第14章光谱技术研究.docxVIP

第一节 光谱分析技术概述2一、发展历程2（一）开创时期2（二）奠基时期3（三）成熟时期3（四）发展的快速进步时期4（五）新的发展阶段5二、分类6（一）光谱分析方法的分类6（二）典型光谱分析方法介绍7三、应用情况9（一）适用性9（二）特点10第二节 光谱分析技术基本原理11一、光谱的基本知识11（一）光和光谱11（二）光谱分析原理12二、电网设备常见材质14（一）碳素结构钢14（二）低合金高强钢15（三）不锈钢18（四） 铝及铝合金19（五）铜及铜合金20三、光谱分析仪组成及基本原理21第三节 光谱分析及诊断方法25一、分析方法25（一）分析前的准备25（二）现场分析测量25二、诊断方法26（一）试验数据的处理26（二）光谱分析的注意事项27第四节 典型光谱分析案例分析28一、隔离开关连杆球铰光谱分析28（一）案例经过28(二）检测分析方法28（三）.其他检测方法的验证30（四）断裂原因分析32（五）结论32第十四章光谱分析技术第一节 光谱分析技术概述一、发展历程光谱分析法是基于物质发射的电磁辐射及电磁辐射与物质的相互作用而建立的分析方法。通过对物质光谱的分析，可以得到原子、分子等的能级结构、能级寿命、电子的组态、分子的几何形状、化学键的性质、反应动力学等多方面物质结构的知识，也可以藉此获得物质微观组成的信息，譬如获取金属的元素成分等。光谱分析技术发展至今，不仅是一种科学工具，也为化学分析提供了重要的定性与定量的分析方法。光谱分析法从开始研究到发展成一个学科再到现代光谱学的飞速发展，已有一百多年的历史了。从17世纪60年代光谱分析方法的发现到20世纪40、50年代跳出科学实验范畴成为广泛应用的分析检测手段以后得到快速发展再到21世纪各行业高精尖技术在光谱分析领域的成功应用，光谱分析技术已经成为现代科技必不可少的精密检测、分析手段，为现代天文学、航空航天、分子生物学、现代医学、环境和生态等新科技的建立和发展提供基础，而且为现代大工业、现代农业、现代文化事业的大发展也做出不可低估的贡献。杨铭珍对光谱分析方法在1980年之前的发展历史进行过相关综述，王昌益对1980年～1990年光谱分析的进展进行了分析，范世福对20世纪末和21世纪初光谱分析技术的发展进行了评述，刘崇华等对光谱分析的发展历史进行了简要概括。在此基础上，本章将光谱分析法的发展大致可以分为五个阶段，第一阶段（1666年-1860年）是光谱分析的开创时期，第二阶段（1861-1900）是光谱分析的奠基时期，第三阶段（1901-1950）是光谱分析的成熟时期，第四阶段（1950-1980）是光谱发展的快速进步时期，第五阶段（1981-至今）光谱发展新的阶段。（一）开创时期早在1666年，牛顿（I.Newton）把通过玻璃棱镜的太阳光分成从红光到紫光的各种颜色的光谱（见图14-1），由此发现白光是由各种颜色的光组成的。1802年，沃拉斯顿（W.H.Wollaston）在此基础上进行了改进并重做了该实验，观察到太阳的光谱线。1814年，德国光学专家、物理学家、光栅的发明者夫琅和费（J.Fraunhofer )继续研究了太阳光谱（见图14-2），发现了太阳光谱中有700多条黑线，并对这些黑线的相对位置进行了排列，因此后来将太阳光谱的黑线叫做“夫琅和费线”。1859年10月，克希霍夫(Kirchhoff)和本生(Bunsen)，首先将分光镜用于化学分析，他们细致研究了金属在蒸发到火焰中或放电中就会发出同样的光谱，并利用这种方法先后发现了铯和铷元素，证明了光谱分析可以用作定性化学分析。同时，他们研制了第一台实用的光谱仪，使用了能产生较高温度和无色火焰的光源-本生灯，系统地研究了一些元素，确定了光谱与相应原子性质之间的简单关系，奠定了光谱定性分析的基础。（二）奠基时期自从克希霍夫和本生开创了光谱分析，相继有许多科学家利用该方法发现了许多新元素。由于天文学和化学的需要，而使光谱分析得到迅速发展和完善起来。在分光系统方面，从1869年～1892年期间，先后产生了迈克耳孙（Michelson)干涉仪、罗兰(Rowland)凹面光栅、艾勃特(Ebert)装置、瓦兹握茨(Wadsworth)装置、帕刑—朗格(Paschen--Runge)装置。这些装置中有很多经典设计到今天为止一直被广为应用。在接收(记录)系统方面，先后产生了干胶板、干胶片、软照相胶片等发明。在激发光源方面，1887年爱迪生(Edison)发明了白炽灯。在这期间1895年X射线的发现以及1897年汤姆逊(Thomson)发现电子也促使光谱发展。在理论上，1885年巴耳末（Balmer）在孟怀尔(Weawhile)得到光谱学上第一个光谱线的理论关系式，即大家熟知的巴耳末公式。里得伯(Rydberg )发展了巴耳末的理论, 开始了定量