第2章光谱分析导论课件.ppt

二、光谱的形状 光谱分析法 固体被加热到炽热状态时，无数原子和分子的运动或振动所产生的热辐射，也称黑体辐射。通常产生背景干扰。温度越高，辐射越强，而且短波长的辐射强度增加得最快。 另一方面，炽热的固体所产生的连续辐射是红外、可见及较长波长的重要辐射源（光源）。 4、连续光谱(Continuum spectra)： 在一定范围内。各种波长的光都有，连续不断，无明显的谱线和谱带的光谱。 §2-3 光谱分析仪器 一、光谱仪器的原理与基本结构 基本组成：光源，单色器，样品引入系统，检测器（光电转换 器、电子读出、数据处理及记录）。 光源系统 试样引入 系统 波长选择 系统 检测系统 信号处理器 吸收 光谱仪 光源系统 试样引入 系统 波长选择 系统 检测系统 信号处理器 荧光、磷光 及散射光 波长选择系统 光源+试样引入系统 波长选择 系统 检测系统 信号处理器 发射及 化学发光 1、对光源的要求 强度大（分析灵敏度高） 稳定（分析重现性好） 2、光源的分类及常用光源 分 类 光源 主要用于紫外-可见吸收光谱、红外光谱、分子荧光、散射光谱等 主要用于原子吸收光谱、原子荧光 连续光源 线光源 脉冲光源（激光器） 主要用于荧光、散射、红外和吸收光谱 发射光谱光源 主要用于原子发射光谱中 二、光源系统 光谱分析仪器 半导体激光器 电能 染料激光器 连续光源 4880、4965及5145? 气体激光器(氩离子激光器) 6934? 固体激光器(红宝石激光器) 线光源 激 光 光 源 发射光谱光源 直流电弧、交流电弧、电火花各种等离子体光源 589.0nm、589.6nm Na灯 各种元素灯 空心阴极灯 硅碳棒 160-900nm Xe灯 6000-400cm-1之间有较大强度 Nernst灯 红外光源 320-2500nm W灯 可见光源 254-734nm Hg灯 金属蒸汽灯 线 光 源 160-375nm H2灯和D2灯 紫外光源 连 续 光 源 二、光源系统 光谱分析仪器 3、常见光源 得到的单色光具有一定的强度和尽量窄的波长范围 1. 单色器或波长选择器（monochromator, wavelength selector） 将由不同波长的“复合光”分开为一系列“单一” 波长的“单色光”的器件。 2. 对单色器的要求 一般而言：单色光有效带宽越小，分析的灵敏度越高、选择性越好、分析物浓度与光学响应信号的线性相关性也越好。 包括：入射狭缝、准直装置、色散装置、聚焦透镜或凹面反射镜、出口狭缝 3. 单色器的结构 三、波长选择系统（单色器） 光谱分析仪器 棱镜单色仪 入射狭缝 准直镜 物镜 棱镜 焦面 出射狭缝 f 入射狭缝 准直镜 光栅 凹面反射镜 出射狭缝 f 光栅单色仪 三、波长选择系统（单色器） 光谱分析仪器 3. 单色器的结构 滤光片 棱 镜 光 栅 迈克孙干涉仪 三、波长选择系统（单色器） 光谱分析仪器 4. 常用单色元件 光谱分析仪器 （1）滤光片 吸收滤光片 干涉滤光片 有色玻璃或染料薄膜 发生干涉现象，产生分光 结构与原理 复合光 绿光 复合光 三、波长选择系统（单色器） ——常用单色元件 能复合成白光的两种颜色的光叫互补色光 物质所显示的颜色是吸收光的互补色 CaF2或MgF2 介电膜 半透明银膜 光的互补性与物质的颜色 蓝 黄 紫 黄 绿 紫 红 红 橙 绿 蓝 绿 青 各种光的互补性 紫红色光 Cornu 棱镜 ? b Littrow 棱镜 利用光的折射原理分光 （2） 棱镜 入射光与折射光的夹角 ? 光谱分析仪器 三、波长选择系统（单色器） ——常用单色元件 棱镜分光的特点 ② 棱镜色散的光谱为“非匀排光谱”。长波区密，短波区稀，因此不适合长波（远红外）和短波（远紫外）区的分光 ④ 棱镜分辨率低，体积大 ③ 玻璃棱镜不能用于紫外区；石英棱镜不能用于红外区；红外区一般用卤化物晶体制备） ① 对不同波长的光分辨率不同，对短波的光的色散能力大于对长波的光的色散 i ? ? 反射镜 以特殊的工具（如钻石），在硬质、磨光的光学平面上刻出大量紧密而平行的刻槽。以此为母板，可用液态树脂在其上复制出光栅。 （3）光栅 通常的刻线数为300-2000刻槽/mm。 最常用的是1200-1400刻槽/mm（紫外可见） 及100-200刻槽/mm（红外）。 光谱分析仪器 三、波长选择系统（单色器） ——常用单色元件 光栅的制作 光栅公式 光谱分析仪器 三、波长选择系统（单色器） ——常用单色元件 n? = d（sin? ? sin?） 当入射光与衍射光在法线同侧时，取“+”；反之，取“-” P0（0