九江学院 仪器分析实验-仿真软件ISTS2.0 - 讲义

1、目录红外光谱实验手册2紫外-可见光分光光度计仿真实验17气相色谱试验手册26液相色谱仿真实验40红外光谱实验手册一实验概述光源发出的连续波长的红外光经干涉仪、样品室到达检测器，检测到的红外干涉图包含了光源全部频率和强度的信息。计算机将干涉图函数进行付里叶变换就可以计算出光信号的强度按频率的分布，即单光光谱。测试样品的单光光谱与背景单光光谱的比值就是我们所需要的百分透过率红外光谱图。实验分为教学模式和考核模式两种情况，在教学模式下显示全部的帮助信息，在考核模式下则把帮助信息隐藏掉。本实验包含红外光谱实验的基础知识，实验仪器自带软件的仿真模拟，实验操作部分的仿真模拟等内容，用director+平台

2、的开发工具，即统一了公司内部实验开发的模式，又能使实验不失生动的界面。二实验装置1. 370红外光谱仪技术参数   ：1) DSP动态调整干涉仪，调整频率可达130,000次/秒；2) 光学台底板一体化，主部件对针定位，无需调整；3) 光谱范围：7,800-350cm-1；4) 分辨率：标准0.9cm-1，0.5cm-1；5) 信噪比：1.7×10-5 吸光度单位(峰峰值),大于24,000:1；2.主要特点    1) 专利Ever-Glo空冷红外光源，能量高，寿命长；2) 专利无磨损电磁驱动干涉仪，动

3、态调整可达130,000次/秒；3) 永久准直光路，无需用户人工调整；4) 智能附件即插即用；5) 智能附件自动识别，仪器参数自动调整；光学台底板整体铸模成型，密封性好，稳定性高。主要部件均采用预校准对针定位，用户可方便地自行更换而无需任何调整。智能附件(ATR,漫反射等)即插即用，光路永久准直，系统自动进行性能检验并自动调整参数。  坚固的无磨损电磁式驱动干涉仪，采用数字化连续动态调整技术(D.S.P.)，具有极高的稳定性，Auto-tune功能自动进行系统优化,确保干涉仪始终处于最佳工作状态。三实验操作一 实验启动和界面介绍1 启动Ad500u.exe，选择单机运行还是网络运行。

4、2 在培训项目页选择要进行培训的项目，点击左上方的启动培训单元按钮。本实验是把不同形态的样品设成不同的培训项目。如下图：3 在考试模式下，无任何提示信息；在练习模式下，有评分帮助和提示信息4 下图是实验的起始界面：5 下图是实验的流程图界面的介绍：6 点击流程图界面上计算机下方的绿色字，可以设置相关参数，点击右上角图标返回流程图界面。(注意:输入完数据后，必须敲击主键盘上的回车键，数据才能有效)界面如下：四 样品制作1 固态样品制作，按照图片上的信息提示步骤来操作： 2 液态样品制作，按照图片上的信息提示步骤来操作：3 气态样品制作，按照图片上的信息提示步骤来操作：五 软件操作4 打开参数设置

5、的界面5 下面就是“Experiment Setup”窗口。当鼠标移动到“No.of scans:”和“Resolution:” 字上面的时候，会出现这两个参数所表示的含义。输入数据(注意:输入完数据后，必须敲击主键盘上的回车键，数据才能有效)。界面如下：6 开始收集样品。7 输入此次实验的名称。8 出现提示框，提醒用户开始背景收集。9 背景收集的过程。10 提示开始样品的收集。11 样品收集的过程。12 提示样品收集完毕。13 点击“Full Scale”菜单可以将谱图完全的显示在窗口内，如下图：14 。“Clear”、“Absorb”和“%Trans”三个工具栏中的按钮可以应用，当鼠标移动

6、到它们上面的时候，在练习模式下，会出现如下提示：15 调出谱库搜索界面。16 谱库搜索界面如下：17 选中需要搜索的谱库：18 点击“Add”按钮，将相应的谱库名称添加到右边：19 点击“Search”按钮，开始谱库搜索：20 下图为谱库搜索的结果：六 谱图练习21 点击主界面上的“谱图”按钮，进入到谱图练习界面。在此界面下，用户选择相应的官能团拖动到相应的波峰位置，正确的话，此官能团就停留在相应的方框呢，否则就自动回到原来的位置，效果如下图：22 第二张谱图：23 第三张谱图：24 第四张谱图：25 第五张谱图：26 第六张谱图：点击“结束”返回到流程图界面。紫外-可见光分光光度计仿真实验一

7、、实验概述：在分之中，除了电子相对于原子核的运动之外，还有原子核之间振动和转动引起的相对位移。这三种运动能量都是量子化的，对应有一定的能级。分子的能量是这三种能量的总和。当用一定频率（波长）的电磁波（光）照射分子，其能量恰好等于分子的两个能级差时，则分子就会吸收光的能量而由较低的能级跃迁到较高的能级，同时光的强度（能量）变小。吸光度符合吸收定律： A=lg（I0/I）=KcL 根据这一关系可以用工作曲线法来测定未知溶液中吸光物质的浓度。二、实验装置：Agilent 8453紫外-可见分光光度计使用最新的二极管阵列技术，符合欧洲药典（EP）和美国药典（USP）所有规范要求。Agilent8453

8、具备二极管阵列的优势，氘、钨双灯设计，波长范围190-1100nm，分辨率小于 2 纳米，并且标准杂散光强度低于 0.03%，配有安捷可见光化学工作站软件。三、实验操作步骤第一步：启动系统平台，选择实验仪器首先启动软件运行平台，鼠标左键点击“单机运行”，如果配有教师站，也可以点击“网络运行”。在实验内容选择界面，如上图所示，用鼠标左键双击要进行的实验仪器。然后进入实验项目选择界面。选择要进行的实验项目，然后点击左上角的“启动培训单元”按钮，进入仿真实验。每个实验项目都有练习和考试两种模式，其区别在于练习模式的实验界面上有文字说明和步骤提示，评分模块中也有步骤提示，而在考试模式当中则没有。第二步

9、：进入到起始界面在界面上鼠标左键点击，进入流程图界面。第三步：进入流程图界面，进行实验准备工作流程图界面是一个对仪器进行了简化和抽象的界面，可能各个学校的仪器不尽相同，但是对于一种仪器来说，其原理和功能模块都是相同的，我们设计这个界面，就是为了学生能够对于仪器的结构和各个功能模块有直观的认识，而不受具体仪器的限制。注意，在实验过程中看到“”标志，都可以点击回到流程图界面。流程图界面，如下图所示：在进行实验之前，首先要进行实验前的准备工作，用鼠标左键点击流程图界面右上角的“实验准备”按钮，进入实验准备工作。第四步：实验准备工作实验之前的准备工作很多，也很重要，但是仿真实验以仪器操作为主，准备工作

10、简化，以文字说明代替。用鼠标左键点击界面下方的“确定”按钮返回流程图界面。第五步：启动工作站软件在流程图界上，鼠标左键点击流程图界面右上角的“启动工作站”按钮，进入启动化学工作站软件的仿真流程。Agilent的化学工作站，在操作系统启动的时候，会启动CAG Bootp Server程序，用以对仪器进行检测和通信，我们可以看到其中显示的检测信息。这个程序不能关闭，否则工作站软件就无法和仪器进行通信了，所以首先把这个程序最小化。然后用鼠标左键双击桌面上的“Instument 1 online”快捷方式，启动工作站软件，“online”的意思是与仪器相连。软件启动后，会读取配置信息，不同用户可以有不

11、同的配置。再次需要输入用户名和密码，这里密码设置为空，用鼠标左键点击“OK”按钮继续。然后软件就会进行一系列初始化工作，最后启动完成。如下图所示：至此工作站启动完成，用鼠标左键点击界面右上角的“”回到流程图界面。第六步：确定工作波长在流程图界面上，用鼠标左键点击右上角的“软件操作”按钮，进入操作化学工作站软件的仿真流程。Agilent 8453紫外-可见分光光度计确定工作波长的方法主要有两种，分别是“Fixed Wavelengths”和“Spectrum/Peaks”。下面分别介绍：在Task工具栏的下拉菜单中的“Fixed Wavelengths”模式下，首先点击左下角的“Blank”按钮

12、扫描背景。（注意：左下角有两个按钮，分别是“Blank”和“Sample”，其中“Sample”按钮因为平台的原因，不能看到全部，但是按钮是可用的。）用鼠标左键点击右上角的“x”关闭背景噪声窗口。然后点击左下角的“Sample”按钮扫描样品，仪器扫瞄以后，会给出样品的紫外吸收光谱，如下图所示：此时，可以拖动红色的线选择最大吸光度的波长作为工作波长。但是这种方法精度比较差，不推荐使用。第二种方法是“Spectrum/Peaks”，这种方法是在一定波长范围内，自动搜寻波峰和波谷。在Task工具栏的下拉菜单中选择“Spectrum/Peaks”模式，这时系统会给出一个对话框，在这个对话框中，可以输入

13、要搜寻的波峰和波谷的数量，波长范围等等，然后点击“OK”按钮继续。然后系统就会自动搜寻出波峰和波谷，在吸收光谱图上标示，并在下面列表中一一列出，以最大的吸收波长为工作波长确定波长以后，可以在此波长下，建立工作曲线。第七步：建立工作曲线在确定波长以后，在在Task工具栏的下拉菜单中选择“Quanlification”模式。点击左下角的“Blank”按钮扫描背景。（注意：此时左下角有三个按钮，分别是“Blank”，“Standard”和“Sample”，其中“Sample”按钮因为平台的原因，不能看到全部，但是按钮是可用的。）然后最小化背景噪声窗口。如上图所示，点击左下角的“Standard”按钮

14、，开始扫描1号标准样品，等待大约3秒建立1号标准样品工作曲线。然后再次点击“Standard”按钮，开始扫描2号标准样品，再等待大约3秒建立2号标准样品工作曲线，重复五次分别扫描五个标准样品的工作曲线，吸收光谱会被显示在左侧窗口中，数据点会显示在右侧的窗口中，并在下面列表。此时工作曲线已经基本完成，但是一般情况下，工作曲线和数据点的线性不是太好，此时可以进行线性优化，点击Task工具栏的“Setup”按钮：在Calibration curve type选项的下拉菜单中选择LineOffSet，然后点击“OK”按钮继续。经过优化以后，工作曲线就更加完美了。第八步：测试待测样品建立工作曲线以后，可

15、以开始测试待测样品，如上图所示，点击左下角的“Sample”按钮（注意： “Sample”按钮因为平台的原因，不能看到全部，但是按钮是可用的。）系统会自动扫描，并自动计给出结果：气相色谱试验手册一 实验概述气相色谱法的基本原理是利用混合物中各组分在流动相和固定相中具有不同的溶解和解析能力，或不同的吸附和脱附能力。当两相作相对运动时，样品各组分在两相中受上述各种作用力的反复作用，从而使混合物中的组分得到分离。色谱广泛用于物质的分离，分析、浓缩、回收、纯化和置备。实验分为教学模式和考核模式两种情况，在教学模式下显示全部的帮助信息，在考核模式下则把帮助信息隐藏掉。二 实验装置  

16、6890气相色谱仪，第四代模块化十三路EPC控制，数字化设定所有气路参数，流量和压力精确稳定，压力精度0.01psi，保留时 间和峰面积高度重复。  通过精确EPC气路控制，快速柱箱升温速率，超速FID、NPD和ECD响应，高速数据采集处理系统，可得到与原谱图分离度相同而速度可快2-10倍的结果。  柱箱温度稳定性：0.02% 载气流速稳定性：0.31 ECD检测器检测限：6.31×10-15g/ml FPD检测限：3.40×10-13g/s 基线漂移:满刻度的3%h三 实验操作1 启动Ad500u.exe，在培训项目页选择要进行培训的项目，点

17、击左上方的启动培训单元按钮。本实验是把不同的样品设成不同的培训项目。每个项目又分为“练习模式”和“考试模式”，在考试模式下，无任何提示信息；在练习模式下，有评分帮助和提示信息。如下图：2 进入初始界面。在单机版里，初始界面上有整套气相色谱设备的简要示意图，点击设备进入下一步操作。3 首先进入一个实验原理分析的简图，此界面为实验的主界面，通过此界面，可进入到试验各个主要步骤里。点击实验前的准备，进行实验前的实验预习操作4 实验对操作的流程进行练习，将操作的正确步骤依次排序后点击确认。正确的顺序是“开机”-“方法编辑”-“进样”-“数据采集”-“数据分析”除了熟悉正确的工作站操作外，还应了解在实际

18、操作中应注意的准备工作，如样品和试剂的选择，要掌握色谱试剂的选择，在不同的条件下选择不同档次的试剂，如“分析纯”“色谱纯”等等，试剂的选用关系到实验的成败。 5 进入开机步骤的介绍。让学生了解气相色谱的开机准备过程及相关化学站的使用，可以点击“Top view窗口”和“Instrument Control 仪器控制窗口”进入两个分支介绍，也可点击右上角图标返回主界面。开机之前一般要检查气路的气密性，尤其是在使用易燃气体做载气的情况下，检查完气密性后先通气后开机，注意钢瓶输出压比柱前压要高0.05MP. 开机后要检查检测器及恒温室的稳定性，确保实验在可靠的环境下进行可以提高实验的再现性。 点击“

19、Top view窗口”按钮，进入Top view界面；点击“Instrument Control仪器控制窗口”，进入仪器控制窗口。这里是对平台与其它分析联用时的接口算法，用于数据库的查找和检测，常用与气质联用时。如下两副图。Top viewInstrument Control仪器控制窗口6 点击上图的“返回”按钮，返回上级界面。点击右上角图标返回实验主界面。在此我们返回实验的主界面。7 主界面的各个设备如有与实验参数关联的情况，可以在鼠标移动到它的热区时显示出来，此时可以点击参数进入设置页面,设置参数以红色突出显示，输入数字后按回车，再点击右上角图标回主界面。8 按照上图进行的步骤可以将所有参

20、数进行设置，回到主页面后也可点“切换至方法编辑”进行部分参数设定。实验参数的设定是气相色谱实验中重要的环节，在实验预习时就应当了解和掌握，每次实验前应了解实验需要设置的参数，并掌握了解不同参数的设置对实验结果的影响，便于在重复实验和分析结果时得到客观的答案。9 点击主界面的“方法编辑”进入方法编辑界面。10 单击Method菜单。11 在Instrument control窗口的标题栏中应显示当前的方法“*.M”。如果没有，从Method菜单中选Load。单击“*.M”并单击OK。12 点击进入Method/Edit Entire Method窗口。确认三个选项都选定，然后单击OK。13 确认

21、Data Acquisition（数据采集）和Data Analysis（数据分析）已被选定。单击OK。14 选择anul作为进样源(本实验采用手动进样，如果有自动进样器的话，选择GC ALS)。确认Use MS已被选定。单击OK。15 出现Instrument Edit Inlets(仪器编辑入口)，单击Options（选项）图标，确认压力单位为psi。16 设置载气类型、进样口温度和分流比三个参数。用鼠标点击闪动的文字，出现选项，用鼠标点击选择正确答案。(氮气)17 设置载气平均速度参数。用鼠标点击闪动的文字，出现选项，用鼠标点击选择正确答案。（39.8）18 设置载气初始温度和柱箱升温过

22、程。用鼠标点击闪动的文字，出现选项，用鼠标点击选择正确答案。（40）19 单击OK按钮完成设置。20 此窗口因为没有选择Show选项，所以其他参数不可用。单击OK。21 选择检测器，实验不同要求不同的检测器，点击ok。检测器可以分为浓度型和质量型，浓度型检测器的响应取决于组分浓度的瞬间变化，质量型的响应值取决于单位时间内进入检测器的组分质量，热导（浓度型）、电子捕获（浓度型）、氢火焰（质量型）是检测器中运用的最广泛的三个检测器。22 只选择Percent Report。单击OK。23 设定屏幕为输出装置。单击OK。24 提醒您保存方法。完成它并单击OK。返回到主界面。25 点击“开始进样”按钮

23、，进入进样步骤界面。26 点击红色字“观看进样录像”，演示进样过程。27 点击界面上的“进入自动进样”，进入到到自动进样界面。28 打开进样器的盖子，放入样品。如下图29 放下进样器的盖子，打开自动进样器开关。30 点击右侧图片，出现放大的键盘图标，点击被红色框住的按钮“prep Run”按钮，或者点击左侧软件界面上的蓝色箭头，红灯亮起，进入预运行状态。31 等待进样器面板和主面板上的红灯全部灭了后，先点击进样器面板上的“start”按钮。然后再点击主面板上的“Run”按钮自动进样步骤操作完毕，点击“返回”，返回到进样界面33. 点击“查看谱图”进入实验结果显示界面点击“查看谱图“，可以看到自

24、己的实验操作结果，以蓝色线 峰图表示作为比较，实验以红色线峰图做出标准操作后的标准峰，如果操作正确，会和实时峰完全重合，操作中部分主要参数列表在旁，点击“查看标准谱图”由于实验仿真是理论上的理想化结果，实际在操作中，即使完全采用同样的参数，同样的进样量，在完全正确的步骤下进行二次实验，实验的结果也可能重合性不是很好，气相色谱的结果很大程度上是一种大量经验的总结，要注重分析和了解实验的原理并与正确的操作规范相结合才能得到理想的实验结果。在计算机普遍应用的今天，由于电子化的进程操作简化了人为上的可能的操作误差，使得色谱实验的重现性慢慢提高，现在的色谱分析越来越重视保留时间（即定性分析）的重要性，大

25、量的数据库也在慢慢丰富中，所以实验平台在今后的色谱分析化学实验中将起到越来越重要的角色，这就需要我们充分的了解和掌握这些新的电子工具。本次实验完成。液相色谱仿真实验一、实验概述：以液体做流动相的色谱称为液相色谱。人们把已经比较成熟的气相色谱理论应用于液相色谱，使液相色谱得到了迅速的发展。随着其他科学技术的发展，出现了新型的高压输液泵、高效的固定相和柱填充技术、高灵敏度的检测器，加上计算机的应用，使得液相色谱实现了高效率和高速度。这种分离效率高、分析速度快的液相色谱称为高效液相色谱（High performance liquid chromatography, HPLC）。二、实验装置：Agil

26、ent(安捷伦)1100系列液相色谱系统简介：Agilent1100系列HPLC组件和系统，将Agilent长期的化学分析经验与领先的计算机技术结合，把网络技术引入了实验室。从1996年以来，在全球已经安装了超过130,000台1100组件和55,000多套化学工作站数据处理系统，成为目前单一型号市场占有率最高的液相色谱系统。本仿真软件是模拟用Agilent化学工作站的数据处理系统进行样品分析和数据采集（色谱图）的过程。注：本软件只是模拟分析的过程和内容，并不涉及其原理，所以实验中的参数调节对结果并没有影响，而真实实验结果是随参数的变化而变化的，这一点需要特别注意！启动Ad500u.exe，选

27、择单机运行。在培训项目页选择要进行培训的项目，点击左上方的启动培训单元按钮。本实验是把不同的样品设成不同的培训项目。如下图：本试验有两个培训项目可供选择。进入起始界面。起始界面上是一幅设备总图，可点击相关设备图片进行操作。首先打开启动液相色谱仪。然后查看分析条件。在实验调节过程中，请以此列表内的条件为准进行调节，否则不能正确输出色谱峰。点击，启动化学工作站。点击进入化学工作站后，点击编辑方法。击主界面上的电脑启动化学工作站开始编辑方法。所谓方法就是一个参数集，它包括分析一个样品所需要的所有的参数：数据采集参数、数据分析参数和命令行或者宏指令。点击菜单“方法编辑方法”开始编辑方法（注意：此时不可以改变方法的参数，可改变的参数将在下面特别说明）：然后会出现下面的窗口让你选择编辑方法的内容：用鼠标点击复选框选择要编辑的方法的内容，然后点击“确定”按钮开始方法编辑，点击“取消”按钮终止方法编辑。开始方法编辑后，系统会根据你选择的内容分别依次显示每一部分的具体内容，点击“确定”按钮进入下一部分，点击“取消”按钮终止方法编辑。注：在做醇和醛分析试验