科研训练实验报告 1

科研训练实验报告学院：材料科学与工程学院专业：生物医学工程姓名：XXX学号：XXX2011-12-7傅里叶变换红外光谱仪实验目的了解红外吸收光谱的基本原理和应用特点。了解傅里叶变换红外光谱仪的组成以及特点。掌握红外吸收光谱法的定性分析方法。实验原理当一束具有连续波长的红外光通过物质，物质分子中某个基团的振动频率或转动频率和红外光的频率一样时，分子就吸收能量由原来的基态振(转)动能级跃迁到能量较高的振(转)动能级，分子吸收红外辐射后发生振动和转动能级的跃迁，该处波长的光就被物质吸收。所以，红外光谱法实质上是一种根据分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息来确定物质分子结构和鉴别化合物的分析方法。将分子吸收红外光的情况用仪器记录下来，就得到红外光谱图。红外光谱图通常用波长(λ)或波数(σ)为横坐标，表示吸收峰的位置，用透光率(T%)或者吸光度(A)为纵坐标，表示吸收强度。当外界电磁波照射分子时，如照射的电磁波的能量与分子的两能级差相等，该频率的电磁波就被该分子吸收，从而引起分子对应能级的跃迁，宏观表现为透射光强度变小。电磁波能量与分子两能级差相等为物质产生红外吸收光谱必须满足条件之一，这决定了吸收峰出现的位置。红外吸收光谱产生的第二个条件是红外光与分子之间有偶合作用，为了满足这个条件，分子振动时其偶极矩必须发生变化。这实际上保证了红外光的能量能传递给分子，这种能量的传递是通过分子振动偶极矩的变化来实现的。并非所有的振动都会产生红外吸收，只有偶极矩发生变化的振动才能引起可观测的红外吸收，这种振动称为红外活性振动；偶极矩等于零的分子振动不能产生红外吸收，称为红外非活性振动。分子的振动形式可以分为两大类：伸缩振动和弯曲振动。前者是指原子沿键轴方向的往复运动，振动过程中键长发生变化。后者是指原子垂直于化学键方向的振动。通常用不同的符号表示不同的振动形式，例如，伸缩振动可分为对称伸缩振动和反对称伸缩振动，分别用Vs和Vas表示。弯曲振动可分为面内弯曲振动(δ)和面外弯曲振动(γ)。从理论上来说，每一个基本振动都能吸收与其频率相同的红外光，在红外光谱图对应的位置上出现一个吸收峰。实际上有一些振动分子没有偶极矩变化是红外非活性的；另外有一些振动的频率相同，发生简并；还有一些振动频率超出了仪器可以检测的范围，这些都使得实际红外谱图中的吸收峰数目大大低于理论值。组成分子的各种基团都有自己特定的红外特征吸收峰。不同化合物中，同一种官能团的吸收振动总是出现在一个窄的波数范围内，但它不是出现在一个固定波数上，具体出现在哪一波数，与基团在分子中所处的环境有关。引起基团频率位移的因素是多方面的，其中外部因素主要是分子所处的物理状态和化学环境，如温度效应和溶剂效应等。对于导致基团频率位移的内部因素，迄今已知的有分子中取代基的电性效应：如诱导效应、共轭效应、中介效应、偶极场效应等；机械效应：如质量效应、张力引起的键角效应、振动之间的耦合效应等。这些问题虽然已有不少研究报道，并有较为系统的论述，但是，若想按照某种效应的结果来定量地预测有关基团频率位移的方向和大小，却往往难以做到，因为这些效应大都不是单一出现的。这样，在进行不同分子间的比较时就很困难。另外氢键效应和配位效应也会导致基团频率位移，如果发生在分子间，则属于外部因素，若发生在分子内，则属于分子内部因素。红外谱带的强度是一个振动跃迁概率的量度，而跃迁概率与分子振动时偶极矩的变化大小有关，偶极矩变化愈大，谱带强度愈大。偶极矩的变化与基团本身固有的偶极矩有关，故基团极性越强，振动时偶极矩变化越大，吸收谱带越强；分子的对称性越高，振动时偶极矩变化越小，吸收谱带越弱。量子力学研究表明，分子振动和转动的能量不是连续的，而是量子化的，即限定在一些分立的、特定的能量状态或能级上。分子越大，红外谱带也越多，例如含12个原子的分子，它的简正振动应有30种，它的基频也应有30条谱带，还可能有强度较弱的倍频、合频、差频谱带以及振动能级间的微扰作用，使相应的红外光谱更为复杂。在某些转动能级间也可以发生跃迁，产生转动光谱。在分子的振动跃迁过程中也常常伴随转动跃迁，使振动光谱呈带状。分子中的某些基团或化学键在不同化合物中所对应的谱带波数基本上是固定的或只在小波段范围内变化，即为它们的特征波数。许多化学键都有特征波数，它可以用来鉴别化合物的类型，还可用于定量测定。由于分子中邻近基团的相互作用（如氢键的生成、配位作用、共轭效应等），使同一基团在不同分子中所处的化学环境产生差别，以致它们的特征波数有一定变化范围，如右表所示。仪器及其介绍红外光谱仪的种类有：①棱镜和光栅光谱仪。属于色散型，它的单色器为棱镜或光栅，属单通道测量。②傅里叶变换红外光谱仪。它是非色散型的，其核心部分是一台双光束干涉仪。此处主要介绍傅里叶变换红外光谱仪。1、工作原理傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）是红外光谱仪器的第三代。FTIR没有色散元件，主要由光源、Michelson干涉仪、探测器和计算机等组成。光源发出的红外辐射，经干涉仪转变为干涉图，通过试样后得到含试样信息的干涉图，有电子计算机采集，并经过快速傅立叶变换，得到吸收强度或透光率随频率或波数变化的红外光谱图。2、仪器主要部件（1）光源：FTIR要求光源能发出稳定、能量强、发射度小的具有连续波长的红外光。通常使用能斯特灯、硅碳棒或涂有稀土化合物的镍铬旋状灯丝。（2）Michelson干涉仪Michelson关涉仪示意图FTIR的核心部分是Michelson干涉仪（见上图）。在相互垂直的M1和M2之间放置一呈45度角的半透膜光束分裂器BS（beamsplitters），可使50%的入射光透过，其余部分被反射。当光源发出的入射光进入干涉仪后被BS分成两束光——透射光Ⅰ和反射光Ⅱ。其中，透射光Ⅰ穿过BS被动镜M2反射，沿原路回到BS并被反射到探测器D；反射光Ⅱ则由固定镜M1沿原路反射回来，通过BS到达D。这样在D上所得的Ⅰ光和Ⅱ光是相干光。如果进入干涉仪的是波长为λ的单色光，开始时因M1和M2与BS的距离相等（此时称动镜M2处于零位），Ⅰ光和Ⅱ光到达D时位相相同，发生相长干涉，亮度最大。当M2移动入射光的λ/4距离时，则Ⅰ光的光程变化为λ/2，在D上两光相差为180度，则发生相消干涉，亮度最小。因此：当动镜M2移动λ/4的奇数倍时，则Ⅰ光和Ⅱ光的光程差为λ/2的奇数倍，都会发生相消干涉；当动镜M2移动λ/4的偶数倍时，则Ⅰ光和Ⅱ光的光程差为λ/2的偶数倍（即为波长的整数倍），都会发生相长干涉。而部分相消干涉则发生在上述两种位移之间。（3）检测器：即上述之探测器D，一般可分为热检测器和光检测器两大类。（4）记录系统：为红外工作软件。3、FTIR的优点（1）具有扫描速度极快的特点，一般在1秒内即可完成光谱范围内的扫描；（2）光束全部通过，辐射通量大，监测器灵敏度高；（3）具有多路通过的特点，所有频率同时测量；（4）具有很高的分辨能力；（5）具有极高的波数准确度；（6）光学部分简单，只有一个可动镜在实验过程中运动。实验步骤开机：启动红外主机━启动计算机━打印机，并预热1h。打开红外软件━光学台Ｖ（说明自检正常）。取适量红外灯下干燥研磨后的KBr粉末置于对折掏孔的滤纸的中间小圆孔上，压片。将压好的KBr片放入傅里叶变换红外光谱仪里，开始测量。将测过的KBr红外光谱作为背景。取少量聚苯乙烯和适量KBr粉末以约1:100~1:300的比例混合均匀，置于滤纸的小圆孔上，压片。将制好的片放入红外光谱仪里进行测量。打印实验数据。整理仪器并分析结果。结果分析结果请见附表。结果分析：由图可见在700cm-1和750cm-1附近存在两个峰值2、3，说明试样中存在芳烃单取代；在1450~1600cm-1三组吸收峰5、6、7，显示为苯环的骨架νC=C；在2850cm-1、2927cm-1处有8、10两个峰值，说明试样中存在亚甲基（-CH2）；在3020~3090cm-1存在三组峰值11、12、13可知试样中存在次甲基（-CH-应用红外光谱对样品的适用性相当广泛，固态、液态或气态样品都能应用，无机、有机、高分子化合物都可检测。此外，红外光谱还具有测试迅速，操作方便，重复性好，灵敏度高，试样用量少，仪器结构简单等特点，因此，它已成为现代结构化学和分析化学最常用和不可缺少的工具。红外光谱在高聚物的构型、构象、力学性质的研究以及物理、天文、气象、遥感、生物、医学等领域也有广泛的应用。红外吸收峰的位置与强度反映了分子结构上的特点，可以用来鉴别未知\o"查看图片"液态水的红外光谱物的结构组成或确定其化学基团；而吸收谱带的吸收强度与化学基团的含量有关，可用于进行定量分析和纯度鉴定。另外，在化学反应的机理研究上，红外光谱也发挥了一定的作用。但其应用最广的还是未知化合物的结构鉴定。红外光谱不但可以用来研究分子的结构和化学键，如力常数的测定和分子对称性的判据，而且还可以作为表征和鉴别化学物种的方法。例如气态水分子是非线性的三原子分子，它的v1=3652厘米、v3=3756厘米、v2=1596厘米而在液态水分子的红外光谱中，由于水分子间的氢键作用，使v1和v3的伸缩振动谱带叠加在一起，在3402厘米处出现一条宽谱带，它的变角振动v2位于1647厘米。在重水中，由于氘的原子质量比氢大，使重水的v1和v3重叠谱带移至2502厘米处，v2为1210厘米。以上现象说明水和重水的结构虽然很相近，但红外光谱的差别是很大的。红外光谱具有高度的特征性，所以采用与标准化合物的红外光谱对比的方法来做分析鉴定已很普遍，并已有几种标准红外光谱汇集成册出版，如《萨特勒标准红外光栅光谱集》收集了十万多个化合物的红外光谱图。近年来又将些这图谱贮存在计算机中，用来对比和检索。科研训练实验报告学院：材料科学与工程学院专业：生物医学工程姓名：张露薇学号：09430150332011-12-7扫描电镜实验目的1、了解扫描电镜的结构及功能。2、了解扫描电镜的工作原理。3、了解扫描电镜的特点及应用。实验原理扫描电镜是用极细的电子束在样品表面扫描，将产生的二次电子用特制的探测器收集，形成电信号运送到显像管，在荧光屏上显示物体。（细胞、组织）表面的立体构像，可摄制成照片。下图是扫描电镜的原理示意图。由最上边电子枪发射出来的电子束，经栅极聚焦后，在加速电压作用下，经过二至三个电磁透镜所组成的电子光学系统，电\o"查看图片"

扫描电镜原理示意图子束会聚成一个细的电子束聚焦在样品表面。在末级透镜上边装有扫描线圈，在它的作用下使电子束在样品表面扫描。由于高能电子束与样品物质的交互作用，结果产生了各种信息：二次电子、背反射电子、吸收电子、X射线、俄歇电子、阴极发光和透射电子等。这些信号被相应的接收器接收，经放大后送到显像管的栅极上，调制显像管的亮度。由于经过扫描线圈上的电流是与显像管相应的亮度一一对应，也就是说，电子束打到样品上一点时，在显像管荧光屏上就出现一个亮点。扫描电镜就是这样采用逐点成像的方法，把样品表面不同的特征，按顺序，成比例地转换为视频信号，完成一帧图像，从而使我们在荧光屏上观察到样品表面的各种特征图像。仪器及其介绍仪器型号：扫描电镜TM—1000（日立），放大倍数10000扫描电镜主要有真空系统，电子束系统以及成像系统。1、真空系统：真空系统主要包括真空泵和真空柱两部分。真空柱是一个密封的柱形容器。真空泵用来在真空柱内产生真空。有机械泵、油扩散泵以及涡轮分子泵三大类，机械泵加油扩散泵的组合可以满足配置钨枪的扫描电镜的真空要求，但对于装置了场致发射枪或六硼化镧枪的扫描电镜,则需要机械泵加涡轮分子泵的组合。成象系统和电子束系统均内置在真空柱中。真空柱底端即为右图所示的密封室，用于放置样品。之所以要用真空，主要基于以下两点原因：电子束系统中的灯丝在普通大气中会迅速氧化而失效，所以除了在使用扫描电镜时需要用真空以外，平时还需要以纯氮气或惰性气体充满整个真空柱。为了增大电子的平均自由程，从而使得用于成象的电子更多。2、电子束系统电子束系统由电子枪和电磁透镜两部分组成，主要用于产生一束能量分布极窄的、电子能量确定的电子束用以扫描成象。电子枪：用于产生电子，主要有两大类，共三种。一类是利用场致发射效应产生电子，称为场致发射电子枪，这种电子枪不需要电磁透镜系统。另一类则是利用热发射效应产生电子，有钨枪和六硼化镧枪两种。钨枪成象不如其他两种明亮，常作为廉价或标准扫描电镜配置。六硼化镧枪比钨枪容易产生过度饱和和热激发问题。电磁透镜：热发射电子需要电磁透镜来成束，所以在用热发射电子枪的扫描电镜上，电磁透镜必不可少。通常会装配两组：汇聚透镜：顾名思义，汇聚透镜用汇聚电子束，装配在真空柱中，位于电子枪之下。通常不止一个，并有一组汇聚光圈与之相配。但汇聚透镜仅仅用于汇聚电子束，与成象会焦无关。物镜：物镜为真空柱中最下方的一个电磁透镜，它负责将电子束的焦点汇聚到样品表面。3、成像系统电子经过一系列电磁透镜成束后，打到样品上与样品相互作用，会产生次级电子、背散射电子、欧革电子以及X射线等一系列信号。所以需要不同的探测器譬如次级电子探测器、X射线能谱分析仪等来区分这些信号以获得所需要的信息。虽然X射线信号不能用于成象，但习惯上，仍然将X射线分析系统划分到成象系统中。实验步骤（注：本次未进行实际操作，而是老师提前操作好后直接讲解的，以下步骤来自互联网。）样品制备金属样品可以直接进行观察，对样品的要求是：尺寸符合样品台的规定，表面导电和清洁。（1）生锈及被腐蚀样品的处理：样品表面生锈有污物和腐蚀产物，对事故样品不急于清除，必须对表面覆盖物进行分析，确认对分析无价值后方可清除。有时表面上的覆盖物对造成断裂原因能提供一个可靠依据，通常采用化学清洗或者电解方法清除。（2）样品喷镀：由于金属导带电子很多，而绝缘体中很少，影响图像质量。故样品在观察前要在表面喷镀导电金属Au，喷镀在真空镀膜仪中进行。厚度测定用喷镀颜色来判定，也可以用喷镀金属质量来计算。2、电子束合轴灯丝电流饱和点调整；电子束对中调整。3、实验参数的选择（1）加速电压的选择：加速电压高时，电子束直径变小，分辨率增加，但是分辨率还取决于能够获得的对比度和像素等因素，所以电压并非越高越好，而降低加速电压可消除下层结构引起的干扰，看到更多的表面细小形貌，某些不导电的样品还可在低加速电压下直接观察。故要选择好加速电压。（2）束流选择：在加速电压和物镜光阑孔径固定的条件下，调节聚光镜电流可以改变束流大小，聚光镜励磁电流越大，电子束直径就越小，从而分辨率提高。（3）物镜光阑和工作距离的选择：光阑孔径越小，景深越大。工作距离（WD）是指物镜下极靴端面到样品表面的距离，通过样品移动装置Z轴旋钮来调整。在相同的物镜光阑孔径条件下，增加工作距离使景深增加。（4）象散校正：象散校正是调整消象散器，方法是利用调焦钮找出象散最大时的两个位置，将调焦钮置于中间位置，然后反复调消象散钮，直到调到图像最清晰为止。象散特别严重时应该清洗镜筒和物镜光阑。4、二次电子像观察二次电子像是扫描电镜最常用的一种图像。5、背散射电子像入射电子轰击样品，有一部分电子在弹性散射的作用下，从样品中被散射回来，这些重新出射的电子被称为背散射电子。背散射电子为扫描电镜提供了一个有用的信号。背散射系数随元素的原子序数增加而增加，背散射电子像可以反映样品表面微区平均原子序数衬度。样品中平均原子序数高的微区在图像上较亮，这样观察图像的同时也可以分析成分的分布。由于产生背散射电子的样品深度范围较大，以及信号检测率较低，因此图像的分辨率比二次电子像要低。6、动态拉伸样品台动态拉伸样品台采用在样品两端加载的方法，包括拉伸台主体，半导体压力传感器，直流电压放大器。加载方式用于手动旋杆通过万向节和齿轮传到样品两端的夹头上，压力传感器置于一端夹头之中，用导线将传感器信号传到直流电压放大器，通过数字电压表反映载荷大小。按照样品台对样品尺寸的要求，制成拉伸样品。将样品夹在拉伸台夹头之中，把电镜原样品台在电镜真空全破坏状态下拉出，将拉伸台换上后抽至真空。校正直流电压放大器零点及增益。然后一方面旋动拉伸台加力旋钮拉伸试样，一方面通过电镜显示系统对样品形变过程进行观察。注：对不需要拉伸的试样，只需旋转XY旋钮找到样品，然后调整放大倍数，并在合适的亮度和对比度下拍摄即可。结果分析1、扫描结果见附图2、结果分析：图1：该图是在15.0kv的加速电压下放大1.0k倍后得到的电纺丝扫描电镜照片。由图可知，该电纺丝相互交错呈网孔状结构，白点为杂质或空气中沾上的粉尘。图2：该图是在15.0kv的加速电压下放大2.0k倍后得到的电纺丝扫描电镜照片。图3：该图是在15.0kv的加速电压下放大5.0k倍后得到的电纺丝扫描电镜照片。可以看到电纺丝内部构造，即是说扫描电镜扫描的图像具有立体感，很形象。图4：该图是在15.0kv的加速电压下放大5.0k倍后得到的电纺丝扫描电镜照片。且图上标了尺寸，可看出，该电纺丝的最小直径约为1.22μm，最大直径约2.10μm。图5：该图是在15.0kv的加速电压下放大2.0k倍后得到的芦荟叶片扫描电镜照片。图6：该图是在15.0kv的加速电压下放大5.0k倍后得到的电纺丝扫描电镜照片。图中椭圆标注的是芦荟叶的气孔。应用扫描电镜是一种多功能的仪器、具有很多优越的性能、是用途最为广泛的一种仪器．它可以进行如下基本分析：1、观察纳米材料：纳米材料是指组成材料的颗粒或微晶尺寸在0.1-100nm范围内，在保持表面洁净的条件下加压成型而得到的固体材料。纳米材料具有许多与晶体、非晶态不同的、独特的物理化学性质。扫描电镜的一个重要特点就是具有很高的分辨率。现已广泛用于观察纳米材料。2、进口材料断口的分析：扫描电镜的另一个重要特点是景深大，所得扫描电子象富有立体感，具有三维形态，能够提供比其他显微镜多得多的信息。扫描电镜所显示的断口形貌从深层次，高景深的角度呈现材料断裂的本质，在材料断裂原因的分析、事故原因的分析以及工艺合理性的判定等方面是一个强有力的手段。3、直接观察大试样的原始表面：它能够直接观察直径100mm，高50mm，或更大尺寸的试样，对试样的形状没有任何限制，粗糙表面也能观察，这便免除了制备样品的麻烦，而且能真实观察试样本身物质成分不同的衬度（背反射电子象）。4、观察厚试样：其在观察厚试样时，能得到高的分辨率和最真实的形貌。扫描电子显微的分辨率介于光学显微镜和透射电子显微镜之间，但在对厚块试样的观察进行比较时，因为在透射电子显微镜中还要采用复膜方法，而复膜的分辨率通常只能达到10nm，且观察的不是试样本身。因此，用扫描电镜观察厚块试样更有利，更能得到真实的试样表面资料。5、观察试样的各个区域的细节：试样在样品室中可动的范围非常大。由于工作距离大（可大于20mm），焦深大（比透射电子显微镜大10倍），样品室的空间也大，因此可以让试样在三度空间内有6个自由度运动（即三度空间平移、三度空间旋转），且可动范围大，这对观察不规则形状试样的各个区域带来极大的方便。6、在大视场、低放大倍数下观察样品：用扫描电镜观察试样的视场大。在扫描电镜中，能同时观察试样的视场范围F由下式来确定：F=L/M，式中F——视场范围；M——观察时的放大倍数；L——显象管的荧光屏尺寸。大视场、低倍数观察样品的形貌对有些领域是很必要的，如刑事侦察和考古。7、进行从高倍到低倍的连续观察：扫描电镜的放大倍数范围很宽（从5到20万倍连续可调），且一次聚焦好后即可从高倍到低倍、从低倍到高倍连续观察，不用重新聚焦，这对进行事故分析特别方便。8、观察生物试样：因电子照射而发生试样的损伤和污染程度很小。因为观察时所用的电子探针电流小（一般约为10-10-10-12A），电子探针的束斑尺寸小（通常是5nm到几十纳米），电子探针的能量也比较小（加速电压可以小到2kV），而且不是固定一点照射试样，而是以光栅状扫描方式照射试样。因此，由于电子照射面发生试样的损伤和污染程度很小，这一点对观察一些生物试样特别重要。9、进行动态观察：在扫描电镜中，成象的信息主要是电子信息，根据近代的电子工业技术水平，即使高速变化的电子信息，也能毫不困难的及时接收、处理和储存，故可进行一些动态过程的观察，如果在样品室内装有加热、冷却、弯曲、拉伸和离子刻蚀等附件，则可以通过电视装置，观察相变、断裂等动态的变化过程。10、从试样表面形貌获得多方面资料：在扫描电镜中，不仅可以利用入射电子和试样相互作用产生各种信息来成象，而且可以通过信号处理方法，获得多种图象的特殊显示方法，还可以从试样的表面形貌获得多方面资料。因为扫描电子象不是同时记录的，它是分解为近百万个逐次依此记录构成的。因而使得扫描电镜除了观察表面形貌外还能进行成分和元素的分析，以及通过电子通道花样进行结晶学分析，选区尺寸可以从10μm到3μm。由于扫描电镜具有上述特点和功能，所以越来越受到科研人员的重视，用途日益广泛。现在扫描电镜已广泛用于材料科学（金属材料、非金属材料、纳米材料）、冶金、生物学、医学、半导体材料与器件、地质勘探、病虫害的防治、灾害（火灾、失效分析）鉴定、刑事侦察、宝石鉴定、工业生产中的产品质量鉴定及生产工艺控制等。科研训练实验报告学院：材料科学与工程学院专业：生物医学工程姓名：张露薇学号：09430150332011-12-7荧光光谱法实验目的1、了解荧光光谱法的基本原理和应用特点。2、了解荧光分光光度计的组成以及特点。3、掌握荧光光谱法的定量分析方法。4、了解影响荧光强度的因素。实验原理分子荧光的产生：物质吸收光辐射，价电子从基态跃迁到激发态，然后再回到基态，以热能或者光辐射的形式释放能量。以光辐射形式释放能量时，发射荧光。这种现象称为光致发光。荧光荧光磷光无辐射跃迁激发态亚稳态（三重态）基态最常见的光致发光：荧光和磷光。两者发光机理不同，寿命不同。荧光寿命10-9～10-6秒，磷光寿命10-3～10秒。荧光可由激发态的分子产生，也可由激发态的原子产生，本文介绍分子荧光。由于荧光的产生由价电子引起，所以，荧光光谱属于电子光谱，其波长范围位于：紫外光区和可见光区。2、激发光谱和发射光谱：激发光谱，固定荧光波长，以激发光波长对荧光强度(F)所作的光谱曲线。发射光谱，固定激发光波长，以荧光波长对荧光强度F所作的光谱曲线。3、分子荧光与分子结构的关系：分子要产生荧光，首先要能吸收紫外光或可见光。能产生荧光的分子具有的结构特点：共轭双键、刚性平面、多环结构，如芴具有刚性平面，产生的荧光比联二苯强。4、荧光强度与浓度的关系：F=2.303ΦI0εbc其中，Φ：量子效率，发射光量子与吸收光量子之比。I0：入射光强度ε：摩尔吸光系数b：光程c：浓度公式成立前提条件：εbc=A<0.05。即：当试样浓度较低时（c<0.05/εb），C与F方成线性。（如果浓度过高，分子碰撞机会增大，而产生无辐射去激活，造成线性偏离。）样品、实验仪器及其介绍样品为ZnO仪器型号：荧光光谱仪F—7000（日立）1、基本结构示意图2、特点：（1）同时分析测量多种元素（根据客户要求配置从Na到U的任意多种元素）；（2）可检测固体﹑液体﹑粉末，无需复杂的制样过程；（3）采用进口SI-PIN探测器，分析速度快；（4）精确度高，稳定性好，故障率低；（5）采用多层屏蔽保护，辐射安全性可靠；（6）基于WINDOWSXP/VISTA中文应用软件功能丰富，独特先进的分析方法，各种图表和趋势图为操作者提供直观的支持，操作简单，使用方便,分析结果可直接输出到Excel，便于进行统计分析。3、主要部件及功能（1）光源：高压汞蒸气灯，氙灯。能提供紫外光和可见光，光强度比紫外可见光分光光度计光源大得多。（2）激发光单色器：提供单波长的激发光。其色散元件是棱镜或光栅。出射狭缝宽度可调。（3）样品池，须用石英材料制成。（4）荧光单色器：将样品池中的散射光、反射光、杂质荧光等滤掉，只让荧光通过。出射狭缝宽度可调。（5）检测器：光电转换元件，测定荧光的强度。检测方向与激发光方向垂直：在垂直方向上没有透过光的干扰。由于荧光的强度较弱，一般以光电倍增管作检测器。实验步骤开机程序:开启计算机电源→开启f-7000主机电源需要10~15分钟稳定光源；开启software:flsolution2.1forf-7000，若是未先开f7000则程序会抓取不到主机讯号；参数修改:右边工具列"method"，修改相关参数；样本放置：样本载台有分为液体与固体，直接用一字螺丝起子做交换，液相的liquidcell需要自备，有分石英、玻璃、塑料材质的cell，适合不同波段的侦测。"measurement"开始量测：取出[sample]上的背景试片，放上待测试片ZnO，按下[measure]，开始量测；dateparameter修正；数据输出：按下[report]可将data做报告输出，可在[property]中设定输出格式；关机：直接关闭程序，并关闭灯泡与主机电源。结果分析1、测试片ZnO的荧光光谱如后页图表所示。2、分析两个峰的位置和强度：如图所示，最高峰即ZnO本征峰，位于波长为390.2nm处，其强度为895.7；图中出现的第二个高峰位于波长为462.2nm处，其强度为702.8。由此分析，该ZnO材料生长不太好。3、影响荧光强度测定的因素：（1）激发光照射：有一些荧光物质若受到强光照射，会发生分解而导致F↓。所以，荧光分光光度计通常在激发光单色器后装配有光闸，在测定时才打开光闸让激发光照射样品池。（2）温度：温度↑，荧光效率下降，F↓。（因为，温度↑，增加分子间碰撞机会而使能量消耗掉。）（3）pH值：pH值能改变某些荧光物质的电子构型从而影响荧光强度。所以，有时需要pH缓冲液控制pH值在适当范围内。（4）溶剂：有些溶剂会使荧光效率下降，也可能带来干扰荧光。科研训练实验报告学院：材料科学与工程学院专业：生物医学工程姓名：张露薇学号：09430150332011-12-7紫外可见光光度法实验目的1、了解紫外可见光光度法的基本原理和应用特点。2、了解紫外可见光谱仪的组成以及特点。3、掌握紫外可见光光度法的定量分析方法。实验原理许多有机化合物在紫外区具有特征的吸收光谱，因此可用紫外分光光度法对有机物质进行定性鉴定，结构分析及定量测定．紫外分光光度法定量测定的依据是比耳定律。首先确定化合物的紫外吸收光谱，确定最大吸收波长。在选定的波长下，作出化合物溶液的工作曲线，根据在相同条件下测得待测液的吸光度值来确定待测液中化合物的含量。物质的吸收光谱本质上就是物质中的分子和原子吸收了入射光中的某些特定波长的光能量，相应地发生了分子振动能级跃迁和电子能级跃迁的结果。由于各种物质具有各自不同的分子、原子和不同的分子空间结构，其吸收光能量的情况也就不会相同，因此，每种物质就有其特有的、固定的吸收光谱曲线，可根据吸收光谱上的某些特征波长处的吸光度的高低判别或测定该物质的含量，这就是分光光度定性和定量分析的基础。分光光度分析就是根据物质的吸收光谱研究物质的成分、结构和物质间相互作用的有效手段。紫外可见分光光度法的定量分析基础是朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律。即物质在一定浓度的吸光度与它的吸收介质的厚度呈正比实验试剂及样品、实验仪器及其介绍1、试剂及样品材料：溶菌酶溶液，介孔SiO22、仪器型号：紫外