光谱分析仪器

1、第1页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一光谱分析仪器原理：光谱分析技术分类 概述 重要的光谱分析技术原理、类型、特点光谱分析定量原理、方法2第2页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一光谱分析仪器 -检验医学应用的光谱仪器在医学检验中的地位最重要的一类应用最早的一类应用最广泛的一类3第3页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一紫外可见分光光度计 利用物质分子吸收光谱分析技术荧光分光光度计 利用物质分子荧光光谱分析技术原子吸收分光光度计 利用物质原子吸收光谱分析技术原子发射光谱仪 利用物质原子发射光谱分析技术医学检验常用的光谱分析仪应用的光谱分

2、析技术光谱分析仪器 -重要的光谱分析技术4第4页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一光谱分析技术基础理论-光学几何光学-显微镜的原理光的波动性理论 波动光学 -单色器的原理：衍射、干涉光的吸收、发射理论 量子理论 -光谱产生基本原理光谱分析技术的重要理论原理光谱分析技术 -概论5第5页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一互补色-两种颜色的光按照一定比例混合在一起呈白色，这两种颜色称互补色白光红蓝绿橙绿蓝黄蓝黄绿紫绿紫红物体的颜色、互补色物体的颜色-由物质的性质和形态决定 光谱分析技术 -概论6第6页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一光谱（

3、 Spectral ）：复合光经过色散系统分光后，单色光按波长大小而依次排列的图光谱分析（Spectral Analysis）分析光谱中光的波长组成及其各种波长光的能量强度用波长做横坐标，光强度作纵坐标，画出的曲线称光谱的光谱曲线光谱分析技术-概念光谱、光谱曲线、光谱分析7第7页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一光谱分析技术中常见光谱名称连续光谱与离散光谱（波长分布类型）吸收光谱与发射光谱（分析技术）分子光谱与原子光谱（分析技术）紫外光谱、可见光谱以及红外光谱（分析技术）光谱分析技术-分类8第8页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一物质吸收连续光谱中某些波

4、长的光产生的光谱称作吸收光谱,包括分子吸收光谱和原子吸收光谱。S2S1S0S3E2E0E1E3h光谱分析技术-吸收光谱分析技术吸收光谱概念、产生原理9第9页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一分子和原子吸收光谱产生原理及区别S2S1S0S3E2E0E1E3h原子吸收光谱-线光谱分子吸收光谱-连续光谱光谱分析技术 -吸收光谱分析技术10第10页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一光谱分析技术-吸收光谱分析技术吸收曲线（吸光谱）在各种物质对不同波长光的吸收程度不同，如果用各种不同波长的光分别通过某种被测物质，分别测定该物质对不同波长光的吸收程度，以波长为横坐标，

5、吸收程度为纵坐标作图所得曲线称该物质的吸收曲线。max11第11页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一发射光谱概念、原子发射产生原理S2S1S0S3E2E0E1E3Eh原子发射 在外来的能量激发下，物质原子外层电子或分子价电子从基态跃迁到高能态再回复跃迁到基态而发射光子，由这个过程产生的光谱称发射光谱。光谱分析技术 -发射光谱分析技术12第12页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一分子发射（荧光）光谱最大特征具有两个光谱-激发光谱和荧光光谱分子发射（荧光）概念、产生原理、光谱特征光谱分析技术 -发射光谱分析技术物质经一种波长的光激发后，所发出的比这种激发光的

6、波长较长的可见光叫荧光 13第13页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一1、激发光谱曲线 固定测量波长(选最大发射波长),化合物发射的荧光(磷光)强度与照射光波长的关系曲线 （图中曲线I ） 。光谱分析技术-发射光谱分析技术分子发射光谱的两个光谱曲线14第14页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一光谱分析技术-发射光谱分析技术分子发射光谱的两个光谱曲线2、荧光光谱固定激发光波长选最大激发波长, 化合物发射的荧光(或磷光强度)与发射光波长关系曲线(图中曲线II或III)。6215第15页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一光致发光 分子荧光热

7、致发光 原子发射光谱电致发光 化学发光 CL、ECL发光光谱激发方式光谱分析技术-发射光谱分析技术16第16页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一光谱分析技术类型与光谱分析仪的关系 分子吸收法: 紫外可见分光光度计、红外摄谱仪 分子光谱 分子发射法: 荧光分光光度计光谱技术 原子吸收法：原子吸收分光光度计 原子光谱 原子发射法：原子发射光谱仪（火焰光度计、ICP）光谱分析仪-与光谱技术的关系17第17页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一光谱分析技术-定量分析原理 I0：入射光强度 C:溶液浓度 b:液层厚度 I:透射光强度 T:透光度 A:吸光度 k:吸光

8、系数bI0I朗伯-比尔(LambertBeer) 定律18第18页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一光谱分析技术-定量分析原理bI0I朗伯-比尔定律 吸光系数单位k:吸光系数摩尔吸光系数() Lmolcm dLgcm19第19页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一1. 单色光（入射光是单色光；） 3. 稀溶液吸收过程中，吸收物质互相不发生作用 浓度增大，分子之间作用增强.2. 吸光质点形式不变吸收发生在均匀的介质中； 光谱分析技术-定量分析原理朗伯-比尔定律的适用条件20第20页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一浓度计算方法1、标准比较

9、法 CU=AU*CS/AS2、标准曲线法 Y=Ax+b bI0I 0 1.0 2.0 3.0 4.0 c(mg/mL)A。 。 。 。*0.800.600.400.200.00Axcx光谱分析技术-定量分析原理朗伯-比尔定律的应用21第21页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一发射（散射）光强度不遵从朗伯-比尔定律 I0 0 1.0 2.0 3.0 4.0 c(mg/mL)I。 。 。 。*0.800.600.400.200.00I xcx光谱分析技术-定量分析原理发射光谱分析与散射比浊定量计算发射（散射）光强度在一定条件下与物质浓度成正比I22第22页，共70页，2022年

10、，5月20日，18点3分，星期一医学检验常用光谱分析仪器光谱分析仪器-医学检验常用光谱分析仪23第23页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一光谱分析仪类型及常用光谱分析仪 分子吸收光谱仪:紫外可见分光光度计 分子光谱仪 分子发射光谱仪:荧光分光光度计光谱分析仪 原子吸收光谱仪：原子吸收分光光度计 原子光谱仪 原子发射光谱仪：火焰光度计医学检验常用光谱分析仪-分类24第24页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一（1）、光 源（2）、单色器（或滤光片）（3）、样品单元 （4）、检测器光谱分析仪器光学系统的重要组成结构光谱分析仪器的光学系统25第25页，共70页，

11、2022年，5月20日，18点3分，星期一氙灯氢灯钨灯吸收光谱仪、用光做激发能量的发射光谱仪光谱分析仪器的光学系统-光 源 必须有光源的光谱分析仪26第26页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一钨灯、卤钨灯 -连续光谱 3202500nm 氢灯和氘灯 -连续光谱 185375nm氙灯 -紫外可见区连续光谱汞灯 - 254734nm离散线光谱 空心阴极灯 -单波长线光谱 紫外可见分光光度计常用光源的适用光谱范围及适用的仪器荧光分光光度计原子吸收分光光度计光谱分析仪器的光学系统-光 源 27第27页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一原理及类型 1）吸收滤光片

12、2）干涉滤光片 3）复合滤光片 带通滤光片截止滤光片光谱分析仪器的光学系统-滤光片28第28页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一带通滤光片属于吸收滤光片透光曲线有效带宽（半峰宽度） 带通滤光片吸收曲线上透光度等于最大透光度一半的波长范围530-430=100nm光谱分析仪器的光学系统-滤光片29第29页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一单色器（Monochromator）：能将来自光源的复合光分选出所需波长的的单色光光束的一种装置，是许多光谱分析仪器的一个核心结构。1、入光狭缝2、出光狭缝3、色散元件4、准直镜5、附属机械装置 概念及组成光谱分析仪器的光

13、学系统-单色器30第30页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一1、入光狭缝2、出光狭缝光谱分析仪器的光学系统-单色器31第31页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一将复合光中不同波长（颜色）的光在空间上分开的装置3、色散元件光谱分析仪器的光学系统-单色器32第32页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一A、棱镜 非线性光谱色散元件类型及光谱排列特征B、光栅 线性光谱光谱分析仪器的光学系统-单色器33第33页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一光栅类型凹面反射光栅透射光栅平面反射光栅反射光栅全息光栅机刻光栅光栅原理分光栅制造方

14、法分光栅 属于原级光栅属于复制光栅光谱分析仪器的光学系统-单色器34第34页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一汇聚光线 4、准直镜光谱分析仪器的光学系统-单色器35第35页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一 类型及作用溶液气态原子原子化器比色皿、样品池透光并盛放样品样品原子化及原子气化样品检测状态样品单元名称样品单元作用光谱分析仪器的光学系统-样品单元 36第36页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一几种常用检测器光谱分析仪器的光学系统-检测器检测器 工 作 原 理光电管外光电效应光电倍增管外光电效应与多级二次发射体相结合光电二极管阵列

15、外光电效应，由一行光敏区和二行读出寄存器构成光电池内光电效应电荷耦合器件模拟集成电路芯片37第37页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一光谱分析仪器的光学系统-检测器38第38页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一常用分子吸收光谱仪: 紫外可见分光光度计 常用分子发射光谱仪: 荧光分光光度计分子光谱特点、仪器原理分类、常用仪器连续带状光谱常用光谱分析仪-分子光谱仪39第39页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一概念紫外-可见分光光度计：工作波段在200nm800nm的分光光度计。其中：200nm400nm为紫外光区。400nm800nm为可

16、见光区。定量分析原理 朗伯-比尔定律分光光度计:能从含有连续波长的混合光中分离出任意波长单色光透过样品产生吸收，并能测量样品吸收后透过的单色光强度的仪器。常用分子吸收光谱分析仪-紫外-可见分光光度计 40第40页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一（1）、光 源（2）、单色器（3）、样品单元 （4）、检测器0.434单色器吸收池检测器显示器光源仪器基本结构常用分子吸收光谱分析仪-紫外-可见分光光度计 41第41页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一钨灯、卤钨灯-连续光谱 3202500nm （最常用） 氢灯和氘灯 -连续光谱 185375nm氙灯 -紫外可见

17、区连续光谱（光谱能量分布最理想）仪器基本结构-常用光源常用分子吸收光谱分析仪-紫外-可见分光光度计 42第42页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一仪器基本结构-不适用的光源汞灯 - 254734nm离散线光谱 空心阴极灯 -单波长线光谱 常用分子吸收光谱分析仪-紫外-可见分光光度计 43第43页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一单色器1、入光狭缝2、出光狭缝3、色散元件4、准直镜5、附属机械装置 常用分子吸收光谱分析仪-紫外-可见分光光度计 44第44页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一仪器基本结构-样品单元名称：比色皿、比色杯、样品

18、池、样品杯、吸收池材料：光学玻璃（紫外区不能用）、石英或塑料要求：透光性极好、同一套吸收池的厚度、透光面的透射、反射、折射应严格保持一致。常用分子吸收光谱分析仪-紫外-可见分光光度计45第45页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一仪器基本结构-检测器光电管 使用最普遍光电倍增管 灵敏度高的仪器光电池 早期仪器使用较多光电二极管（阵列） 新型仪器 常用分子吸收光谱分析仪-紫外-可见分光光度计 46第46页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一仪器类型 按光学系统分类单波长分光光度计双波长分光光度计单波长单光束分光光度计单波长双光束分光光度计紫外-可见分光光度计常

19、用分子吸收光谱分析仪-紫外-可见分光光度计 47第47页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一光源单色器吸收池检测器显示0.434单波长单光束分光光度计常用分子吸收光谱分析仪-紫外-可见分光光度计 48第48页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一比值T/T0光源单色器吸收池检测器显示系统光束分裂器单波长双光束分光光度计常用分子吸收光谱分析仪-紫外-可见分光光度计 49第49页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一单波长双光束分光光度计常用分子吸收光谱分析仪-紫外-可见分光光度计 50第50页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一

20、双波长分光光度计常用分子吸收光谱分析仪-紫外-可见分光光度计 51第51页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一双波长分光光度计原理A=A1A2A=kbC1AXY2常用分子吸收光谱分析仪-紫外-可见分光光度计 52第52页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一影响分光光度法准确性的因素 单色性不纯的影响 杂散光的影响 吸收池的影响 电压、检测器负高压波动的影响 其它因素的影响常用分子吸收光谱分析仪-紫外-可见分光光度计 53第53页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一（一）单色性不纯的影响单色器的类型和质量不好狭缝宽度不当影响分光光度法准确性的

21、因素常用分子吸收光谱分析仪-紫外-可见分光光度计 54第54页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一（二）杂散光的影响：有两种杂散光： 1）杂散光的波长与测量波长相同 它可能不通过样品就射到光检测器上 2）从单色器出口狭缝发出的包含少量的与仪器所表示的波长不相等的光 影响分光光度法准确性的因素常用分子吸收光谱分析仪-紫外-可见分光光度计 55第55页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一（三）吸收池吸收池的质量不好吸收池使用保管不善-透光面被污染上油污、指纹、沉淀，吸收池与光路不垂直等吸收池不配套影响分光光度法准确性的因素常用分子吸收光谱分析仪-紫外-可见分光光

22、度计 56第56页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一（四）电压、检测器负高压波动的影响电源电压波动-光源光强波动电源电压波动-检测器噪声增大影响分光光度法准确性的因素常用分子吸收光谱分析仪-紫外-可见分光光度计 57第57页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一（五）其它因素的影响吸光度读数刻度误差、仪器安装环境（如振动、温度变化）、化学因素（如荧光、溶剂效应等）等也可影响捡测结果的准确度。常用分子吸收光谱分析仪-紫外-可见分光光度计 影响分光光度法准确性的因素58第58页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一紫外-可见分光光度计性能评价指标

23、波长准确度和波长重复性等八个指标见P72 常用分子吸收光谱分析仪-紫外-可见分光光度计 59第59页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一发光激发类型光激发发光 荧光分光光度计化学激发发光 - 免疫检验仪器-化学发光免疫分析仪 包括CL和ECL分子发射光谱仪类型常用分子光谱仪-分子发射光谱仪60第60页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一激发光谱和荧光光谱任何发射荧光的物质都具有两个特征光谱，即激发光谱和荧光光谱分子荧光特点常用分子发射光谱仪-荧光分光光度计61第61页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一（1）、光源（2）、激发单色器（4）、发射单色器（3）、样品池（5）、检测器常用分子发射光谱仪-荧光分光光度计仪器原理和结构62第62页，共70页，2022年，5月20日，18点3分，星期一常用分子发射光谱仪-荧光分光光度计激发光源一般要求比吸收测量中的光源有更大的发射强度；适用波长范围宽荧光光度计中常用高压汞灯和氙弧灯应用最广泛的一种光源，可发射250800