第1页：光分析基础
第十二章 光分析法导论 第一节 光分析基础
- 光分析及其特点
- 电磁辐射的基本性质
- 光分析法的分类
- 各种光分析法简介
- 光分析的进展
第2页：光分析法及其特点
光分析法及其特点
- 光分析法：基于电磁辐射能量与待测物质相互作用后所产生的辐射信号与物质组成及结构关系所建立起来的分析方法
- 电磁辐射范围：射线～无线电波所有范围
- 相互作用方式：发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等
- 光分析法在研究物质组成、结构表征、表面分析等方面具有其他方法不可区代的地位
第3页：三个基本过程
三个基本过程
- 能源提供能量
- 能量与被测物之间的相互作用
- 产生信号。；基本特点
- 所有光分析法均包含三个基本过程
- 选择性测量，不涉及混合物分离（不同于色谱分析）
- 涉及大量光学元器件
第4页：电磁辐射的基本性质
电磁辐射的基本性质
- 电磁辐射（电磁波）：以接近光速（真空中为光速）传播的能量
- c=λν=ν/σE=hν=hc/λc：光速
- λ：波长
- ν：频率
- σ：波数
- E：能量
- h：普朗克常数电磁辐射具有波动性和微粒性
第5页：辐射能的特性
辐射能的特性
- 吸收物质选择性吸收特定频率的辐射能，并从低能级跃迁到高能级
- 发射将吸收的能量以光的形式释放出
- 散射丁铎尔散射和分子散射
- 折射折射是光在两种介质中的传播速度不同
- 反射
- 干涉干涉现象
- 衍射光绕过物体而弯曲地向他后面传播的现象
- 偏振只在一个固定方向有振动的光称为平面偏振光
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第8页：光分析分类
光分析分类
- 光谱法——基于物质与辐射能作用时，分子发生能级跃迁而产生的发射、吸收或散射的波长或强度进行分析的方法
- 原子光谱、分子光谱、非光谱法原子光谱（线性光谱）：最常见的三种基于原子外层电子跃迁的原子吸收光谱（AAS）
- 原子发射光谱（AES）、原子荧光光谱（AFS）
- 基于原子内层电子跃迁的X射线荧光光谱（XFS）
- 基于原子核与射线作用的穆斯堡谱
第9页：分子光谱（带状光谱）
分子光谱（带状光谱）
- 基于分子中电子能级、振-转能级跃迁
- 紫外光谱法（UV）
- 红外光谱法（IR）
- 分子荧光光谱法（MFS）
- 分子磷光光谱法（MPS）
- 核磁共振与顺磁共振波谱（N）
- 非光谱法：不涉及能级跃迁，物质与辐射作用时，仅改变传播方向等物理性质
- 偏振法、干涉法、旋光法等
第10页：光分析法光谱
分析法非光谱分析法原子光谱分析法分子光谱分析法原子吸收光谱原子发射光谱原子荧光光谱X射线荧光光谱折射法圆二色性法X射线衍射法干涉法旋光法紫外光谱法红外光谱法分子荧光光谱法分子磷光光谱法核磁共振波谱法。
第11页：光谱分析法吸收光谱法发射光谱
法原子光谱法分子光谱法原子发射原子吸收原子荧光X射线荧光原子吸收紫外可见红外可见核磁共振紫外可见红外可见分子荧光分子磷光核磁共振化学发光原子发射原子荧光分子荧光分子磷光X射线荧光化学发光。
第12页：各种光分析法简介
各种光分析法简介
- 1.原子发射光谱分析法以火焰、电弧、等离子炬等作为光源，使气态原子的外层电子受激发射出特征光谱进行定量分析的方法
- 2.原子吸收光谱分析法利用特殊光源发射出待测元素的共振线，并将溶液中离子转变成气态原子后，测定气态原子对共振线吸收而进行的定量分析方法
第13页：原子荧光分析法气态原子吸收特
原子荧光分析法气态原子吸收特
- 征波长的辐射后，外层电子从基态或低能态跃迁到高能态，在10-8s后跃回基态或低能态时，发射出与吸收波长相同或不同的荧光辐射，在与光源成90度的方向上，测定荧光强度进行定量分析的方法
- 4.分子荧光分析法某些物质被紫外光照射激发后，在回到基态的过程中发射出比原激发波长更长的荧光，通过测量荧光强度进行定量分析的方法
第14页：X射线荧光分析法原子受高能辐射
X射线荧光分析法原子受高能辐射
- 其内层电子发生能级跃迁，发射出特征X射线（X射线荧光），测定其强度可进行定量分析
- 7.化学发光分析法利用化学反应提供能量，使待测分子被激发，返回基态时发出一定波长的光，依据其强度与待测物浓度之间的线性关系进行定量分析的方法
- 5.分子磷光分析法处于第一最低单重激发态分子以无辐射弛豫方式进入第一三重激发态，再跃迁返回基态发出磷光
- 测定磷光强度进行定量分析的方法
第15页：利用溶液中分子吸收紫外和
利用溶液中分子吸收紫外和
- 可见光产生跃迁所记录的吸收光谱图，可进行化合物结构分析，根据最大吸收波长强度变化可进行定量分析
- 9.红外吸收光谱分析法利用分子中基团吸收红外光产生的振动-转动吸收光谱进行定量和有机化合物结构分析的方法
- 10.核磁共振波谱分析法在外磁场的作用下，核自旋磁矩与磁场相互作用而裂分为能量不同的核磁能级，吸收射频辐射后产生能级跃迁，根据吸收光谱可进行有机化合物结构分析
- 8.紫外吸收光谱分析法
第16页：顺磁共振波谱分析法
顺磁共振波谱分析法
- 在外磁场的作用下，电子的自旋磁矩与磁场相互作用而裂分为磁量子数不同的磁能级，吸收微波辐射后产生能级跃迁，根据吸收光谱可进行结构分析
- 12.旋光法溶液的旋光性与分子的非对称结构有密切关系，可利用旋光法研究某些天然产物及配合物的立体化学问题，旋光计测定糖的含量
- 13.衍射法X
- 射线衍射：研究晶体结构，不同晶体具有不同衍射图
- 电子衍射：电子衍射是透射电子显微镜的基础，研究物质的内部组织结构
第17页：光分析方法的进展
光分析方法的进展
- 1.采用新光源，提高灵敏度级联光源：电感耦合等离子体-辉光放电
- 激光蒸发-微波等离子体
- 2.联用技术电感耦合高频等离子体（ICP）—
- 质谱激光质谱：灵敏度达10-20g3.新材料光导纤维传导，损耗少
- 抗干扰能力强
第18页：交叉电致发光分析
交叉电致发光分析
- 光导纤维电化学传感器
- 5.检测器的发展电荷耦合阵列检测器光谱范围宽、量子效率高、线性范围宽、多道同时数据采集、三维谱图，将取代光电倍增管
- 光二极激光器代替空心阴极灯，使原子吸收可进行多元素同时测定
第19页：三种光分析法测量过程示意图
三种光分析法测量过程示意图。
第20页：光分析法导论内容选择
光分析法导论内容选择
