第1页：第八章光学分析法导论
第八章光学分析法导论Chapter EightGuide of Optics Analytical Method
第2页：电磁辐射
- §8.1电磁辐射及电磁波谱一.电磁辐射的波粒二象性1.电磁辐射的波动性散射折射与反射衍射干涉偏振波长—
- cm、µm、nm、A频率—υHz sec-1波数—σcm-1传播速度—
- cm/ sec2.电磁辐射的粒子性3.普朗克(Planch)公式E--光子的能量J,焦耳υ---光子的频率Hz,赫兹
- ---光子的波长cmC---
第3页：电磁辐射
- 二.电磁辐射与物质的相互作用及其光谱1.物质的能态2.电磁辐射的吸收与发射原子、离子分子A.原子光谱线光谱Line spectraE2E0E1E3h
- i波长半宽度10-2~10-5Na 5890、5896原子吸收光谱原子发射光谱
第4页：分子光谱带光谱
- B.分子光谱带光谱Band spectra有机、无机分子E2E1E0半宽度20~100nm分子吸收光谱分子发射光谱h
- i波长/nmA(T)波长/nmI半宽度20~100nm
第5页：荧光发射光致发光
- C.荧光发射光致发光h
- 原子荧光----线光谱分子荧光----带光谱E2E0E1E3h
- iE2E1E0h
- ih
- i
第6页：光学分析法
三.光学分析法波谱1.电磁波谱与现代仪器分析方法波谱区γ-射线波长5~140 pm跃迁类型核能级X-射线远紫外光10-3~10nm10~200nm原子内层电子莫斯鲍尔光谱法:γ-射线原子核γ-射线吸收X-射线吸收光谱法:X-射线/放射源原子内层电子（n>10)X-射线吸收X-荧光光谱法:X-射线
第7页：光学分析法
- 2.光学分析法的分类波谱区近红外光中红外光波长0.75~2.5
- m2.5~50
- m跃迁类型分子振动远红外光微波射频50~1990
- m0.1~100cm1~100 m分子转动电子、核自旋近红外光谱区:配位化学的研究对象红外吸收光谱法:红外光分子吸收远红外光谱区电子自旋共振波谱法:微波分子未成对电子吸收核磁共振波谱法:射频原子核自旋吸收光谱法：
第8页：光学分析法
§8.2光学分析法中的光栅单色器二.光栅单色器基本组成入射狭缝准直镜平面衍射光栅聚焦物镜出射狭缝聚焦面ff一.棱镜单色器基本组成入射狭缝准直镜棱镜单色器聚焦物镜聚焦面出射狭缝
第9页：平面衍射光栅
- nλ=d(sinφ±sinφ´)三.平面衍射光栅300~2000条/mm光栅的分光作用：狭缝的衍射作用形成的1.平面光栅衍射的色散方程n—(级数) 0,±1,±2,…d--为光栅常数φ--为入射角φ´--为衍射角dφΦ’闪耀光栅：通过改变a、d、
- ，使衍射的辐射强苏集中在所需的波长范围内。a
- 闪耀角闪耀波长2.
第10页：光学分析结论
- 结论
- 当φ´小于200时，cosφ´≈1；平面光栅衍射的线色散率与波长无关；与d、n、f有关。线色散率：fdλdl倒线色散率：A色散率角色散率：dφ´/dλ= n/d cosφ´当φ´=00~80时，cosφ´=1~0.99:dφ´/dλ≈n/d2.平面光栅衍射的性能指标色散率分辨率聚光本领色散方程:nλ = d(sinφ±sinφ´)
第11页：分辨率
B.分辨率RN为光栅的总刻线数，与面积有关。例：对一块宽度为50.0 mm，刻线数为1200条/mm的光栅，它的一级光栅的分辩能力为多少？在6000埃附近能分辨的两条谱线的波长差为多少？解：分辨率为：R=1×50×1200=6×104波长差为：Δλ=λ/R=6000/60000 = 0.1埃C.聚光本领入射狭缝准直镜的直径d,焦距F
第12页：倒线色散率
- D-1
- 倒线色散率；W:光谱通带；S:狭缝宽度。四.光栅单色器光谱通带1.狭缝（Slit）构成：狭缝是两片经过精密加工、具有锐利边缘的金属组成。两片金属处于相同平面上且相互平行。入射狭缝可看作是一个光源，在相应波长位置，入射狭缝的像刚好充满整个出射狭缝。有效带宽：整个单色器的分辨能力除与分光元件的色散率
第13页：狭缝宽度的选择原则
- 3.狭缝宽度的选择原则
- 定性分析：选择较窄的狭缝宽度—提高分辨率，减少其它谱线的干扰，提高选择性；
- 定量分析：选择较宽的狭缝宽度—增加照亮狭缝的亮度，提高分析的灵敏度；
- 应根据样品性质和分析要求确定狭缝宽度。并通过条件优化确定最佳狭缝宽度。
- 与发射光谱分析相比，原子吸收光谱因谱线数少，可采用较宽的狭缝。但当背景大时，可适当减小缝宽。
第14页：理想的光电转换器要求
- 2.理想的光电转换器要求
- 灵敏度高；
- S/N大；
- 暗电流小；
- 响应快且在宽的波段内响应恒定。§8.2光学分析法中的检测器一.光电转换器（Transducer）S = KP + KD= KPS:以电压或电流为单位的电响应；K:校正灵敏度；P：辐射功率；KD: 暗电流(可通过线路补偿，使为0)1.定义：光电转换器是将光辐射转化为可以测量的电信号的器件。
第15页：光电转换器种类及其应用波
二.光电转换器种类及其应用波段
第16页：光电倍增管
三、光电倍增管（photomultiplier tube,PMT）1个光子产生106~107个电子共有9个打拿极(dynatron)所加直流电压共为10×90V放大倍数：2n~5n;n=10,103~107最大108~109光电流：10-8~10-3A响应时间：10-9s光电倍增管示意图124689753光束石英套阳极屏蔽栅极,Grill900V dc90V123456789阳极阴极石英封读出装置R缺点：热发射强，因此暗电流大。不得置于强光(如日光)下，否则可永久损坏PMT！优点：
