《光分析法导论》ppt课件

1、第十二章第十二章 光分析法导论光分析法导论一、光分析及其特点一、光分析及其特点optical analysis and its optical analysis and its feature feature 二、电磁辐射的根本性质二、电磁辐射的根本性质properties of properties of electromagnetic electromagnetic radiationradiation三、光分析法的分类三、光分析法的分类classification of classification of optical analysisoptical analysis四、各种光分析法简

2、介四、各种光分析法简介a brief introduction of a brief introduction of optical analysis optical analysis 五、光分析的进展五、光分析的进展development of optical development of optical analysisanalysis第一节 光分析根底an introduction to optical analysis fundamental of optical analysis 一、光分析法及其特点一、光分析法及其特点 optical analysis and its optica

3、l analysis and its characteristicscharacteristics 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构造关系所建立起来的分析方法；射信号与物质组成及构造关系所建立起来的分析方法； 电磁辐射范围：射线无线电波一切范围；电磁辐射范围：射线无线电波一切范围； 相互作用方式：发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等相互作用方式：发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等； 光分析法在研讨物质组成、构造表征、外表分析等方面具有其他光分析法在研讨物质组成、构造表征、外表分析等

4、方面具有其他方法不可区代的位置；方法不可区代的位置；三个根本过程：三个根本过程：1 1能源提供能量；能源提供能量；2 2能量与被测物之间的相互作用；能量与被测物之间的相互作用；3 3产生信号。产生信号。 根本特点：根本特点：1 1一切光分析法均包含三个根本过程；一切光分析法均包含三个根本过程；2 2选择性丈量，不涉及混合物分别不同于色谱分析；选择性丈量，不涉及混合物分别不同于色谱分析；3 3涉及大量光学元器件。涉及大量光学元器件。二、电磁辐射的根本性质二、电磁辐射的根本性质 basic properties of electromagnetic basic properties of elec

5、tromagnetic radiationradiation 电磁辐射电磁波：以接近光速真空中为光速传播的能量；电磁辐射电磁波：以接近光速真空中为光速传播的能量； c = =/ c = =/ E = h = h c / E = h = h c /c c：光速；：光速；：波长；：波长；：频率；：频率；：波数：波数 ；E E ：能量；：能量； h h：普朗克常数：普朗克常数 电磁辐射具有动摇性和微粒性；电磁辐射具有动摇性和微粒性；辐射能的特性：辐射能的特性： (1) (1) 吸收吸收 物质选择性吸收特定频率的辐射能，并从低能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；级跃迁到高能级；

6、(2) (2) 发射发射 将吸收的能量以光的方式释放出；将吸收的能量以光的方式释放出； (3) (3) 散射散射 丁铎尔散射和分子散射；丁铎尔散射和分子散射； (4) (4) 折射折射 折射是光在两种介质中的传播速度不同；折射是光在两种介质中的传播速度不同； (5) (5) 反射反射 (6) (6) 干涉干涉 干涉景象；干涉景象； (7) (7) 衍射衍射 光绕过物体而弯曲地向他后面传播的景象；光绕过物体而弯曲地向他后面传播的景象； (8) (8) 偏振偏振 只在一个固定方向有振动的光称为平面偏振只在一个固定方向有振动的光称为平面偏振光。光。三、光分析分类三、光分析分类 type of opt

7、ical analysis type of optical analysis 光谱法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展分析的方法；射、吸收或散射的波长或强度进展分析的方法； 原子光谱、分子光谱、非光谱法原子光谱、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基于原子外层电子跃迁的原子吸收光谱AAS； 原子发射光谱原子发射光谱AES、原子荧光光谱、原子荧光光谱AFS； 基于原子内层电子跃迁的基于原子内层电子跃迁的 X射线荧光光

8、谱射线荧光光谱XFS； 基于原子核与射线作用的穆斯堡谱；基于原子核与射线作用的穆斯堡谱； 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、振基于分子中电子能级、振-转能级跃迁；转能级跃迁； 紫外光谱法紫外光谱法UV； 红外光谱法红外光谱法IR； 分子荧光光谱法分子荧光光谱法MFS； 分子磷光光谱法分子磷光光谱法MPS； 核磁共振与顺磁共振波谱核磁共振与顺磁共振波谱N； 非光谱法：非光谱法： 不涉及能级跃迁，物质与辐射作用时，仅改动传播方向不涉及能级跃迁，物质与辐射作用时，仅改动传播方向等物理性质；偏振法、干涉法、旋光法等；等物理性质；偏振法、干涉法、旋光法等； 光分析法光谱分析法非光

9、谱分析法原子光谱分析法分子光谱分析法原原子子吸吸收收光光谱谱原原子子发发射射光光谱谱原原子子荧荧光光光光谱谱X射射线线荧荧光光光光谱谱折射法圆二色性法X射线衍射法干涉法旋光法紫紫外外光光谱谱法法红红外外光光谱谱法法分分子子荧荧光光光光谱谱法法分分子子磷磷光光光光谱谱法法核核磁磁共共振振波波谱谱法法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射线荧光化学发光四、各种光分析法简介四、各种光分析法简介 a brief introduction of

10、 optical a brief introduction of optical analysis analysis 1.原子发射光谱分析法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展定量分析原子的外层电子受激发射出特征光谱进展定量分析的方法。的方法。2.原子吸收光谱分析法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展的定量分析方法。振线吸收而进展的

11、定量分析方法。3.原子荧光分析法原子荧光分析法 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，发射出与吸收波长一样或不同的荧光辐射，在与光源成90度的方向上，测定荧光强度进展定量分析的方法。 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，经过丈量荧光强度进展定量分析的方法。 6. X射线荧光分析法射线荧光分析法 原子受高能辐射，其内层电子发生能级跃迁，原子受高能辐射，其内层电子发生能级跃迁，发射出特征发射出特征X射线射线 X射线荧光，测定其强度可进射线荧光，测定其强度可进展定量分析。展定量分

12、析。7. 化学发光分析法化学发光分析法 利用化学反响提供能量，使待测分子被激发，利用化学反响提供能量，使待测分子被激发，前往基态时发出一定波长的光，根据其强度与待测前往基态时发出一定波长的光，根据其强度与待测物浓度之间的线性关系进展定量分析的方法。物浓度之间的线性关系进展定量分析的方法。5. 分子磷光分析法分子磷光分析法 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，再跃迁前往基态发出磷光式进入第一三重激发态，再跃迁前往基态发出磷光。测定磷光强度进展定量分析的方法。测定磷光强度进展定量分析的方法。 利用溶液中分子吸收紫外和可见光产生跃迁所

13、记录的吸收光谱图，可进展化合物构造分析，根据最大吸收波长强度变化可进展定量分析。 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-转动吸收光谱进展定量和有机化合物构造分析的方法。 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，根据吸收光谱可进展有机化合物构造分析 。 8. 紫外吸收光谱分析法紫外吸收光谱分析法11.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，吸收微波互作用而裂分为磁量子数不同的磁能

14、级，吸收微波辐射后产生能级跃迁，根据吸收光谱可进展构造分辐射后产生能级跃迁，根据吸收光谱可进展构造分析析 。 12.旋光法旋光法 溶液的旋光性与分子的非对称构造有亲密关系溶液的旋光性与分子的非对称构造有亲密关系，可利用旋光法研讨某些天然产物及配合物的立体化，可利用旋光法研讨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。学问题，旋光计测定糖的含量。 13.衍射法衍射法 X射线衍射：研讨晶体构造，不同晶体具有不同射线衍射：研讨晶体构造，不同晶体具有不同衍射图。衍射图。 电子衍射：电子衍射是透射电子显微镜的根底，电子衍射：电子衍射是透射电子显微镜的根底，研讨物质的内部组织构造。研讨物质的内

15、部组织构造。五、光分析方法的进展五、光分析方法的进展 development of optical analysis development of optical analysis 1. 采用新光源，提高灵敏度采用新光源，提高灵敏度 级联光源：电感耦合等离子体级联光源：电感耦合等离子体-辉光放电；激光辉光放电；激光蒸发蒸发-微波等离子体微波等离子体 2. 联用技术联用技术 电感耦合高频等离子体电感耦合高频等离子体ICP质谱质谱 激光质谱：灵敏度达激光质谱：灵敏度达10-20 g 3. 新资料新资料 光导纤维传导，损耗少；抗干扰才干强；光导纤维传导，损耗少；抗干扰才干强； 4. 交叉交叉 电致发光分析；光导纤维电化学传感器电致发光分析；光导纤维电化学传感器 5. 检测器的开展检测器的开展 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；同时数据采集、三维谱图，将取代光电倍增管； 光二极激光器替代空心阴极灯，使原子吸收可进展多元素同时测定；光二极激光