仪器分析仪器分析01-光分析导论课件.ppt

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1、INTRODUCTION TO SPECTROSCOPY2014秋光分析导论光分析导论内容光分析概述原子光谱和分子光谱光分析的仪器和器件光分析概述Introduction to Optical Analysis(spectrometric methods)光分析的基本原理(basic principles)光分析是以光为媒介进行的一种仪器分析方法(light as media)光作为入射源(light as source)光作为收集信号(light as signal)光媒介和样品发生了相互作用(interaction between light and sample)反映了物理性质和化学性质

2、(physical and/or chemical properties observed)光谱（spectrum)光谱(spectrum)X-rayFar UV紫外UV200-400 nm可见Visible400-800 nm红外IR2.5-15mFar IRMWRFBond breakage化学键破裂Electron transition电子跃迁Vibrational Transition振动跃迁RotationalTransition转动跃迁NuclearSpin核自转ElectronSpin电子自转核磁NMR1-5m波长Wavelength l频率Frequency n or 能量en

3、ergy E光和物质的相互作用(Interaction)物理作用(physical interaction)反射(reflection)折射(refraction)散射(scattering)衍射(diffraction)干涉(interference)偏振(polarization)化学作用吸收和发射(absorption and emission)光和物质的相互作用(interaction)光的强度(intensity)光的强度变化反映了光和物质之间相互作用的本质nature(physical or chemical)光谱(spectroscopy)光的强度随频率或波长变化的曲线inten

4、sity vs.frequency or wavelength基态和激发态ground state and excited states弛豫 relaxation光分析分类(classification)根据光和样品的相互作用来分非光谱法衍射、散射、干涉和偏振等光谱法（涉及到能级跃迁energy level transition）原子光谱（线性光谱）atomic spectroscopy,line-shaped:吸收、发射、荧光光谱等分子光谱（带状光谱）molecular spectroscopy,band-shaped：红外、紫外、可见光、拉曼、荧光、磷光、核磁共振等光分析的进展(Devel

5、opment)采取新光源，提高灵敏度(new light source for higher sensitivity)联用技术(hybrid techniques)新材料的应用(application of new materials)交叉(multiple analysis one time)检测器的发展(improving detector)原子光谱(atomic spectroscopy)1.电子在不连续的能级上排列。电子在不连续的能级上排列。2.这这些些不不连连续续的的能能级级跟跟原原子子本本身身是是密密切切相相关关的的，也即能级的水平是原子的一个特征。也即能级的水平是原子的一个特征。

6、3.电电子子收收到到能能量量的的激激发发可可以以在在这这些些能能级级上上发发生生跃跃迁。迁。4.跃迁受到一定的规律的制约，就是选律。跃迁受到一定的规律的制约，就是选律。5.不不连连续续的的能能级级是是的的跃跃迁迁造造成成的的光光谱谱是是不不连连续续的的:谱线谱线。分子光谱(molecular spectroscopy)分子光谱不是线状，而是带状的。为什么？光分析仪器和器件Instruments and elements in Optical Analysis光谱仪器(Instrument)光源光源镜片镜片单色器单色器样品台样品台检测器检测器放大器放大器记录仪记录仪光源(radiant sour

7、ce)稳定的光源是必须的不同的光谱需要用到不同的光源连续光源单色光光源Stable source of radiant energyContinuum radiation source e.g.,tungsten lamp,used in molecular absorption spectroscopyDiscrete spectroscopic lamps,e.g.,lasers,used in AAS,fluorescence and Raman单色器(monochromator)Entrance slitCollimatorDispersing elementFocusing elem

8、entExit slit色散元件(dispersing element)Source:WikipediaInterference Filter干涉滤色片Prism:nonlinear dispersion棱镜色散元件的比较分光原分光原理理色散率与分色散率与分辨率辨率波段范波段范围围集光集光使用范使用范围围棱镜折射低、与波长有关窄，已定弱一般、较老仪器光栅衍射高、与波长无关宽，可定强现代高级仪器检测器(photo detector)光子检测器光子在检测器上产生电信号(Photon detected and converted into electrical signal)光电二极管，光电倍增器(Photoelectric transistor,photoelectric multiplier)热检测器(thermo detector)光被转化为热量而检测(Photo detected and converted into heat,mostly used in IR)小结光 能量的描述和之间的简单计算一些基本常识，比如可见光、红外和紫外的波长等光和物质之间的相互作用类型，相应的光分析种类光分析仪器的一般构造色散元件 棱镜和光栅的优缺点