仪器分析-光学分析-导论(dz).ppt

;所谓校正(Calibration)，就是将仪器分析产生的各种信号与待测物浓度联系起来的过程。除重量法和库仑法之外，所有仪器分析方法都要进行“校正”。 校正方法有： 标准曲线法； 标准加入法； 内标法。 ;第二章 光学分析方法导论 ; 基于物质发射的电磁辐射或电磁辐射与物质的相互作用所建立起来的一类分析方法，广义上均称为光分析法。;电磁辐射的基本性质; c =?? =?/? c：光速；λ：波长；ν：频率；σ：波数 ；;电磁波谱;辐射能的特性：;能态（Energy state） 量子理论(Max Planck，1900)： 物质粒子总是处于特定的不连续的能量状态，即能量是量子化的；处于不同能量状态粒子之间发生能量跃迁时的能量差 ?E 可用 h? 表示。 两个重要推论： 物质粒子存在不连续的能态，各能态具有特定的能量。当粒子的状态发生变化时，该粒子将吸收或发射完全等于两个能级之间的能量差；反之亦是成立的，即 ?E =E1-E0=h? （选择性）;光谱组成 线光谱(Line spectra): 由处于气相的单个原子发生电子能级跃迁所产生的锐线，线宽大约为10-4A。 ;电子能级间隔比振动能级和转动能级间隔大1~2个数量级，在发生电子能级跃迁时，伴有振-转能级的跃迁，形成所谓的带状光谱。 ;紫外-可见光谱的波长范围：200-800 nm.;二. 光分析方法分类：; 分子光谱（带状光谱）：;光分析法;光谱分析法;SPECTRO CIROS VISION ICP-AES光谱仪;光源或 炽热固体;发射光谱;吸收光谱 ? 现象：当电磁辐射通过固体、液体或气体时，具一定频率(能量)的辐射将能量转移给处于基态的原子、分子或离子，并跃迁至高能态，从而使这些辐射被选择性地吸收。 原子吸收：原子吸收光谱分析(AAS); 分子吸收：紫外可见光度分析(UV-Vis)； 分子吸收：红外光谱分析(IR)及拉曼光谱(Raman) ； 核吸收：核磁共振光谱(NMR)。;1、光源;2. 吸收池（Sample container，Cell，Cuvette） 除发射光谱外，其它所有光谱分析都需要吸收池。盛放试样的吸收池由光透明材料制成。 石英或熔融石英：紫外光区—可见光区—3?m； 玻璃：可见光区（350-2000nm）； 透明塑料：可见光区（350-2000nm）； 盐窗（NaCl, NaBr晶体）：红外光区。;定义： 将由不同波长的“复合光”分开为一系列“单一” 波长的“单色光”的器件。 理想的100%的单色光是不可能达到的，实际上只能获得的是具有一定“纯度”的单色光，即该“单色光具有一定的宽度（有效带宽）。 有效带宽越小，分析的灵敏度越高、选择性越好、分析物浓度与光学响应信号的线性相关性也越好。;构成：狭缝、准直镜、棱镜或光栅、会聚透镜。 ;1）棱镜（Prism）： 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。波长大的折射率小，波长小的折射率大。;棱镜特性 色散率： 角色散率d?/d?，表示偏向角?对波长的变化。在最小偏向角时（折射线平行于棱镜底边），可以导出： ? ? 可见角色散率与折射率 n 及棱镜顶角 ? 有关。 因此，增加角色散率 d?/d? 的方式有三： ? 改变棱镜材料，玻璃比石英的折射率大，但玻璃只适于可见 光区； ? 增加棱镜顶角，多选 600； ? 增加棱镜数目，但由于设计及结构上的困难，最多用2个。 ;线色散率dl/d?或倒线色散率d?/dl：它表示两条谱线在焦面上被分开的距离对波长的变化率： ? 可见线色散率除与角色散率有关外，还与会聚透镜焦距 f 及焦面和光轴间夹角 ? 有关。 因此，增加透镜焦距、减小焦面与光轴夹角棱镜色散能力提高。 ;分辨率R：指将两条靠得很近的谱线分开的能力（Rayleigh准则），可表示为 ? ? ? 其中，m---棱镜个数；b底边有效长度（cm） ? 可见，分辨率随波长变化而变化，在短波部分分辨率较大，即棱镜分光具有“非匀排性”，色谱的光谱为“非匀排光谱”。这是棱镜分光最大的不足。;2）光栅 制作： 以特殊的工具（如钻石），在硬质、磨光的光学平面上刻出大量紧密而平行的刻槽。以此为母板，可用液态树脂在其上复制出光栅。制作的光栅有平面透射光栅、平面反射光栅及凹面反射光栅。 ? 通常的刻线数为300-2000刻槽/mm。最常用的是1200-1400刻槽/mm（紫外可见）及100-200刻槽/mm（红外）。 ;平面反射光栅（