光譜分析導論修改ppt課件(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 光譜法和分子磷光光譜法 ? 分子吸收電磁輻射后激發至激發單重態，并通過 內轉移 和 振動馳豫 等非輻射馳豫釋放部分能量而到達 第一激發單重態的最低振動能層 ，然后通過發光的形式躍遷返回到基態，所發射的光即為 熒光 。 ? 當分子吸收電磁輻射后激發至激發單重態，并通過內轉移、振動馳豫和系間竄躍等非輻射馳豫釋放部分能量而到達 第一激發三重態的最低振動能層 ，然后通過發光的形式躍遷返回到基態，所發射的光即為 磷光 。 6. 化學發光分析法 ?由 化學反應 提供足夠的能量，使其中一種反應的分子的 電子被激發 ，形成激發態分子。激發態分子躍回基態時，就發出一定波長的光。其發光強度隨時間變化，并可得到較強的發光（峰值）。 ? 在合適的條件下，峰值與被分析物濃度成線性關系，可用于 定量分析 。 ? 由于化學發光反應類型不同，發射光譜范圍為400 1400nm。 ?由于能產生化學發光的反應體系少，所以應用對象范圍小。 ? 基于分子轉動、振動能級躍遷的光譜法即 紅外吸收光譜法 ，紅外吸收光譜的波段范圍在近紅外光區和微波光區之間，即 750nm～ 1000μm之間，是 復雜 的 帶狀光譜 。 ? 不存在電子能級之間的躍遷，只存在振動能級和轉動能級之間的躍遷，而分子中官能團的各種形式的振動和轉動直接反映在分子的振動和轉動能級上， 分子精細而復雜的振動和轉動能級，蘊涵了大量的分子中各種官能團的結構信息， 因此，只要能精細地檢測不同頻率的紅外吸收，就能獲得分子官能團結構的有效信息。通常情況下， 紅外吸收光譜是一種有效的結構分析手段 。 、振動能級躍遷的光譜法 ? ? 與原子 內層電子 能級躍遷相關的光譜法為 X射線分析法 ， 它是基于高能電子的減速運動或原子內層電子躍遷所產生的短波電磁輻射所建立的分析方法，包括 X射線熒光法、 X射線吸收法和 X射線衍射法。 ? 基于原子核能級躍遷的光譜法 ? 基于 原子核 能級躍遷的光譜法為 核磁共振波譜法 。在強磁場作用下，核自旋磁矩與外磁場相互作用分裂為能量不同的核磁能級，核磁能級之間的躍遷吸收或發射射頻區的電磁波。 基于 Raman散射的光譜法 ? 頻率為 ν0的單色光照射到透明物質上，物質分子會發生 散射現象 。 ? 如果這種散射是光子與物質分子發生能量交換所產生，則不僅光子的運動方向發生變化，它的能量也發生變化，則稱為 Raman散射 ，其散射光的頻率與入射光的頻率不同，產生 Raman位移。（ 瑞利散射 ） ? Raman位移的大小與分子的振動和轉動能級有關，利用 Raman位移研究物質結構的方法稱為Raman光譜法。 光譜的形狀 ? 1. 線光譜 (原子光譜 ) ? 2. 帶光譜 （ 分子光譜） 線光譜示意圖 帶光譜示意圖 ? 3. 連續光譜 ? 固體在熾熱狀況下會產生 黑體輻射 ，黑體輻射是通過熱能激發凝聚體中無數原子和分子振蕩所產生的輻射，其輻射波長范圍隨溫度的升高向短波方向擴展。 由于無數原子和分子振蕩所產生輻射躍遷的能量非常接近 ， 因而表現為連續光譜，這種連續光譜實際上是 無數譜線緊密排列在一起所形成的 。 ? 一般來說，在原子光譜分析中連續光譜是一種干擾因素。但是，黑體輻射所產生的連續光譜可以用做連續光源，典型的例子是生活中的 白熾燈 。 ? . 光譜分析儀器原理 ? 光譜分析儀器是在物質與光的 吸收、發射、散射 等相互作用基礎上，根據相應的光譜分析原理構建起來的。 ? 紫外 可見吸收光譜原理： ? ? 構建紫外 可見吸收光譜儀的核心就是要能夠檢測不同波長的吸光度值 A，而吸光度值 A不是一個可直接檢測的信號，構建紫外 可見吸收光譜儀的核心轉化為要能夠檢測不同波長的入射光強度 I0與出射光強度 I。 0l og IA bcI ???. 光譜分析儀器基本結構 . 光譜分析儀器基本結構 ? 典型的光譜儀一般都由五個部分組成，即： ? 光源系統 ； ? ； ? ， 通常是色散元件和狹縫組成的單色器； ? ， 一般是將輻射能轉換成電信號； ? ，并在標尺、示波器、數字計、記錄紙等顯示器上顯示轉換信號。 ? 根據光譜分析儀器結構及光與物質的相互作用差異，可以將光譜分析儀分為三大類，即 吸收光譜儀、 吸收 /發射 和 光散射 光譜儀以及 發射 光譜析儀。 . 光源系統 光源 光譜分析中， 光源必須具有足夠的輸出功率和穩定性。 由于光源輻射功率的波動與電源功率的變化成指數關系，因此往往需用穩壓電源以保證穩定，或者用參比光束的方法來減少光源輸出對測定所產生的影響。 光源有連續光源和線光源等。 一般連續光源主要用于分子吸收光譜法；線光源用于熒光、原子吸收和 Raman光譜法。 連續光源 ? 理想的連續光源應該具備如下條件： ? ； ? ； ? ，即光源發射的光在所屬波長區域強度恒定不變。 理想光源發光能量 波長關系示意圖 （ 1）紫外光源 ?紫外連續光源主要采用 氫燈或氘燈 。 它們在低壓（ ??103Pa） 下以電激發的方式產生的連續光譜范圍為 160 375 nm。 ?高壓氫燈以 2022 6000V的高壓使兩個鋁電極之間發生放電。 ? 低壓氫燈是在有氧化物涂層的燈絲和金屬電極間形成電弧，啟動電壓約為 400V直流電壓，而維持直流電弧的電壓為 40V。 氘燈的工作方式與氫燈相同，光譜強度比氫燈大 3 5倍，壽命也比氫燈長。 （ 2）可見光源 ?可見光區最常見的光源是 鎢絲燈 。在大多數儀器中，鎢絲的工作溫度約為 2870K， 光譜波長范圍為320 2500nm。 ? 氙燈 也可用作可見光源，當電流通過氙燈時可以產生強輻射，它發射的連續光譜分布在 250 700nm。 （ 3） 紅外光源 常用的紅外光源是一種用電加熱到溫度在15002022K之間的惰性固體。 光強最大的區域在 6000 5000cm1。常用的有奈斯特燈、硅碳棒 。 線光源 ? 發射幾條不連續譜線的線光源廣泛應用于原子吸收、原子熒光光譜及拉曼光譜中。 ? 金屬蒸氣燈 ： 在透明封套內含有低壓氣體元素，常見的是 汞燈和鈉蒸氣燈 。 把電壓加到固定在封套上的一對電極上時，就會激發出元素的特征線光譜。 汞燈產生的線光譜的波長范圍為 254 734nm， 鈉燈主要是 。 空心陰極燈 ： ? 陰極呈空心圓柱型的氣體放電管。陰極內腔襯上或者熔入了被測元素的金屬或化合物，陽極用有吸氣性能的其他金屬制成，放電管內充有一定壓力的惰性氣體氖氣或氬氣。 ? 在電場作用下，電子在飛向陽極的途中，與載氣原子碰