实施光谱分析实验,包括实验流程、参数设置、数据采集和结果解读等方面的实验设计能力。
三、学习方法1. 理论学习:通过阅读相关专业书籍、期刊论文以及在线资料,系统学习光谱分析仪的基本理论知识。
2. 实验操作:参与相关实验室的仪器操作培训,亲自操作光谱分析仪,熟悉仪器的结构和操作流程。
3. 实践应用:参与相关实验课题或项目,将学到的知识和技能应用到实际的科研工作中,提高实际操作和解决问题的能力。
4. 交流学习:与导师、同学以及行业专家进行交流和讨论,分享经验和学习成果,不断完善和提高自己的学习成果。
四、学习进度安排1. 第一阶段:基础理论学习(1个月)内容:学习光谱分析仪的基本原理,包括光谱理论、分子结构光谱、原子光谱以及固体光谱等方面的理论知识。
方式:阅读相关专业书籍、期刊论文,进行知识点整理和总结,参与课堂讨论和辅导学习。
2. 第二阶段:仪器分类及应用领域了解(1个月)内容:了解不同类型光谱分析仪的分类及特点,以及光谱分析仪在化学分析、材料表征、医学诊断、环境监测以及食品检测等领域的具体应用情况。
光谱分析仪器有哪些光谱分析是一种利用光学原理来进行检测、分离和定量分析的方法。
光谱分析技术被广泛应用于化学、生物、环境科学等领域,可以对各种物质进行分析和鉴定。
光谱分析需要用到相应的仪器设备,下面将就几种光谱分析仪器进行介绍,主要包括紫外可见分光光度计、红外光谱仪、拉曼光谱仪和荧光光谱仪。
一、紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计(UV-Vis Spectrophotometer)是通过发射电磁波并测量样品反射、散射或透射光线的强度来获得样品的吸收谱的仪器。
这种仪器适用于吸收性变化比较明显的样品,如有机化合物、无机中间体和材料等。
紫外可见分光光度计主体部分由专门的光源系统、单色器、样品室、检测系统和计算机控制系统构成。
该仪器操作简便、分辨率高、速度快、灵敏度高且最小检测量低。
二、红外光谱仪红外光谱仪(Infrared Spectrometer)是一种检测物质的振动和旋转能级交互作用,从而确定样品分子结构和成分的仪器,适用于分析有机化合物、聚合物、大分子化合物、生物分子等。
这种仪器使用的光谱区域为4000-400cm^-1,所检测到的信号是样品分子的吸收能级信号。
红外光谱仪通常包括光源、样品室、单色仪和探测器。
其主要优点包括测试非破坏性、易于实施等特点。
三、拉曼光谱仪拉曼光谱仪(Raman Spectroscope)是一种通过测量样品散射的弱激发的光线来检测分子、化合物、晶体等物质结构信息的仪器。
在该仪器中,通过激发激光束与样品相互作用,使样品分子发生振动并产生散射光,在样品散射光束过程中捕获弱散射光,并通过光谱仪对弱散射光进行测量。
拉曼光谱仪适用于检测无色、无味、无毁坏性物质的结构,如高分子材料、生物大分子、有机/无机化合物等。
四、荧光光谱仪荧光光谱仪(Fluorescence Spectrometer)是一种通过制作激发光与样品相互作用导致样品吸收激发能而产生荧光的现象,然后进行检测的仪器。
测量样品在激发过程中释放出荧光,通过检测样品中的荧光信号来识别样品的不同成分和结构信息。
光谱分析仪器光谱分析仪器是一种用于分析光谱的科学仪器,广泛应用于物理、化学、生物等领域的实验研究和工业应用中。
它通过对待测物质产生的光谱进行测量和分析,揭示物质的性质和组成。
光谱分析仪器主要由光源、光栅或光衍射装置、检测器和数据处理系统组成。
不同类型的光谱分析仪器适用于不同的光谱范围和应用领域。
光源是光谱分析仪器的重要组成部分,它提供了待测物质产生光谱所需要的光线。
常见的光源包括白炽灯、氘灯、钨灯、氙灯等。
不同的光源在不同的波长范围和亮度上有着不同的特点和应用。
光栅或光衍射装置是光谱分析仪器中的核心部件之一,它用于将进入仪器的光线按不同的波长进行分离。
其中,光栅是一种光学元件,可根据光线的入射角和纹片间距的大小来决定衍射角和衍射波长。
而光衍射装置则是一种利用衍射现象来分离光谱的技术。
检测器用于测量已分离的光谱,将光信号转化为电信号,并进行放大和测量。
常见的检测器类型包括光电二极管、光电倍增管、光电子倍增管等,它们具有不同的特点和适用范围。
数据处理系统是光谱分析仪器的重要组成部分,它用于接收和处理由检测器测得的信号,将光谱信号转化为可以被科学家或研究人员分析的数据。
数据处理系统通常由计算机和相应的分析软件构成,通过对光谱数据的处理和解析,可以获取有关物质性质和组成的详细信息。
光谱分析仪器具有许多优点,如高分辨率、高灵敏度、快速测量速度和广泛的应用范围。
它可以帮助科学家和研究人员更加深入地了解物质的结构、组成和性质,从而为科学研究和工业应用提供有力的支持。
光谱分析仪器的应用非常广泛。
在物理领域,光谱分析仪器可以用于研究光的特性、原子和分子结构等。
在化学领域,它可以用于分析和鉴定化合物的结构和组成。
在生物领域,它可以用于研究生物分子的结构和功能。
此外,光谱分析仪器还广泛应用于环境监测、食品安全检测、药物研发等领域。
光谱分析仪器在科学研究和工业应用中发挥着重要作用。
它不仅可以为科学家和研究人员提供全面准确的光谱数据,还可以为各行各业的工程师和技术人员提供可靠的分析结果和数据支持。
光谱分析仪操作规程一、引言光谱分析仪是一种用于测量物质的光谱特性的仪器,广泛应用于化学、物理、生物、环境等领域。
为了正确操作光谱分析仪,保证测量结果的准确性和可靠性,特制定本操作规程。
二、仪器准备1. 确保光谱分析仪处于工作状态,检查电源是否正常。
2. 根据需要选择合适的光源和检测器,并正确安装到仪器中。
3. 预热仪器至适当温度,使其稳定在工作状态下。
三、样品准备1. 样品选择:根据实验目的选择适当的样品,并确保样品纯度和稳定性。
2. 样品处理:根据需要对样品进行处理,如溶解、稀释等。
3. 样品装载:将样品装载到合适的样品池中,确保样品与光线之间的正常传输。
四、操作步骤1. 打开软件:启动光谱分析仪软件,并确保与仪器的连接正常。
2. 设置实验条件:根据实验要求,设置光源的波长、光强度、扫描速度等参数。
3. 背景扫描:进行背景扫描,以消除仪器本底带来的干扰。
4. 样品扫描:将预处理好的样品装载至样品池中,点击开始扫描按钮,记录扫描得到的光谱数据。
5. 数据处理:根据需要,对扫描得到的光谱数据进行处理,如峰位分析、峰面积计算等。
6. 实验记录:将实验过程中的关键数据和观察结果记录下来,以备后续分析使用。
五、注意事项1. 操作过程中应严格按照仪器使用说明书和操作规程进行操作,避免不必要的误差和损坏。
2. 注意光谱分析仪在工作过程中的温度变化,过高过低都可能影响测量结果,建议在室内稳定环境下进行操作。
3. 避免样品交叉污染,每次测量前应清洁样品池,并确保待测样品没有残留。
4. 注意光源和检测器的灵敏度和稳定性,定期进行校准和维护,确保测量结果的准确性和可靠性。
5. 实验结束后,及时关闭仪器电源并进行清洁保养,保持仪器的正常运行状态。
六、结语通过本操作规程,我们可以正确使用光谱分析仪,对物质的光谱特性进行准确测量。
在实验过程中,要注意仪器的操作方法和注意事项,以保证测量结果的准确性和可靠性。
希望本规程对广大用户使用光谱分析仪有所帮助。
光谱分析仪器的组成部件光谱分析仪器是一种在光学、电学、计算机技术等方面应用的现代化分析仪器,它是通过测量物质对辐射(如热辐射、可见光、紫外光等)的吸收、发射、散射等现象,来确定有关物质的结构、组成、性质等信息。
光谱分析仪器的组成部件可以分为样品处理、光学系统、检测系统和数据处理系统等几个部分。
1. 样品处理系统样品处理系统是光谱分析仪器的前置设备,主要作用是将样品转化为可供光谱测量的状态。
样品处理系统的组成通常包括样品采集、样品预处理、样品转化等。
以下是样品处理系统的具体组成:1.1 样品采集样品采集包括采样器和样品输送系统,用于收集物质的样品或物质,并将其输送到样品室等待处理。
在样品采集中,需保证样品的来源及保存条件,以避免不必要的干扰和误差出现。
1.2 样品预处理样品预处理主要是为了去除样品中的杂质、消除干扰和减小基体影响。
通常包括过滤、稀释、提取、分离等处理过程。
1.3 样品转化样品转化是将样品转化为适合测量的状态,如气态、液态、固态或溶液状态。
通常采用的样品转化方法有热解、水解、氧化还原等。
2. 光学系统光学系统是光谱分析仪器的核心部分,它主要用来处理和分析样品透过的或发出的光谱信息。
光学系统通常包括光源、光学元件、样品室和检测器。
以下是光学系统的具体组成:2.1 光源光源是光学系统的重要组成部分,通常使用的有白炽灯、氙灯、钨丝灯等。
不同的光源适用于不同的波段,并可根据需要进行选择。
2.2 光学元件光学元件是调节和控制样品透过的或发出的光的传输、分布和能量等的重要组成部分。
其中主要包括棱镜、光栅等。
2.3 样品室样品室是用来安放样品的器件,主要是为了保证测量安全、减少污染和保持稳定性,通常设计为恒温环境,并装有防止外界干扰的屏蔽系统。
2.4 检测器检测器是光学系统的重要节点之一,主要用来测量样品透过的或发出的光的强度并将其转化为电信号。
通常使用的检测器有光电倍增管、半导体探测器等。
3. 检测系统检测系统是用来测量和记录样品透过或发出的光的特征,并将其转化为数据信号或图形信号以便进行后续的分析和处理。
光谱分析仪器有哪些光谱分析是一种基于物质与光之间的相互作用关系来研究物质性质的方法。
光谱分析仪器是用来测定、记录和分析物质吸收、发射或散射光的设备。
光谱分析仪器广泛应用于化学、生物、环境、材料等领域。
本文将介绍光谱分析仪器的主要类型和应用。
一、紫外-可见光谱仪紫外-可见光谱仪是一种测量物质对紫外光和可见光的吸收或发射的仪器。
它在紫外光(200-400 nm)和可见光(400-800 nm)范围内具有较高的灵敏度和精确度。
紫外-可见光谱仪主要由光源、样品室、棱镜或光栅、检测器等组成。
该仪器常用于药学、环境监测、食品安全等领域的质量控制和研究。
二、红外光谱仪红外光谱仪是用来测量物质对红外光的吸收或发射的仪器。
红外光谱(4000-400 cm^-1)区域包含了许多有关物质分子结构和化学键的信息。
红外光谱仪主要由光源、干涉仪、检测器等组成。
它广泛应用于有机化学、无机化学、材料科学等领域的结构分析和鉴定。
三、拉曼光谱仪拉曼光谱仪是一种用来测量物质散射的仪器。
拉曼光谱基于拉曼散射现象,通过测量物质散射光的频率偏移来获得物质分子的结构和振动信息。
拉曼光谱仪主要由激光器、样品室、光栅、检测器等组成。
它在化学、材料科学、生物医学等领域具有重要应用价值。
四、质谱仪质谱仪是一种用来测定物质分子质量和结构的仪器。
质谱仪基于物质分子的质荷比(m/z)来分析物质样品中的化合物组成。
质谱仪主要由离子源、质量分析器、检测器等组成。
它在有机化学、环境科学、药物研发等领域具有广泛应用。
五、核磁共振仪核磁共振(NMR)仪是一种用来研究物质中原子核自旋的仪器。
核磁共振仪通过在外加磁场和射频电磁场的作用下,测量样品中原子核的共振吸收信号以获得物质结构和性质信息。
核磁共振仪由磁体、探测器、射频系统等组成。
它在化学、生物医学、材料科学等领域发挥着重要作用。
综上所述,光谱分析仪器包括紫外-可见光谱仪、红外光谱仪、拉曼光谱仪、质谱仪和核磁共振仪等。
光谱分析仪使用方法说明书一、引言光谱分析仪是一种用于测量物质吸收、发射或散射光谱的仪器,广泛应用于化学、生物、材料科学等领域。
本说明书旨在详细介绍光谱分析仪的使用方法,帮助用户正确、高效地操作该仪器。
二、仪器概述光谱分析仪采用先进的光学系统和检测器件,可实现高精度的光谱测量。
仪器包含以下主要部件:1. 光源:用于发射特定波长的光线,常见的光源包括白炽灯、氘灯、氙灯等。
2. 光栅:通过光栅的衍射效应,将入射光线分解成不同波长的光谱。
3. 样品室:放置待测样品的空间,保证样品与光线的正常相互作用。
4. 检测器:用于接收、测量样品发射或吸收的光信号,并将其转换为电信号。
5. 控制系统:包括光学系统、电子系统以及数据处理和显示系统等,用于操作和控制整个仪器。
三、仪器准备在使用光谱分析仪之前,请按照以下步骤进行仪器准备:1. 安装:将光谱分析仪稳定地安装在干净、稳定的工作台上,并保证充足的通风和周围环境的干净。
2. 电源连接:将仪器的电源线连接到稳定的电源插座,并确保电压符合仪器要求。
3. 光源检查:检查光源的正常工作情况,确保光线稳定且光谱范围符合实验要求。
4. 校准:根据仪器要求,进行必要的校准步骤,以确保测量结果的准确性。
四、样品准备在进行光谱分析之前,需要准备好样品,并按照以下步骤进行处理:1. 样品选择:根据实验要求,选择合适的样品进行分析,并清洁样品以确保无杂质影响分析结果。
2. 样品装载:将清洁的样品放置于样品室中,并调整样品位置以保证光线能够正常照射和接收。
3. 样品数量:根据实验要求,确定需要分析的样品数量,并按照仪器的容量进行样品装载。
五、测量操作完成仪器准备和样品处理后,可以按照以下步骤进行测量操作:1. 仪器启动:打开仪器电源,并按照操作面板上的指示启动仪器。
2. 光谱选取:选择合适的光谱范围和分辨率,并进行相应的设置。
3. 扫描模式:根据实验要求,选择适当的扫描模式,例如连续扫描或单次扫描。
光谱分析仪的操作规程分析仪操作规程光谱分析仪,是一种用于测量发光体的辐射光谱,即发光体本身的指标参数的仪器。
一、目的:正确使用光谱分析仪,保证分结果的准确性。
二、适用范围:AURN2500型光谱分析仪。
三、职责:由实验室操作员光谱分析仪的操作、维护、保养。
四、操作方法:准备工作1.开启电源开机顺序:先打开打印机电源,再开显示器电源,zui后开仪器电源。
(这样做可以避免计算机产生误动作)2.仪器预热为了得到稳定的分析结果,仪器分光室内部必须恒温。
开机至少30-60分钟(视环境温度而定),待仪器显示温度正常后,才能正常工作。
3.样品制备(1)红炉车间按初步配方熔炼后,每炉取试样一件送品保部三坐标室进行ADC12化学成份分析。
(2)分析表面必须用车床车平,要求表面为RA3.2以内,边缘无毛刺,不得不沙眼、气孔中间不能凸出。
(3)分析表面不得污染、手摸及氧化,否则无法得正确的分析结果。
(4)检果极距用极距规检查极距,样品表面与电极尖的距离便为4mm。
(孩止高压短路)(5)接通氩气打开氩气钢瓶,调节减压哭,将氩气出口压力调整约至0.35-0.4MPA.(6)冲洗激发室为了防止样品在激发过程中的出现氧化,应使激发室空气完全排除。
分析样品时,若有氧存在,激发斑点为白色,若没有氧存在,其激发斑点的边缘呈黑色,中心吃不开麻点状的浓缩放电均匀金属层。
可在必要时再交次按F8键打开氩气,大流量冲洗激发室3-5分钟。
4.日常分析(1)激发交准备好的样品存放在电析上,调节气动压杆位置,使其在进气后能压牢样品,关好电极架罩门,键入样品的炉次并按回车键,然后按下仪器激发按钮,待屏幕显示“激发”后方可将手移开。
稍做等待,即可见到屏幕显示分析结果。
(2)换点正常分析一块样品须激发1-3个点中,取多次激发的平均值作为此块样品的分换点前,以提高分析的真实性。
在得到一点数据之后,通过换点可进行下一次激发,换点前,先要用电极刷彻底清洗电极,为使外界空气少进入激发室,换点应尽量快。
光谱分析仪器仪器分析是通过测量物质的某些物理或物理化学性质的参数来确定其化学组成、含量或结构的分析方法。
在测量过程中,利用物质的这些性质获得定性、定量、结构以及解决实际问题的信息。
仪器分析一般分为电化学分析法、色谱分析法和光谱分析法。
光谱分析是基于物质发光或光与物质相互作用的一类分析方法。
光谱分析法可按不同的电磁波谱区、产生光谱的基本粒子、辐射传递的情况等进行分类。
表1列出不同光谱区相应的光谱分析法,各种光谱分析法的应用范围见表2。
原子发射光谱或原子吸收光谱法常用于痕量金属的测定;紫外-可见分光光度法和荧光光谱法可用于金属、非金属和有机物质的测定;红外吸收光谱常用于有机物官能团的检出及结构分析。
核磁共振波谱主要用于结构分析。
表1光谱区及对应的光谱分析法表2 光谱分析法的应用范围光谱分析法一般基于吸收、荧光、磷光、散射、发射和化学发光等六种现象。
各种仪器的组成略有不同,但都包含五个部分:(1)光源;(2)样品池;(3)单色器;(4)检测器;(5)讯号处理显示器或记录仪。
五个部分的三种不同搭配方式构成了六种光谱测量的分析仪器(见图1)。
a.吸收光谱法b.荧光、磷光及散射光谱法c.发射光谱法及化学发光图1光谱分析仪器框图(一)光源光谱测量使用的光源要求稳定,强度大。
一般采用高压放电或加热的方式获得,而且用稳压装置以保证获得稳定的外加电压。
光源有连续光源、线光源等.也可将光源分作激发光源和背景光源。
1.原子发射光谱仪的光源原子发射光谱仪的光源主要有火焰、直流电弧、交流电弧、火花、电感耦合高频等离子体(ICP)、微波等离子体、激光光源等。
其性质及应用见表3。
表3 几种常见原子发射光源的性质及应用电感耦合高频等离子体光源是最常用的原子发射光谱法光源,获得电感耦合高频等离子体装置的原理示意图如图2所示。
通常,它是由高频发生器、感应线圈、等离子矩管和供气系统等四部分组成。
炬管通常由三根石英管组合而成,并相应通入外气流、中气流和内气流。
外气流常称作冷却气,主要是将高温等离子体与石英管隔开,以防石英管被烧坏,另外,高流量的冷却气的“热箍缩”效应可压缩等离子体,有助于等离子体的稳定。
中气流主要作用是调节等离子体放电高度,并保护石英内管。
其流量通常为1L²min-1,有时可以关闭不用。
内气流称作载气,其主要作用是打通中心通道和把样品载入ICP,其流量大小对中心通道的形成、通道内温度、样品的停留时间等均有很大影响,必须仔细加以选择和控制。
图2 电感耦合高频等离于体光源示意图当感应线圈中有高频电流通过时,周围空间产生高频电磁场,磁力线为椭圆闭合曲线,在炬管内是轴向的。
用电子打火枪向辅助气或冷却气中引入电子和(或)阳离子,即“种子”。
这些种子带有电荷,被高频电场加速,在炬管内沿闭合电路流动,形成涡流。
由于涡流的热效应,使气体温度上升,更多的气体电离,从而形成了等离子体。
此时,感应线圈象一个高频变压器的初级线圈,等离子体相当于只有一匝的短路次级,高频能量通过感应线圈耦合给等离子体,而使放电维持不灭。
2.原子吸收光谱仪的光源原子吸收光谱仪的光源主要采用空心阴极灯。
空心阴极灯的结构如图3所示。
图3 空心阴极灯结构示意图1-紫外玻璃窗口;2-石英窗口,3-密封4-玻璃套,5-云母屏蔽;6-阳极;7-阴极;8-支架;9-管座,10-连接管脚它是一种阴极呈空心圆柱形的气体放电管,在阴极内腔衬上或熔入被测元素的金属或它的化合物,阳极材料用钨、镍、钛或钽等有吸气性能的金属制成,灯内充有一定压力的惰性气体氖或氩,这种气体也称载气。
空心阴极灯就是以中空圆柱体为阴极的辉光放电灯。
在电极间加上电压(200~500V)后,从阴极发出的电子在电场作用下被加速,并向阳极运动。
这些原子与载气原子实现碰撞电离,产生离子和电子。
其中正离子向阴极移动,由于高电位梯度,正离子被大大加速而获得很大能量,撞击在阴极表面并溅射出阴极材料原子。
这些溅射出来的原子与充入气体的原子、电子或离子发生非弹性碰撞而被激发发光。
3.紫外-可见分光光度计的光源(1)氘灯紫外连续光源主要采用氢灯或氘灯。
氘灯的灯管内充有氢的同位素氘,它们在低压下以电激发的方式所产生的连续光谱的范围为160~375nm,在同样的条件下,氘灯产生的光谱强度比氢灯大3~5倍,而且寿命也比氢灯长。
(2)钨灯可见光源通常使用钨灯和碘钨灯。
在大多数仪器中,使用的工作温度约为2870K,光谱波长范围为320~2500nm.4.红外光谱仪的光源(1)能斯特灯能斯特灯是由铈、锆、钍和钇等氧化物烧结而成的长约2cm、直径约1mm的实心或空心棒组成,工作温度可达1300~1700℃,其发射的波长范围约为1~30μm,它的寿命较长、稳定性好。
对短波范围辐射效率优于硅碳棒,但价格较贵,操作不如硅碳棒方便。
(2)硅碳棒硅碳棒是由碳化硅烧结而成的实心捧,工作温度达1200~1500℃。
对于长波,其辐射效率高于能斯特灯,其使用波长范围比能斯特灯宽,发光面大,操作方便、廉价。
5.荧光光谱仪的光源高压氙弧灯是目前荧光分光光度计中应用最广泛的一种光源。
这种光源是一种短弧气体放电灯,外套为石英,内充氙气,室温时其压力为5³105Pa,工作时压力约为20³105Pa。
在250~800nm光谱区呈连续光谱。
工作时,在相距约8mm的钨电极间形成一强阳电子流(电弧),氙原子与电子流相撞而离解为氙正离子,氙正离子与电子复合而发光。
氙灯无论是在平时或工作时都处于高压之下,存在着爆裂的危险,安装时要特别小心,应戴上安全眼镜,防止意外。
为避免氙灯因受污染而失效,安装时手指不要接触到石英外套。
如果不慎接触到,则应该用酒精等溶剂清洗,以免残留的指纹油污焦化,导致窗灯失效。
氙灯装于氙灯室中,氙灯室起着导走氙灯的热气流和臭氧的作用。
工作时,氙灯光线很强,其射线会损伤肉眼视网膜,紫外线会损伤内眼角膜,因此,应避免直视光源。
氙灯使用寿命大约为2000h,报废的氙灯应裹上厚纸并把石英壳敲碎,以免留下隐患。
氙灯需用优质电源,以便保持氙灯的稳定性和延长其使用寿命。
氙灯的电源亦很危险,例如450W氙灯的电流为25A,电压为20V,起动氙灯需用20~40kV 电压,这种电压可能击穿皮肤,强电流能威胁人的生命安全。
(二)样品室紫外-可见分光光度计和荧光分光光度计的样品室内装有比色皿,可以是玻璃或石英比色皿。
可见光范围用玻璃比色皿,紫外光范围用石英比色皿。
原子吸收光谱仪的样品室为原子化器,常用的原子化器有火焰和石墨炉。
(三)单色器单色器是一种把来自光源的混合光分解为单色光并可随意改变波长的装置,单色器由入射狭缝和出射狭缝、准直镜以及色散元件,如棱镜或光栅组成。
如图4所示:图4 单色器1.棱镜棱镜的色散作用是基于构成棱镜的光学材料对不同波长的光具有不同的折射率,常用的棱镜有考纽棱镜和立特鲁棱镜,如图5所示。
图5 棱镜的折射前者是一个顶角为60°的棱镜,为了防止生成双像,该60°棱镜是由两个30°棱镜组成。
一边为左旋石英,另一边为右旋石英,后者由左旋或右旋石英做成30°棱镜,在其纵轴表面上镀上铝或银。
棱镜的色散能力用色散率和分辨率表示。
棱镜的色散率,即折射率对波长的变化率。
线色散率,它表示两条谱线在焦面上被分开的距离对波长的变化率。
在实际工作中常采用线色散率的倒数表示,值越大色散率越小。
棱镜的分辨率R是指将两条靠的很近的谱线分开的能力,可表示为式中为两条谱线的平均波长,为刚好能分开的两条谱线间的波长差。
分辨率与棱镜底边的有效长度b和棱镜材料的色散率成比例。
mb为m个棱镜的底边长度。
2.光栅光栅是一种多狭缝部件,光栅光谱的产生是多狭缝干涉和单狭缝衍射两者联合作用的结果。
多缝干涉决定光谱线出现的位置,单狭缝衍射决定谱线的强度分布。
光栅分为平面透射光栅和反射光栅,反射光栅应用更广泛。
反射光栅又可分为平面反射光栅(或称闪耀光栅)和凹面反射光栅。
(1)平面透射光栅它由在一块透明的材料上刻有很多等距离、等宽度的平行狭缝所构成。
当一束平行的单色光照射在该光栅上时,每条狭缝将发生衍射,产生相互干涉,如图6所示。
图6 光栅衍射示意图图中b为狭缝宽度,d为光栅常数,它等于狭缝宽度加两狭缝之间的距离,即相邻两刻痕间的距离。
θ为衍射角。
i为入射角,当光以垂直方向照射光栅即i=0°,则,±1,±2,……,式中n为整数,称为干涉的级。
因此,可以得到称为零级、一级、二级、……的光栅光谱。
若入射光不是垂直地照射在光栅上,而是有一定的角度,则上式写为该式称为平面衍射光栅方程,简称光栅方程。
(2)闪耀光栅如图7所示,i是入射角,θ是衍射角,β是光栅,刻痕小。
反射面与光栅平面的夹角,称为闪耀角。
图7 闪耀光栅由图7可知,I1和I2两束光在入射和反射时的总光程差为:BC-AD=d(sin i-sinθ)若入射角与衍射角在光栅法线N同侧,I2总比I1超前,其总光程差为d(sini+sinθ)。
当光程差是波长的整数倍时,相互形成增强干涉,光栅方程式:入射角和衍射角在光栅法线N同侧,用正号;在异侧,用负号。
在入射角i、衍射角θ和闪耀角β相等时,光栅衍射的光线最强,则式中,λβ称为闪耀波长。
光栅的色散能力用色散率表示,平面光栅的线色散率为式中f为聚光透镜的焦距。
光栅色散率与光栅常数d、光谱级n以及汇聚透镜的焦距有关。
光栅的分辨率为式中N为光栅的总刻线数,它等于单位长度刻线数与光栅宽度的乘积。
光栅的宽度越大,总刻线数越多,分辨率越大。
对同一线光谱而言,光栅的分辨率是常数,不随波长而变化。
3.滤光片在简易的比色计中,使用滤光片能够获得有限波长范围的光。
滤光片分为吸收滤光片和干涉滤光片两种。
吸收滤光片由有色玻璃或内夹在两玻璃片之间的有色染料的明胶所组成,这种滤光片适用于可见光区。
干涉滤光片是根据光的干涉原理设计的,它是由透明的电解质(如氟化钙或氟化镁),夹在两块内侧涂有一层半透明金属(如银)簿膜的玻璃或石英片之间所组成。
电解质的厚度必须严格控制。
这种滤光片适用于紫外光区。
4.导光系统(1)狭缝分光器中,入射狭缝起限制杂散光的作用。
准直镜是将入射光束变成平行光。
物镜是将来自色散元件的平行光聚焦于出射狭缝,而出射狭缝将起限制通带宽度的作用,并引出所需波长的光。
通过转动色散元件,可改变分光器出射光的波长,通过调节入射、出射狭缝,可改变出射光束的通带宽度。
狭缝是由两片经过精密加工,且具有锐利边缘的金属片组成,其两边必须保持互相平行,并且处于同—平面上,如图8所示。
图8狭缝单色器中的狭缝宽度有的是固定的,有的可自动调节。
(2)准直镜准直镜的作用是将来自人射狭缝的光束变为平行光,此光束再经光栅或棱镜色散后经透镜聚焦在出射狭缝上,形成光谱像。