第四章光譜分析技術(shù)及相關(guān)儀器第四章光譜分析技術(shù)及相關(guān)儀器1光譜分析（SpectralAnalysis）：指所有對物質(zhì)發(fā)射輻射能的能譜分析或?qū)椛淠芘c物質(zhì)相互作用引起的能譜改變的分析。光譜分析法：基于物質(zhì)發(fā)射的電磁輻射及電磁輻射與物質(zhì)的相互作用而建立起來的分析方法。光譜分析（SpectralAnalysis）：指所有對物質(zhì)2常用光譜分析儀器紫外-可見分光光度計原子吸收分光光度計紅外光譜儀原子發(fā)射光譜儀熒光分析儀原子熒光分析儀等常用光譜分析儀器紫外-可見分光光度計原子吸收分光光度計紅外光3第一節(jié)光譜分析技術(shù)基礎(chǔ)理論與分類吸收光譜（absorptionspectrum）物質(zhì)對不同波長光的吸收程度不同而產(chǎn)生的光譜。發(fā)射光譜由物質(zhì)分子或原子吸收了外來的能量后發(fā)生分子或原子間的能級躍遷而產(chǎn)生的光譜。第一節(jié)光譜分析技術(shù)基礎(chǔ)理論與分類吸收光譜（absorpti4一、光譜分析技術(shù)的基礎(chǔ)理論光的波粒二象性：微粒性波動性

E為光子的能量；ν為光波的頻率（Hz）；h為普朗克常數(shù)（6.626）；c為光速（2.9977×108m／s）；λ為光波的波長

一、光譜分析技術(shù)的基礎(chǔ)理論光的波粒二象性：微粒性5S2S1S0S3E2E0E1E3h物質(zhì)的吸收光譜:在連續(xù)光譜中某些波長的光被物質(zhì)吸收后產(chǎn)生的光譜被稱作吸收光譜,包括分子吸收光譜和原子吸收光譜。吸收光譜取決于物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。S2S1S0S3E2E0E1E3h物質(zhì)的吸收光譜:在連續(xù)光6朗伯-比爾定律：I0：入射光強度C:溶液濃度b:液層厚度I:透射光強度T:透光度A:吸光度k:吸光系數(shù)bI0I朗伯-比爾定律：bI0I7朗伯-比爾定律的適用條件：1.入射光為單色光。波長范圍越大，單色光純度越低，偏離越大；2.溶液中鄰近分子的存在并不改變每一給定分子的特性，即分子間互不干擾。3.適用于分子吸收和原子吸收。朗伯-比爾定律的適用條件：8發(fā)射光譜:物質(zhì)所發(fā)射的光被光譜儀器分解而成的光譜。發(fā)射光譜分析方法就是根據(jù)每種元素特有的線光譜來識別或檢查各種元素。發(fā)射光譜線狀光譜由原子或離子被激發(fā)而發(fā)射帶狀光譜由分子被激發(fā)而發(fā)射連續(xù)光譜由炙熱的固體或液體所發(fā)射發(fā)射光譜:物質(zhì)所發(fā)射的光被光譜儀器分解而成的光譜。發(fā)射光譜線9二、光譜分析技術(shù)的分類

分子吸收法:可見與紫外分光光度法、紅外光譜法分子光譜

分子發(fā)射法:分子熒光光度法光譜技術(shù)原子吸收法：原子吸收法原子光譜原子發(fā)射法：發(fā)射光譜分析法、原子熒光法等

二、光譜分析技術(shù)的分類10第二節(jié)紫外-可見分光光度計

分光光度計:能從含有各種波長的混合光中將每一單色光分離出來并測量其強度的儀器。分析精密度高測量范圍廣分析速度快樣品用量少第二節(jié)紫外-可見分光光度計分光光度計:能從含有各種波長11射線x射線紫外光紅外光微波無線電波10-2nm10nm102nm104nm0.1cm10cm103cm105cm可見光根據(jù)使用的波長范圍不同分為紫外光區(qū)、可見光區(qū)、紅外光區(qū)以及萬用（全波段）分光光度計等。射線x射線紫外光紅外光微波無線電波10-2nm12紫外-可見分光光度計：工作波段在200nm～800nm的分光光度計。其中：200nm～400nm為紫外光區(qū)。400nm～800nm為可見光區(qū)。屬于分子吸收光譜儀。紫外-可見分光光度計：工作波段在200nm～800nm的分光13721可見分光光度計721可見分光光度計14722系列可見分光光度計

722系列可見分光光度計15SP-756P紫外可見分光光度計SP-756P紫外可見分光光度計16TENSOR系列紅外光譜儀

TENSOR系列紅外光譜儀17光源單色器吸收池檢測器顯示系統(tǒng)一、紫外-可見分光光度計的基本結(jié)構(gòu)和工作原理紫外-可見分光光度計的基本結(jié)構(gòu)示意圖

光源單色器吸收池檢測器顯示系統(tǒng)一、紫外-可見分光光度計的基本18光源（lightsource）：提供入射光的裝置。要求:1.能在所需波長范圍的光譜區(qū)域內(nèi)發(fā)射連續(xù)光譜；2.有足夠的輻射強度并能長時間穩(wěn)定。常用的光源有熱輻射燈（鎢燈、鹵鎢燈等），氣體放電燈（氫燈、氘燈及氙燈等），金屬弧燈（各種汞燈）等。光源（lightsource）：提供入射光的裝置。19幾種常見光源比較幾種常見光源比較20單色器（Monochromator）：是將來自光源的復合光分解為單色光并分離出所需波段光束的裝置。入射狹縫：限制雜散光進入；色散元件：將復合光分解為單色光，有棱鏡和光柵兩種；準直鏡：將來自色散元件的平行光束聚集在出射狹縫上；出射狹縫：將固定波長范圍的光射出單色器，可以限制通帶寬度。單色器（Monochromator）：是將來自光源的復合光分21吸收池（absorptioncell）：是用來盛放被測溶液的器件。在可見光區(qū)常用無色光學玻璃或塑料制作；在紫外區(qū)需用能透紫外線的石英或熔凝石英制作。同一套吸收池的厚度、透光面的透射、反射、折射應(yīng)嚴格保持一致。指紋、油污及池壁上的沉淀物都會影響吸收池的透光性能。吸收池（absorptioncell）：是用來盛放被測溶液22通過改進吸收池的幾何形狀，可提高“光程/體積比”，即盡可能延長單位體積的光程。常用的有：

微型吸收池（Microdrillabsorptioncell）：“光程/體積比”提高了近10倍。

多光路吸收池（Multipie-pathabsorptioncell）：在吸收池壁上裝有反射鏡，使光線在溶液中經(jīng)多次反射后才離開吸收池，大大增加了有效光程，提高了測定的靈敏度。通過改進吸收池的幾何形狀，可提高“光程/體積比”，即盡可能延23檢測器：把光信號轉(zhuǎn)換為電信號的裝置。對檢測器的要求：1.產(chǎn)生的電信號與照射到它上面的光強有恒定的函數(shù)關(guān)系；2.波長響應(yīng)范圍大；3.靈敏度高；4.響應(yīng)速度快，一般要求小于10-8s；5.產(chǎn)生的電信號易于檢測、放大，噪聲低。檢測器：把光信號轉(zhuǎn)換為電信號的裝置。24檢測器工作原理

光照射在某些金屬表面，會有光電子從金屬表面逸出，這種光電效應(yīng)稱為外光電效應(yīng)。利用外光電效應(yīng)可以制成光電管和光電倍增管。光深入到物體內(nèi)部，將物體內(nèi)部原子中的一部分束縛電子激發(fā)成自由電子，但這些電子并不逸出物體，而是留在物體內(nèi)部從而使物體導電性增強，稱為內(nèi)光電效應(yīng)。利用內(nèi)光電效應(yīng)可制成光敏電阻、光敏二極管以及光電池。檢測器工作原理光照射在某些金屬表面，會有光電子從金屬表面逸25幾種常用檢測器比較幾種常用檢測器比較26信號顯示系統(tǒng):

是把放大的信號以適當?shù)姆绞斤@示或記錄下來的裝置。信號顯示裝置直讀檢流計電位調(diào)節(jié)指零裝置自動記錄和數(shù)字顯示裝置信號顯示系統(tǒng):信號顯示裝置直讀電位調(diào)節(jié)自動記錄27二、影響分光光度法準確性的因素單色性不純的影響雜散光的影響吸收池的影響電壓、檢測器負高壓波動的影響其它因素的影響二、影響分光光度法準確性的因素單色性不純的影響28（一）單色性不純的影響光的吸收定律只是在入射光為單色光的條件下成立，而通常所指的單色光是指有一定譜帶寬度的光譜。由于單色器的類型和質(zhì)量不同，得到的單色光純度不同，加上使用中狹縫寬度調(diào)節(jié)不當，都可造成入射光的單色性不純。從而使儀器讀數(shù)不準，造成測量誤差。（一）單色性不純的影響29（二）雜散光的影響：有兩種兩種原因引起的雜散光：1.儀器中光學、機械零件的反射和散射等原因使所采用的測定波長的光偏離正常光路，在不通過樣品的情況下直接照射到單色器。這種雜散光波長與測定波長相同；2.由儀器的光學系統(tǒng)設(shè)計制作缺陷引起。如不必要的反射面、光束孔徑不匹配、光學元件表面的擦痕、光學系統(tǒng)的像差、不均勻色散以及由于機械零部件加工不良、位置錯移、儀器內(nèi)壁防眩黑漆脫落等。（二）雜散光的影響：30（三）吸收池的影響由于吸收池的質(zhì)量不好或使用保管不善，吸收池不配套，透光面被污染上油污、指紋、沉淀，吸收池與光路不垂直等原因都可影響撿測結(jié)果的準確性。（三）吸收池的影響31（四）電壓、檢測器負高壓波動的影響如果儀器電源電壓波動過大，超過了儀器的穩(wěn)壓范圍或穩(wěn)壓器質(zhì)量不好，都可引起光源電壓、檢測器負高壓波動，造成光源光強波動和檢測器噪聲增大，使撿測結(jié)果準確度降低。（四）電壓、檢測器負高壓波動的影響32（五）其它因素的影響吸光度讀數(shù)刻度誤差、儀器安裝環(huán)境（如振動、溫度變化）、化學因素（如熒光、溶劑效應(yīng)等）等也可影響撿測結(jié)果的準確度。（五）其它因素的影響33三、紫外-可見分光光度計的類型按其光學系統(tǒng)分可分為單波長分光光度計單光束單波長分光光度計雙光束單波長分光光度計雙波長分光光度計三、紫外-可見分光光度計的類型按其光學系統(tǒng)分可分為34單波長單光束分光光度計特點

①單光束光路，從光源到試樣至接收器只有一個光通道；②儀器只有一個色散元件，工作波長范圍較窄；③通常采用直接接收放大顯示的簡單電子系統(tǒng)，用電表或數(shù)字顯示；④結(jié)構(gòu)簡單、附件少、功能范圍小，不能做特殊試樣如渾濁樣品、不透明樣品等的測定。

檢測準確性不夠穩(wěn)定，不能用于精密分析。

單波長單光束分光光度計特點35單波長單光束分光光度計光源單色器吸收池檢測器顯示系統(tǒng)單波長單光束分光光度計光源單色器吸收池檢測器顯示系統(tǒng)36721型分光光度計光路圖721型分光光度計光路圖37751型分光光度計光路圖751型分光光度計光路圖38單波長雙光束分光光度計在出射狹縫和樣品吸收池之間增加了一個光束分裂器或斬波器，用一定的頻率將一個光束交替分成兩路，使一路經(jīng)過參比溶液，另一路經(jīng)過樣品溶液，然后由一個檢測器交替接收或由兩個匹配器分別接收兩路信號。

單波長雙光束分光光度計39單波長雙光束分光光度計特點1.從光源到檢測器有試樣光路和參考光路兩條通路；2.采用兩個光柵或棱鏡加光柵的雙單色器，能有效地提高分辨率和降低雜散光；3.可以自動進行波長掃描、自動記錄光譜曲線，也可以外接計算機，實現(xiàn)自動化運行；4.可裝備各種附件，功能范圍寬。單波長雙光束分光光度計特點40比值光源單色器吸收池檢測器顯示系統(tǒng)光束分裂器單波長雙光束分光光度計比值光源單色器吸收池檢測器顯示系統(tǒng)光束分裂器單波長雙光束分光41雙波長分光光度計工作原理將從同一光源發(fā)出的光分為兩束，分別經(jīng)兩個單色器分光后得到兩束不同波長（λ1，λ2）的單色光，經(jīng)斬光器使兩束光以一定頻率交替照射同一樣品，測定兩個波長下的吸光度差值（ΔA=Aλ1-Aλ2），將ΔA用于計算結(jié)果。雙波長分光光度計工作原理42雙波長分光光度計波長選擇原則1.被測物在一個波長上有最大吸收峰，在另一個波長上沒有吸收或很少吸收；2.非被測物在兩個波長上的吸收相同。雙波長分光光度計波長選擇原則43雙波長分光光度計優(yōu)點只要λ1、λ2選擇適當，ΔA就是消除了非特征性吸收干擾的吸光度值。將ΔA用于計算結(jié)果能較好的解決由于非特征吸收信號（如試樣的渾濁、吸收池與空氣界面以及吸收池與溶液界面的折射差別等）影響而帶來的誤差，結(jié)果更準確。雙波長分光光度計優(yōu)點只要λ1、λ2選擇適當，ΔA就是消除了非44雙波長分光光度計雙波長分光光度計45四、紫外-可見分光光度計性能評價指標(一)波長準確度和波長重復性(二)光度準確度(三)光度線性范圍(四)分辨率(五)光譜帶寬(六)雜散光(七)基線穩(wěn)定度(八)基線平直度四、紫外-可見分光光度計性能評價指標(一)波長準確度和波長46(一)波長準確度和波長重復性波長準確度是指儀器波長指示器上所示波長值與儀器此時實際輸出的波長值之間的符合程度。波長重復性是指在對同一個吸收帶或發(fā)射線進行多次測量時，峰值波長測量結(jié)果的一致程度。波長誤差來源于色散元件傳動機構(gòu)的運動誤差、波長度盤的刻劃誤差、狹縫中心位置偏移和裝校誤差等。而波長重復性則取決于上述各種機構(gòu)中間隙的穩(wěn)定性。(一)波長準確度和波長重復性47(二)光度準確度光度準確度是指儀器在吸收峰上讀出的透射率或吸光度與已知真實透射率或吸光度之間的偏差。該偏差越小，光度準確度越高。光度準確度測試方法主要有標準溶液法和濾光片法。標準溶液多采用酸性重鉻酸鉀溶液。(二)光度準確度48(三)光度線性范圍指儀器光度測量系統(tǒng)對于照射到接收器上的輻射功率與系統(tǒng)的測定值之間符合線性關(guān)系的功率范圍，即儀器的最佳工作范圍。檢測方法——溶液稀釋法：配制適當濃度的溶液，按照一定的倍數(shù)逐步稀釋，分別測定其吸光度，根據(jù)測得的吸光度計算吸光系數(shù)，以吸光度為橫坐標，相應(yīng)的吸光系數(shù)為縱坐標，繪制吸光系數(shù)-吸光度曲線，曲線的平坦區(qū)域即為儀器的線性范圍。(三)光度線性范圍49(四)分辨率指儀器對于緊密相鄰的峰可分辨的最小波長間隔，此間隔越小分辨率越高。它是分光光度計質(zhì)量的綜合反映。單色器輸出的單色光的光譜純度、強度以及檢測器的光譜靈敏度等是影響儀器分辨率的主要因素。(四)分辨率50(五)光譜帶寬光譜帶寬（Spectralbandwidth）是指從單色器射出的單色光最大強度的1/2處的譜帶寬度。它與狹縫寬度、分光元件、準直鏡的焦距有關(guān)，可以認為是單色器的線色散率的倒數(shù)與狹縫寬度的乘積。測量方法：測量鈉雙線（589.0nm、589.6nm）的寬度。由于元素燈譜線本身的寬度大大小于單色器的寬度，故測得的光譜帶寬可以認為就是單色器的光譜帶寬。(五)光譜帶寬51(六)雜散光除所需波長單色光以外其余所有的光都是雜散光，是測量過程中的主要誤差來源，會嚴重影響檢測準確度?？捎媒刂篂V光器測定雜散光：截止濾光器對邊緣波長或某一波長的光可全部吸收，而對其它波長的光卻有很高的透光率，因此測定某種截止濾光器在邊緣波長或某一波長的透光率，即表示雜散光的強度。(六)雜散光52(七)基線穩(wěn)定度是指在不放置樣品的情況下，掃描100%T或0%T時讀數(shù)偏離的程度，是儀器噪聲水平的綜合反映。一般取最大的峰縫之間的值作為絕對噪聲水平。如果基線穩(wěn)定度差，光度準確度就低。(七)基線穩(wěn)定度53(八)基線平直度是指在不放置樣品的情況下，掃描100%T或0%T時基線傾斜或彎曲的程度。在高吸收時，0%線的平直度對讀數(shù)的影響大；在低吸收時，100%線的平直度對讀數(shù)的影響大?；€平直度不好，可使樣品吸收光譜中各吸收峰間的比值發(fā)生變化，給定性分析造成困難。(八)基線平直度54五、紫外-可見分光光度計常見故障及排除方法

分光光度計常見故障包括光路、電路故障。根據(jù)故障不同應(yīng)采取不同的排除措施。接通電源后，指示燈不亮，儀器不工作，可能是電路故障；讀數(shù)表不能調(diào)零（即0％T）和不能置100％T則可能是光路故障或微電流放大器損壞。需根據(jù)具體情況采取不同的處理方法。五、紫外-可見分光光度計常見故障及排除方法分光光度計常見故55第三節(jié)熒光光譜儀某些物質(zhì)吸收光能量后，可發(fā)射波長與激發(fā)光波長相同或不同的光，當激發(fā)光源停止照射試樣，再發(fā)射過程立即停止，這種再發(fā)射的光稱為熒光（fluorescence）。包括分子熒光和原子熒光。熒光分析法：通過測定物質(zhì)分子產(chǎn)生的熒光強度進行物質(zhì)的定性與定量分析的方法。熒光光譜儀：采用熒光分析法來測量的儀器。第三節(jié)熒光光譜儀某些物質(zhì)吸收光能量后，可發(fā)射波長與激發(fā)光56熒光產(chǎn)生機制物質(zhì)的分子吸收了照射光的能量后，處于基態(tài)最低能級的分子被激發(fā)到第一電子激發(fā)態(tài)和其它電子激發(fā)態(tài)的各個振動能級。到達激發(fā)態(tài)的各個振動能級的分子，和周圍的分子（如溶劑分子）碰撞，并把部分能量以熱能的形式傳給周圍的分子，自己降落到單線第二電子激發(fā)態(tài)的最低振動能級。然后，由此最低振動能級向基態(tài)的各個振動能級躍遷，同時以發(fā)光的形式釋放出其能量。這種光即為熒光。熒光產(chǎn)生機制57熒光分析的特點優(yōu)點：靈敏度高（可達10g數(shù)量級）；選擇性強，有利于分析復雜的多組分混合物；用樣量少、特異性好、操作簡便。缺點：對溫度、pH值等因素變化比較敏感；應(yīng)用范圍較窄，只能用來測量發(fā)熒光的物質(zhì)，或與某些試劑作用后發(fā)熒光的物質(zhì)。-12熒光分析的特點-1258（一）激發(fā)光譜和熒光光譜任何發(fā)射熒光的物質(zhì)都具有兩個特征光譜，即激發(fā)光譜（excitationspectrum）和熒光光譜(fluorescencespectrum)。它們是熒光分析中定性和定量的基礎(chǔ)。一、熒光分析的基本原理

（一）激發(fā)光譜和熒光光譜一、熒光分析的基本原理59激發(fā)光譜：將激發(fā)光的光源用單色器分光，連續(xù)改變激發(fā)光波長，固定熒光發(fā)射波長，測定不同波長的激發(fā)光照射下，物質(zhì)溶液發(fā)射的熒光強度的變化。以激發(fā)光波長為橫坐標，熒光強度為縱坐標作圖，即可得到熒光物質(zhì)的激發(fā)光譜。從激發(fā)光譜圖上可找到發(fā)生熒光強度最強的激發(fā)波長λex。激發(fā)光譜：將激發(fā)光的光源用單色器分光，連續(xù)改變激發(fā)光波長，固60熒光光譜：用λex作激發(fā)光源，并固定強度，讓物質(zhì)發(fā)射的熒光通過單色器分光，測定不同波長的熒光強度。以熒光波長為橫坐標，熒光強度為縱坐標作圖，便得熒光光譜。熒光光譜中熒光強度最強的波長為λem。熒光物質(zhì)的λex和λem是鑒定物質(zhì)的根據(jù)，也是定量測定中所選用的最靈敏的波長。熒光光譜：用λex作激發(fā)光源，并固定強度，讓物質(zhì)發(fā)射的熒光通61（二）物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和熒光的關(guān)系強熒光物質(zhì)在分子結(jié)構(gòu)上具有如下特征：①具有大的共軛π-π雙鍵結(jié)構(gòu)，共軛體系越大，越容易產(chǎn)生熒光。②具有剛性平面結(jié)構(gòu)。熒光量子產(chǎn)率高的熒光物質(zhì)，其分子多為平面構(gòu)型，并具有一定的剛性。③具有最低的單線電子激發(fā)態(tài)S1為π-π型。④若取代基團為給電子取代基，熒光強度增加。（二）物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和熒光的關(guān)系62熒光光譜儀的工作原理熒光物質(zhì)所發(fā)出的熒光強度在激發(fā)光的頻率、強度以及液層厚度不變時與溶液的濃度成正比。由此可以通過測定熒光強度來求出該物質(zhì)的含量。熒光分析法所測量的是待測物質(zhì)所發(fā)射的熒光強弱，而不是物質(zhì)對光譜的吸收強弱，屬于發(fā)射光譜分析，熒光光度計和熒光分光光度計屬于發(fā)射光譜儀器。熒光光譜儀的工作原理63熒光光譜儀分類熒光光度計（fluorophotometer）熒光分光光度計（fluorospectrophotometer）

二者的區(qū)別在于熒光光度計采用濾光片做單色器，結(jié)構(gòu)較簡單，功能也較差，而熒光分光光度計采用棱鏡或光柵為色散元件，結(jié)構(gòu)較復雜，功能較強，但價格遠遠高于熒光光度計。二、熒光光譜儀分類及結(jié)構(gòu)熒光光譜儀分類二、熒光光譜儀分類及結(jié)構(gòu)64Fluoscence熒光分光光度計Fluoscence熒光分光光度計65FP-6500熒光分光光度計FP-6500熒光分光光度計66Jasco熒光光譜儀Jasco熒光光譜儀67ARL9800系列X射線熒光光譜儀

ARL9800系列X射線熒光光譜儀68熒光光譜儀的主要結(jié)構(gòu)激光光源：激發(fā)樣品中熒光分子產(chǎn)生熒光。常用汞弧燈、氫弧燈及氘燈等。單色器：分離出所需要的單色光。儀器有兩個單色器，一是激發(fā)單色器，用于選擇激發(fā)光波長；二是發(fā)射單色器，用于選擇發(fā)射到檢測器上的熒光波長。樣品池：放置測試樣品，用石英做成。檢測器：接受光信號并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。記錄顯示系統(tǒng)：檢測器出來的電信號經(jīng)過放大器放大后，由記錄儀記錄下來，并可數(shù)字顯示和打印。熒光光譜儀的主要結(jié)構(gòu)69光源激發(fā)單色器吸收池檢測放大系統(tǒng)熒光光度計結(jié)構(gòu)示意圖發(fā)射單色器光源激發(fā)單色器吸收池檢測放大系統(tǒng)熒光光度計結(jié)構(gòu)示意圖發(fā)射單色70光譜分析技術(shù)及相關(guān)儀器--課件71熒光分光光度計光路圖熒光分光光度計光路圖72熒光光譜儀的使用與維護嚴格按照儀器規(guī)定的操作步驟進行操作。一旦儀器出了故障，特別是光學部件的故障，必須請專門人員進行檢修。在使用過程中應(yīng)注意以下問題：

1.電源：電壓，電流，電源的穩(wěn)定須符合儀器的規(guī)定。2.光源：啟動后需預熱20min，燈及其窗口須保持清潔。3.單色器：應(yīng)注意防潮、防塵、防污和防機械損傷。4.光電倍增管：加高壓時切不可受外來光線直接照射。5.樣品池：使用時應(yīng)同一個方向插放，不能經(jīng)常磨擦。6.防止眼睛損傷：操作者不能直視光源，以免紫外線損傷眼睛。熒光光譜儀的使用與維護73三、熒光光譜儀的應(yīng)用常規(guī)分析（如定性和定量分析、化學表征、色譜流出物的檢測等）；獲得分子信息（如測量分子內(nèi)間距、決定鍵合平衡、研究結(jié)構(gòu)變化等）；醫(yī)藥研究（如研究膜結(jié)構(gòu)和功能、確定抗體的形態(tài)、研究生物分子的異質(zhì)性、評價藥物的相互作用、確定酶的活性和反應(yīng)、熒光免疫分析、監(jiān)測體內(nèi)化學過程等）；環(huán)境監(jiān)測（如水和空氣中污染物的鑒別和計量等）。三、熒光光譜儀的應(yīng)用常規(guī)分析（如定性和定量分析、化學表征、色74第四節(jié)原子光譜分析儀優(yōu)點:分析速度快、操作簡便、選擇性好、靈敏度高、測定范圍廣、試劑用量少等，可同時測定多種元素，不必進行復雜的分離處理。缺點:測定多個不同元素時需更換元素燈，有些元素的測定靈敏度還有待提高。原子光譜分析儀器原子吸收光譜儀原子發(fā)射光譜儀原子熒光光譜儀第四節(jié)原子光譜分析儀優(yōu)點:分析速度快、操作簡便、選擇性好、75一、原子吸收法和原子吸收光譜儀

原子吸收光譜法(AtomicAbsorptionSpectroscopy，AAS)

基本原理：從空心陰極燈或光源中發(fā)射出一束特定波長的入射光，在原子化器中待測元素的基態(tài)原子蒸汽對其產(chǎn)生吸收，通過測定吸收特定波長的光量大小，可求出待測元素的含量。一、原子吸收法和原子吸收光譜儀原子吸收光譜法76原子吸收光譜法優(yōu)點：靈敏度高、精確高；選擇性好、干擾少；速度快，易于實現(xiàn)自動化；可測元素多、范圍廣；結(jié)構(gòu)簡單、成本低。原子吸收光譜法優(yōu)點：靈敏度高、精確高；77原子吸收光譜儀（atomicabsorptionspectrometer）：采用原子吸收光譜法進行測量的儀器，又稱原子吸收分光光度儀，是20世紀50年代中期出現(xiàn)并逐漸發(fā)展起來的一種新型儀器。結(jié)構(gòu)原理與普通分光光度計相似，只是用銳線光源代替了連續(xù)光源，用原子化器代替通常的吸收池。原子吸收光譜儀（atomicabsorptionspec78原子吸收光譜儀工作原理光源發(fā)生相應(yīng)待測元素特征波長的射線穿過火焰，把試樣的溶液以細粒子流的形式噴射到火焰上，部分射線被吸收。吸收的強度與試樣的濃度成正比，通過測量吸收量并將其與標準溶液進行對比，即可確定待測物質(zhì)濃度。不同元素外層電子結(jié)構(gòu)不同，其原子的吸收光譜也不同，因此測量原子吸收光譜也可以對物質(zhì)進行定性分析。原子吸收光譜儀工作原理79原子吸收光譜儀的種類單光束型：儀器結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，維護方便，應(yīng)用比較普遍，但不能克服光源燈不穩(wěn)定帶來的零漂。雙光束型：儀器構(gòu)造比較復雜，能夠克服零漂，而且速度也較快，但價格也較昂貴。原子吸收光譜儀的種類80原子吸收光譜儀主要部件（1）光源系統(tǒng)（2）原子化器（3）分光系統(tǒng)

（4）檢測系統(tǒng)原子吸收光譜儀主要部件（1）光源系統(tǒng)（2）原子化器（3）分光81（1）光源系統(tǒng)：發(fā)射被測元素的特征共振輻射?；疽螅孩俟庾V純度高，只發(fā)射待測元素光譜，不含雜質(zhì)元素輻射；②發(fā)射較窄的譜線。發(fā)射的共振線強度高且穩(wěn)定，背景??；③穩(wěn)定性好，30分鐘內(nèi)漂移不超過1％；④起輝電壓低；⑤結(jié)構(gòu)牢固可靠，使用方便；⑥有較長的壽命，價格便宜。常用類型：空心陰極燈蒸氣放電燈無極放電燈（1）光源系統(tǒng)：發(fā)射被測元素的特征共振輻射。82（2）原子化器：提供能量將液態(tài)試樣中的待測元素干燥蒸發(fā)使之轉(zhuǎn)變成原子態(tài)的蒸氣。常用類型：火焰原子化器無火焰原子化器（2）原子化器：提供能量將液態(tài)試樣中的待測元素干燥蒸發(fā)使之轉(zhuǎn)83火焰原子化器常用的是預混合型原子化器，具有簡單、快速、對大多數(shù)元素有較高的靈敏度和檢測極限的優(yōu)點，使用最廣泛?；鹧嬖踊鞒Ｓ玫氖穷A混合型原子化器，具有簡單、快速、對大多84無火焰原子化器常用的是石墨爐原子化器。其電極插入樣品時觸點時好時壞、重復性差、設(shè)備復雜、不易掌握，但與火焰原子化器相比具有較高的原子化效率、靈敏度和檢測極限。無火焰原子化器常用的是石墨爐原子化器。其電極插入樣品時觸點時85（3）分光系統(tǒng)：將所需要的共振吸收線分離出來。組成：入射和出射狹縫、反射鏡和色散元件關(guān)鍵部件：色散元件，可以是棱鏡或衍射光柵。只要能將共振線與鄰近線分開到一定程度即可，不要求過高的線色散率。要保證既要將譜線分開，又要有一定的出射光強度。（3）分光系統(tǒng)：將所需要的共振吸收線分離出來。86（4）檢測系統(tǒng)：組成：檢測器（光電倍增管）、同步檢波放大器、對數(shù)變換器、指示儀表等。作用：將接收到的光信號轉(zhuǎn)變成電信號，然后再經(jīng)同步檢波放大器放大，同時把接收到的非被測信號濾掉。放大了的被測信號進入對數(shù)變換器進行對數(shù)變換，變成線性信號，在指示儀表上顯示出來。光電倍增管（4）檢測系統(tǒng)：光電倍增管87AA5800原子吸收分光光度計AA5800原子吸收分光光度計88ZEEnit650高級石墨爐原子吸收光譜儀ZEEnit650高級石墨爐原子吸收光譜儀89原子吸收分光光度計結(jié)構(gòu)示意圖原子吸收分光光度計結(jié)構(gòu)示意圖90原子吸收光譜儀分光系統(tǒng)示意圖光譜分析技術(shù)及相關(guān)儀器--課件91原子吸收光譜儀的性能評價指標特征濃度：指產(chǎn)生1％吸收或0.0044吸光度時所對應(yīng)的被測元素的濃度或質(zhì)量。特征濃度S值越小，表示原子吸收光譜儀對某個元素在一定條件下的分析靈敏度越高。特征濃度不能用來表征某儀器對某元素能被檢出所需要的最小濃度，但可以用于估算較適宜的濃度測量范圍及取樣量。原子吸收光譜儀的性能評價指標92檢出限：表示在選定的實驗條件下，被測元素溶液能給出的測量信號3倍于標準偏差時所對應(yīng)的濃度（單位：mg/L）。無火焰光譜儀器中常用絕對檢出限表示，單位為g。檢出限既反映儀器的質(zhì)量和穩(wěn)定性，也反映儀器對某元素在一定條件下的檢出能力。檢出限比特征濃度有更明確的意義。檢出限越低，說明儀器性能越好，對元素的檢出能力越強。檢出限：表示在選定的實驗條件下，被測元素溶液能給出的測量信號93原子吸收光譜儀常見故障及處理方法原子吸收光譜儀在工作過程中常見的故障有：沒有吸收、靈敏度低、重現(xiàn)性差、表頭回零差、儀器噪音大、曲線彎曲、分析結(jié)果誤差大和廢液不暢通等，要根據(jù)具體情況作出不同處理。原子吸收光譜儀常見故障及處理方法94二、原子發(fā)射光譜儀

原子發(fā)射光譜法：是根據(jù)處于激發(fā)態(tài)的待測元素原子回到基態(tài)時發(fā)射的特征譜線對待測元素進行分析的方法。由于待測元素原子的能級結(jié)構(gòu)不同，因此發(fā)射譜線的特征不同，據(jù)此可對樣品進行定性分析；根據(jù)待測元素原子的濃度不同，因此發(fā)射強度不同，可實現(xiàn)元素的定量檢測。二、原子發(fā)射光譜儀原子發(fā)射光譜法：是根據(jù)處于激發(fā)態(tài)的待測元95原子發(fā)射光譜分析特點優(yōu)點：

①可同時測定一個樣品中的多種元素；②分析速度快；③檢出限低，可達ng/mL級；④準確度較高，相對誤差可達l％以下；⑤試樣消耗少；⑥ICP光源校準曲線線性范圍寬，可達4～6個數(shù)量級。原子發(fā)射光譜分析特點96缺點：

①高含量分析的準確度較差；②常見的非金屬元素如氧、硫、氮、鹵素等譜線在遠紫外區(qū)．一般的光譜儀尚無法檢測；③還有些非金屬元素，如P、Se、Te等，由于其激發(fā)電位高，靈敏度較低。缺點：97常用激發(fā)方式：火花式與ICP兩種火花式：激發(fā)源是高壓電火花源，它提供單變或振蕩電流脈沖。該方法能進行固體樣品的多元素分析；電感耦合等離子體（ICP）式：等離子體是由無線電波或在微波范圍內(nèi)的電磁波在惰性氣體（氬氣）中進行無極或單極感應(yīng)放電所產(chǎn)生。該方法可進行溶液元素分析。常用激發(fā)方式：火花式與ICP兩種98原子發(fā)射光譜儀：利用試樣中原子或離子所發(fā)射的特征譜線的波長或強度來檢測元素的存在和含量的儀器。常用類型：1.火焰光度計和火焰分光光度計2.攝譜儀和光電直讀光譜儀3.激光顯微發(fā)射光譜儀原子發(fā)射光譜儀：利用試樣中原子或離子所發(fā)射的特征譜線的波長或996400A火焰光度計

6400A火焰光度計100攝譜儀：是用光柵或棱鏡做色散元件，采用照相方式用感光板記錄試樣光譜的原子發(fā)射光譜儀器?？梢园言嚇拥淖V線拍攝長期保存?zhèn)洳?。攝譜儀聚光性強，有利于提高靈敏度。類型：棱鏡攝譜儀、光柵攝譜儀構(gòu)成：光源、分光系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)攝譜儀：是用光柵或棱鏡做色散元件，采用照相方式用感光板記錄試101棱鏡攝譜儀光柵攝譜儀棱鏡攝譜儀光柵攝譜儀102攝譜儀的激發(fā)光源基本功能：提供使試樣中被測元素原子化和原子激發(fā)發(fā)光所需要的能量。要求：靈敏度高，穩(wěn)定性好，光譜背景小，結(jié)構(gòu)簡單，操作安全。常用激發(fā)光源：電弧光源、電火花光源、電感耦合高頻等離子體光源（ICP光源）等。攝譜儀的激發(fā)光源103幾種光源的比較幾種光源的比較104攝譜儀的光學系統(tǒng)作用：把樣品被蒸發(fā)和激發(fā)產(chǎn)生的輻射光進行分光。組成：照明系統(tǒng)、準光系統(tǒng)、色散系統(tǒng)和投影系統(tǒng)。攝譜儀的光學系統(tǒng)105照明系統(tǒng)：指光源到狹縫之間的部分，由透鏡組組成。作用是把光源的光聚焦于狹縫上，使盡可能多的光進入狹縫；讓光源不同部位發(fā)出的光均勻地照射到狹縫各個部位；并使光源電極頭所發(fā)射出的連續(xù)光譜不進入狹縫。準光系統(tǒng)：由狹縫和準直鏡構(gòu)成，作用是將光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫泄馐?，使其到達分光元件的第一入射面的各點時，入射角度都相同。又稱為準光管和平行光管。照明系統(tǒng)：指光源到狹縫之間的部分，由透鏡組組成。作用是把光源106色散系統(tǒng)：指光譜儀的分光元件或色散元件?？梢允枪鈻?、單個棱鏡或多個棱鏡。其作用是通過分光元件所產(chǎn)生的色散，將復合光分成單色光。投影系統(tǒng)：從物鏡到其焦面這一部分稱為光譜儀的投影系統(tǒng)或“暗箱”。作用是將色散后的單色光束，經(jīng)物鏡聚焦在其焦面上，形成按波長順序排列的狹縫的像，即光譜。色散系統(tǒng)：指光譜儀的分光元件或色散元件?？梢允枪鈻?、單個棱鏡107攝譜儀的檢測系統(tǒng)攝譜儀用感光板來檢測發(fā)射光譜。感光板由照相乳劑均勻地涂布在玻璃板上而成。用測微光度計測量感光板上的照相乳劑感光后變黑的黑度以確定譜線的強度。與相同條件下的標準樣品譜線比較，從而測定試樣成分含量。攝譜儀的檢測系統(tǒng)108光電直讀光譜儀用光電倍增管接收和記錄譜線的方法稱為光電直讀法。光電直讀光譜儀與攝譜儀的區(qū)別在于用光電倍增管和有關(guān)電子電路代替感光板。光電直讀光譜儀109光電直讀光譜儀分類多道直讀光譜儀：采用光電倍增管作為檢測器，分析速度快，準確度優(yōu)于攝譜儀；對信號放大能力強，可同時分析含量差別較大的不同元素；適用于較寬的波長范圍。單道掃描光譜儀：采用光電倍增管作為檢測器，波長選擇更為靈活方便，分析樣品的范圍更廣，適用于較寬的波長范圍。但分析速度受到一定限制。全譜直讀光譜儀：采用固體檢測器。速度快，沒有任何活動的光學器件，具有較好的波長穩(wěn)定性。光電直讀光譜儀分類110SPECTROMAXx全譜直讀光譜儀SPECTROMAXx全譜直讀光譜儀111ICP光譜儀ICP光譜儀112光電直讀光譜儀特點速度快，可在1min～2min顯示分析結(jié)果；精密度較好，理想條件下測試的重復性可達實際含量的1％數(shù)量級；一般只能測量一種基體材料內(nèi)8～24種元素，可通過將接收器組合成幾個“橋”的方式來擴展測量能力，每個“橋”用于一種類型的基體材料；不能象攝譜儀那樣長久保存圖譜。光電直讀光譜儀特點113三、原子熒光光譜儀原子熒光光譜分析法（XRF）：利用原子熒光譜線的波長和強度進行物質(zhì)的定性與定量分析的方法。在一定實驗條件下，被測元素的濃度與熒光強度成正比，據(jù)此可對物質(zhì)進行定量分析。特點：設(shè)備簡單、靈敏度高、光譜干擾少，工作曲線線性范圍寬，可以進行多元素測定，應(yīng)用廣泛。三、原子熒光光譜儀原子熒光光譜分析法（XRF）：利用原子熒光114原子熒光光譜儀分類色散型原子熒光光譜儀非色散型原子熒光光譜儀兩類儀器的結(jié)構(gòu)基本相似，差別在于非色散型儀器不用單色器。原子熒光光譜儀分類115色散型原子熒光光譜儀結(jié)構(gòu)特點光譜儀由輻射光源、單色器、原子化器、檢測器、顯示和記錄裝置組成。輻射光源用來激發(fā)原子使其產(chǎn)生原子熒光；單色器用來選擇所需的熒光譜線，排除其他光譜線的干擾；原子化器用來將被測元素轉(zhuǎn)化為原子蒸氣；檢測器用來檢測光信號并轉(zhuǎn)換為電信號，常用光電倍增管；顯示和記錄裝置則用來顯示和記錄測量結(jié)果，包括了電表、數(shù)字表、記錄儀等。色散型原子熒光光譜儀結(jié)構(gòu)特點116AF-630環(huán)保型原子熒光光譜儀AF-630環(huán)保型原子熒光光譜儀117原子光譜分析儀的新進展全譜直讀功能智能化、小型化、實用化、低分析成本四、原子光譜分析儀的新進展及在臨床檢驗中的應(yīng)用

原子光譜分析儀的新進展四、原子光譜分析儀的新進展及在臨床檢驗118全譜直讀等離子體發(fā)射光譜儀全譜直讀等離子體發(fā)射光譜儀119便攜式光譜儀便攜式光譜儀120原子光譜分析儀在臨床檢驗中的應(yīng)用血漿（或心情）中鈉、鉀離子火焰光度法測定血清鋅的原子吸收法測定石墨爐原子吸收光譜法測定血鉛石墨爐原子吸收光譜法測定血中鎘含量砷元素測定原子光譜分析儀在臨床檢驗中的應(yīng)用121第四章光譜分析技術(shù)及相關(guān)儀器第四章光譜分析技術(shù)及相關(guān)儀器122光譜分析（SpectralAnalysis）：指所有對物質(zhì)發(fā)射輻射能的能譜分析或?qū)椛淠芘c物質(zhì)相互作用引起的能譜改變的分析。光譜分析法：基于物質(zhì)發(fā)射的電磁輻射及電磁輻射與物質(zhì)的相互作用而建立起來的分析方法。光譜分析（SpectralAnalysis）：指所有對物質(zhì)123常用光譜分析儀器紫外-可見分光光度計原子吸收分光光度計紅外光譜儀原子發(fā)射光譜儀熒光分析儀原子熒光分析儀等常用光譜分析儀器紫外-可見分光光度計原子吸收分光光度計紅外光124第一節(jié)光譜分析技術(shù)基礎(chǔ)理論與分類吸收光譜（absorptionspectrum）物質(zhì)對不同波長光的吸收程度不同而產(chǎn)生的光譜。發(fā)射光譜由物質(zhì)分子或原子吸收了外來的能量后發(fā)生分子或原子間的能級躍遷而產(chǎn)生的光譜。第一節(jié)光譜分析技術(shù)基礎(chǔ)理論與分類吸收光譜（absorpti125一、光譜分析技術(shù)的基礎(chǔ)理論光的波粒二象性：微粒性波動性

E為光子的能量；ν為光波的頻率（Hz）；h為普朗克常數(shù)（6.626）；c為光速（2.9977×108m／s）；λ為光波的波長

一、光譜分析技術(shù)的基礎(chǔ)理論光的波粒二象性：微粒性126S2S1S0S3E2E0E1E3h物質(zhì)的吸收光譜:在連續(xù)光譜中某些波長的光被物質(zhì)吸收后產(chǎn)生的光譜被稱作吸收光譜,包括分子吸收光譜和原子吸收光譜。吸收光譜取決于物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。S2S1S0S3E2E0E1E3h物質(zhì)的吸收光譜:在連續(xù)光127朗伯-比爾定律：I0：入射光強度C:溶液濃度b:液層厚度I:透射光強度T:透光度A:吸光度k:吸光系數(shù)bI0I朗伯-比爾定律：bI0I128朗伯-比爾定律的適用條件：1.入射光為單色光。波長范圍越大，單色光純度越低，偏離越大；2.溶液中鄰近分子的存在并不改變每一給定分子的特性，即分子間互不干擾。3.適用于分子吸收和原子吸收。朗伯-比爾定律的適用條件：129發(fā)射光譜:物質(zhì)所發(fā)射的光被光譜儀器分解而成的光譜。發(fā)射光譜分析方法就是根據(jù)每種元素特有的線光譜來識別或檢查各種元素。發(fā)射光譜線狀光譜由原子或離子被激發(fā)而發(fā)射帶狀光譜由分子被激發(fā)而發(fā)射連續(xù)光譜由炙熱的固體或液體所發(fā)射發(fā)射光譜:物質(zhì)所發(fā)射的光被光譜儀器分解而成的光譜。發(fā)射光譜線130二、光譜分析技術(shù)的分類

分子吸收法:可見與紫外分光光度法、紅外光譜法分子光譜

分子發(fā)射法:分子熒光光度法光譜技術(shù)原子吸收法：原子吸收法原子光譜原子發(fā)射法：發(fā)射光譜分析法、原子熒光法等

二、光譜分析技術(shù)的分類131第二節(jié)紫外-可見分光光度計

分光光度計:能從含有各種波長的混合光中將每一單色光分離出來并測量其強度的儀器。分析精密度高測量范圍廣分析速度快樣品用量少第二節(jié)紫外-可見分光光度計分光光度計:能從含有各種波長132射線x射線紫外光紅外光微波無線電波10-2nm10nm102nm104nm0.1cm10cm103cm105cm可見光根據(jù)使用的波長范圍不同分為紫外光區(qū)、可見光區(qū)、紅外光區(qū)以及萬用（全波段）分光光度計等。射線x射線紫外光紅外光微波無線電波10-2nm133紫外-可見分光光度計：工作波段在200nm～800nm的分光光度計。其中：200nm～400nm為紫外光區(qū)。400nm～800nm為可見光區(qū)。屬于分子吸收光譜儀。紫外-可見分光光度計：工作波段在200nm～800nm的分光134721可見分光光度計721可見分光光度計135722系列可見分光光度計

722系列可見分光光度計136SP-756P紫外可見分光光度計SP-756P紫外可見分光光度計137TENSOR系列紅外光譜儀

TENSOR系列紅外光譜儀138光源單色器吸收池檢測器顯示系統(tǒng)一、紫外-可見分光光度計的基本結(jié)構(gòu)和工作原理紫外-可見分光光度計的基本結(jié)構(gòu)示意圖

光源單色器吸收池檢測器顯示系統(tǒng)一、紫外-可見分光光度計的基本139光源（lightsource）：提供入射光的裝置。要求:1.能在所需波長范圍的光譜區(qū)域內(nèi)發(fā)射連續(xù)光譜；2.有足夠的輻射強度并能長時間穩(wěn)定。常用的光源有熱輻射燈（鎢燈、鹵鎢燈等），氣體放電燈（氫燈、氘燈及氙燈等），金屬弧燈（各種汞燈）等。光源（lightsource）：提供入射光的裝置。140幾種常見光源比較幾種常見光源比較141單色器（Monochromator）：是將來自光源的復合光分解為單色光并分離出所需波段光束的裝置。入射狹縫：限制雜散光進入；色散元件：將復合光分解為單色光，有棱鏡和光柵兩種；準直鏡：將來自色散元件的平行光束聚集在出射狹縫上；出射狹縫：將固定波長范圍的光射出單色器，可以限制通帶寬度。單色器（Monochromator）：是將來自光源的復合光分142吸收池（absorptioncell）：是用來盛放被測溶液的器件。在可見光區(qū)常用無色光學玻璃或塑料制作；在紫外區(qū)需用能透紫外線的石英或熔凝石英制作。同一套吸收池的厚度、透光面的透射、反射、折射應(yīng)嚴格保持一致。指紋、油污及池壁上的沉淀物都會影響吸收池的透光性能。吸收池（absorptioncell）：是用來盛放被測溶液143通過改進吸收池的幾何形狀，可提高“光程/體積比”，即盡可能延長單位體積的光程。常用的有：

微型吸收池（Microdrillabsorptioncell）：“光程/體積比”提高了近10倍。

多光路吸收池（Multipie-pathabsorptioncell）：在吸收池壁上裝有反射鏡，使光線在溶液中經(jīng)多次反射后才離開吸收池，大大增加了有效光程，提高了測定的靈敏度。通過改進吸收池的幾何形狀，可提高“光程/體積比”，即盡可能延144檢測器：把光信號轉(zhuǎn)換為電信號的裝置。對檢測器的要求：1.產(chǎn)生的電信號與照射到它上面的光強有恒定的函數(shù)關(guān)系；2.波長響應(yīng)范圍大；3.靈敏度高；4.響應(yīng)速度快，一般要求小于10-8s；5.產(chǎn)生的電信號易于檢測、放大，噪聲低。檢測器：把光信號轉(zhuǎn)換為電信號的裝置。145檢測器工作原理

光照射在某些金屬表面，會有光電子從金屬表面逸出，這種光電效應(yīng)稱為外光電效應(yīng)。利用外光電效應(yīng)可以制成光電管和光電倍增管。光深入到物體內(nèi)部，將物體內(nèi)部原子中的一部分束縛電子激發(fā)成自由電子，但這些電子并不逸出物體，而是留在物體內(nèi)部從而使物體導電性增強，稱為內(nèi)光電效應(yīng)。利用內(nèi)光電效應(yīng)可制成光敏電阻、光敏二極管以及光電池。檢測器工作原理光照射在某些金屬表面，會有光電子從金屬表面逸146幾種常用檢測器比較幾種常用檢測器比較147信號顯示系統(tǒng):

是把放大的信號以適當?shù)姆绞斤@示或記錄下來的裝置。信號顯示裝置直讀檢流計電位調(diào)節(jié)指零裝置自動記錄和數(shù)字顯示裝置信號顯示系統(tǒng):信號顯示裝置直讀電位調(diào)節(jié)自動記錄148二、影響分光光度法準確性的因素單色性不純的影響雜散光的影響吸收池的影響電壓、檢測器負高壓波動的影響其它因素的影響二、影響分光光度法準確性的因素單色性不純的影響149（一）單色性不純的影響光的吸收定律只是在入射光為單色光的條件下成立，而通常所指的單色光是指有一定譜帶寬度的光譜。由于單色器的類型和質(zhì)量不同，得到的單色光純度不同，加上使用中狹縫寬度調(diào)節(jié)不當，都可造成入射光的單色性不純。從而使儀器讀數(shù)不準，造成測量誤差。（一）單色性不純的影響150（二）雜散光的影響：有兩種兩種原因引起的雜散光：1.儀器中光學、機械零件的反射和散射等原因使所采用的測定波長的光偏離正常光路，在不通過樣品的情況下直接照射到單色器。這種雜散光波長與測定波長相同；2.由儀器的光學系統(tǒng)設(shè)計制作缺陷引起。如不必要的反射面、光束孔徑不匹配、光學元件表面的擦痕、光學系統(tǒng)的像差、不均勻色散以及由于機械零部件加工不良、位置錯移、儀器內(nèi)壁防眩黑漆脫落等。（二）雜散光的影響：151（三）吸收池的影響由于吸收池的質(zhì)量不好或使用保管不善，吸收池不配套，透光面被污染上油污、指紋、沉淀，吸收池與光路不垂直等原因都可影響撿測結(jié)果的準確性。（三）吸收池的影響152（四）電壓、檢測器負高壓波動的影響如果儀器電源電壓波動過大，超過了儀器的穩(wěn)壓范圍或穩(wěn)壓器質(zhì)量不好，都可引起光源電壓、檢測器負高壓波動，造成光源光強波動和檢測器噪聲增大，使撿測結(jié)果準確度降低。（四）電壓、檢測器負高壓波動的影響153（五）其它因素的影響吸光度讀數(shù)刻度誤差、儀器安裝環(huán)境（如振動、溫度變化）、化學因素（如熒光、溶劑效應(yīng)等）等也可影響撿測結(jié)果的準確度。（五）其它因素的影響154三、紫外-可見分光光度計的類型按其光學系統(tǒng)分可分為單波長分光光度計單光束單波長分光光度計雙光束單波長分光光度計雙波長分光光度計三、紫外-可見分光光度計的類型按其光學系統(tǒng)分可分為155單波長單光束分光光度計特點

①單光束光路，從光源到試樣至接收器只有一個光通道；②儀器只有一個色散元件，工作波長范圍較窄；③通常采用直接接收放大顯示的簡單電子系統(tǒng)，用電表或數(shù)字顯示；④結(jié)構(gòu)簡單、附件少、功能范圍小，不能做特殊試樣如渾濁樣品、不透明樣品等的測定。

檢測準確性不夠穩(wěn)定，不能用于精密分析。

單波長單光束分光光度計特點156單波長單光束分光光度計光源單色器吸收池檢測器顯示系統(tǒng)單波長單光束分光光度計光源單色器吸收池檢測器顯示系統(tǒng)157721型分光光度計光路圖721型分光光度計光路圖158751型分光光度計光路圖751型分光光度計光路圖159單波長雙光束分光光度計在出射狹縫和樣品吸收池之間增加了一個光束分裂器或斬波器，用一定的頻率將一個光束交替分成兩路，使一路經(jīng)過參比溶液，另一路經(jīng)過樣品溶液，然后由一個檢測器交替接收或由兩個匹配器分別接收兩路信號。

單波長雙光束分光光度計160單波長雙光束分光光度計特點1.從光源到檢測器有試樣光路和參考光路兩條通路；2.采用兩個光柵或棱鏡加光柵的雙單色器，能有效地提高分辨率和降低雜散光；3.可以自動進行波長掃描、自動記錄光譜曲線，也可以外接計算機，實現(xiàn)自動化運行；4.可裝備各種附件，功能范圍寬。單波長雙光束分光光度計特點161比值光源單色器吸收池檢測器顯示系統(tǒng)光束分裂器單波長雙光束分光光度計比值光源單色器吸收池檢測器顯示系統(tǒng)光束分裂器單波長雙光束分光162雙波長分光光度計工作原理將從同一光源發(fā)出的光分為兩束，分別經(jīng)兩個單色器分光后得到兩束不同波長（λ1，λ2）的單色光，經(jīng)斬光器使兩束光以一定頻率交替照射同一樣品，測定兩個波長下的吸光度差值（ΔA=Aλ1-Aλ2），將ΔA用于計算結(jié)果。雙波長分光光度計工作原理163雙波長分光光度計波長選擇原則1.被測物在一個波長上有最大吸收峰，在另一個波長上沒有吸收或很少吸收；2.非被測物在兩個波長上的吸收相同。雙波長分光光度計波長選擇原則164雙波長分光光度計優(yōu)點只要λ1、λ2選擇適當，ΔA就是消除了非特征性吸收干擾的吸光度值。將ΔA用于計算結(jié)果能較好的解決由于非特征吸收信號（如試樣的渾濁、吸收池與空氣界面以及吸收池與溶液界面的折射差別等）影響而帶來的誤差，結(jié)果更準確。雙波長分光光度計優(yōu)點只要λ1、λ2選擇適當，ΔA就是消除了非165雙波長分光光度計雙波長分光光度計166四、紫外-可見分光光度計性能評價指標(一)波長準確度和波長重復性(二)光度準確度(三)光度線性范圍(四)分辨率(五)光譜帶寬(六)雜散光(七)基線穩(wěn)定度(八)基線平直度四、紫外-可見分光光度計性能評價指標(一)波長準確度和波長167(一)波長準確度和波長重復性波長準確度是指儀器波長指示器上所示波長值與儀器此時實際輸出的波長值之間的符合程度。波長重復性是指在對同一個吸收帶或發(fā)射線進行多次測量時，峰值波長測量結(jié)果的一致程度。波長誤差來源于色散元件傳動機構(gòu)的運動誤差、波長度盤的刻劃誤差、狹縫中心位置偏移和裝校誤差等。而波長重復性則取決于上述各種機構(gòu)中間隙的穩(wěn)定性。(一)波長準確度和波長重復性168(二)光度準確度光度準確度是指儀器在吸收峰上讀出的透射率或吸光度與已知真實透射率或吸光度之間的偏差。該偏差越小，光度準確度越高。光度準確度測試方法主要有標準溶液法和濾光片法。標準溶液多采用酸性重鉻酸鉀溶液。(二)光度準確度169(三)光度線性范圍指儀器光度測量系統(tǒng)對于照射到接收器上的輻射功率與系統(tǒng)的測定值之間符合線性關(guān)系的功率范圍，即儀器的最佳工作范圍。檢測方法——溶液稀釋法：配制適當濃度的溶液，按照一定的倍數(shù)逐步稀釋，分別測定其吸光度，根據(jù)測得的吸光度計算吸光系數(shù)，以吸光度為橫坐標，相應(yīng)的吸光系數(shù)為縱坐標，繪制吸光系數(shù)-吸光度曲線，曲線的平坦區(qū)域即為儀器的線性范圍。(三)光度線性范圍170(四)分辨率指儀器對于緊密相鄰的峰可分辨的最小波長間隔，此間隔越小分辨率越高。它是分光光度計質(zhì)量的綜合反映。單色器輸出的單色光的光譜純度、強度以及檢測器的光譜靈敏度等是影響儀器分辨率的主要因素。(四)分辨率171(五)光譜帶寬光譜帶寬（Spectralbandwidth）是指從單色器射出的單色光最大強度的1/2處的譜帶寬度。它與狹縫寬度、分光元件、準直鏡的焦距有關(guān)，可以認為是單色器的線色散率的倒數(shù)與狹縫寬度的乘積。測量方法：測量鈉雙線（589.0nm、589.6nm）的寬度。由于元素燈譜線本身的寬度大大小于單色器的寬度，故測得的光譜帶寬可以認為就是單色器的光譜帶寬。(五)光譜帶寬172(六)雜散光除所需波長單色光以外其余所有的光都是雜散光，是測量過程中的主要誤差來源，會嚴重影響檢測準確度?？捎媒刂篂V光器測定雜散光：截止濾光器對邊緣波長或某一波長的光可全部吸收，而對其它波長的光卻有很高的透光率，因此測定某種截止濾光器在邊緣波長或某一波長的透光率，即表示雜散光的強度。(六)雜散光173(七)基線穩(wěn)定度是指在不放置樣品的情況下，掃描100%T或0%T時讀數(shù)偏離的程度，是儀器噪聲水平的綜合反映。一般取最大的峰縫之間的值作為絕對噪聲水平。如果基線穩(wěn)定度差，光度準確度就低。(七)基線穩(wěn)定度174(八)基線平直度是指在不放置樣品的情況下，掃描100%T或0%T時基線傾斜或彎曲的程度。在高吸收時，0%線的平直度對讀數(shù)的影響大；在低吸收時，100%線的平直度對讀數(shù)的影響大?；€平直度不好，可使樣品吸收光譜中各吸收峰間的比值發(fā)生變化，給定性分析造成困難。(八)基線平直度175五、紫外-可見分光光度計常見故障及排除方法

分光光度計常見故障包括光路、電路故障。根據(jù)故障不同應(yīng)采取不同的排除措施。接通電源后，指示燈不亮，儀器不工作，可能是電路故障；讀數(shù)表不能調(diào)零（即0％T）和不能置100％T則可能是光路故障或微電流放大器損壞。需根據(jù)具體情況采取不同的處理方法。五、紫外-可見分光光度計常見故障及排除方法分光光度計常見故176第三節(jié)熒光光譜儀某些物質(zhì)吸收光能量后，可發(fā)射波長與激發(fā)光波長相同或不同的光，當激發(fā)光源停止照射試樣，再發(fā)射過程立即停止，這種再發(fā)射的光稱為熒光（fluorescence）。包括分子熒光和原子熒光。熒光分析法：通過測定物質(zhì)分子產(chǎn)生的熒光強度進行物質(zhì)的定性與定量分析的方法。熒光光譜儀：采用熒光分析法來測量的儀器。第三節(jié)熒光光譜儀某些物質(zhì)吸收光能量后，可發(fā)射波長與激發(fā)光177熒光產(chǎn)生機制物質(zhì)的分子吸收了照射光的能量后，處于基態(tài)最低能級的分子被激發(fā)到第一電子激發(fā)態(tài)和其它電子激發(fā)態(tài)的各個振動能級。到達激發(fā)態(tài)的各個振動能級的分子，和周圍的分子（如溶劑分子）碰撞，并把部分能量以熱能的形式傳給周圍的分子，自己降落到單線第二電子激發(fā)態(tài)的最低振動能級。然后，由此最低振動能級向基態(tài)的各個振動能級躍遷，同時以發(fā)光的形式釋放出其能量。這種光即為熒光。熒光產(chǎn)生機制178熒光分析的特點優(yōu)點：靈敏度高（可達10g數(shù)量級）；選擇性強，有利于分析復雜的多組分混合物；用樣量少、特異性好、操作簡便。缺點：對溫度、pH值等因素變化比較敏感；應(yīng)用范圍較窄，只能用來測量發(fā)熒光的物質(zhì)，或與某些試劑作用后發(fā)熒光的物質(zhì)。-12熒光分析的特點-12179（一）激發(fā)光譜和熒光光譜任何發(fā)射熒光的物質(zhì)都具有兩個特征光譜，即激發(fā)光譜（excitationspectrum）和熒光光譜(fluorescencespectrum)。它們是熒光分析中定性和定量的基礎(chǔ)。一、熒光分析的基本原理

（一）激發(fā)光譜和熒光光譜一、熒光分析的基本原理180激發(fā)光譜：將激發(fā)光的光源用單色器分光，連續(xù)改變激發(fā)光波長，固定熒光發(fā)射波長，測定不同波長的激發(fā)光照射下，物質(zhì)溶液發(fā)射的熒光強度的變化。以激發(fā)光波長為橫坐標，熒光強度為縱坐標作圖，即可得到熒光物質(zhì)的激發(fā)光譜。從激發(fā)光譜圖上可找到發(fā)生熒光強度最強的激發(fā)波長λex。激發(fā)光譜：將激發(fā)光的光源用單色器分光，連續(xù)改變激發(fā)光波長，固181熒光光譜：用λex作激發(fā)光源，并固定強度，讓物質(zhì)發(fā)射的熒光通過單色器分光，測定不同波長的熒光強度。以熒光波長為橫坐標，熒光強度為縱坐標作圖，便得熒光光譜。熒光光譜中熒光強度最強的波長為λem。熒光物質(zhì)的λex和λem是鑒定物質(zhì)的根據(jù)，也是定量測定中所選用的最靈敏的波長。熒光光譜：用λex作激發(fā)光源，并固定強度，讓物質(zhì)發(fā)射的熒光通182（二）物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和熒光的關(guān)系強熒光物質(zhì)在分子結(jié)構(gòu)上具有如下特征：①具有大的共軛π-π雙鍵結(jié)構(gòu)，共軛體系越大，越容易產(chǎn)生熒光。②具有剛性平面結(jié)構(gòu)。熒光量子產(chǎn)率高的熒光物質(zhì)，其分子多為平面構(gòu)型，并具有一定的剛性。③具有最低的單線電子激發(fā)態(tài)S1為π-π型。④若取代基團為給電子取代基，熒光強度增加。（二）物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和熒光的關(guān)系183熒光光譜儀的工作原理熒光物質(zhì)所發(fā)出的熒光強度在激發(fā)光的頻率、強度以及液層厚度不變時與溶液的濃度成正比。由此可以通過測定熒光強度來求出該物質(zhì)的含量。熒光分析法所測量的是待測物質(zhì)所發(fā)射的熒光強弱，而不是物質(zhì)對光譜的吸收強弱，屬于發(fā)射光譜分析，熒光光度計和熒光分光光度計屬于發(fā)射光譜儀器。熒光光譜儀的工作原理184熒光光譜儀分類熒光光度計（fluorophotometer）熒光分光光度計（fluorospectrophotometer）

二者的區(qū)別在于熒光光度計采用濾光片做單色器，結(jié)構(gòu)較簡單，功能也較差，而熒光分光光度計采用棱鏡或光柵為色散元件，結(jié)構(gòu)較復雜，功能較強，但價格遠遠高于熒光光度計。二、熒光光譜儀分類及結(jié)構(gòu)熒光光譜儀分類二、熒光光譜儀分類及結(jié)構(gòu)185Fluoscence熒光分光光度計Fluoscence熒光分光光度計186FP-6500熒光分光光度計FP-6500熒光分光光度計187Jasco熒光光譜儀Jasco熒光光譜儀188ARL9800系列X射線熒光光譜儀

ARL9800系列X射線熒光光譜儀189熒光光譜儀的主要結(jié)構(gòu)激光光源：激發(fā)樣品中熒光分子產(chǎn)生熒光。常用汞弧燈、氫弧燈及氘燈等。單色器：分離出所需要的單色光。儀器有兩個單色器，一是激發(fā)單色器，用于選擇激發(fā)光波長；二是發(fā)射單色器，用于選擇發(fā)射到檢測器上的熒光波長。樣品池：放置測試樣品，用石英做成。檢測器：接受光信號并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。記錄顯示系統(tǒng)：檢測器出來的電信號經(jīng)過放大器放大后，由記錄儀記錄下來，并可數(shù)字顯示和打印。熒光光譜儀的主要結(jié)構(gòu)190光源激發(fā)單色器吸收池檢測放大系統(tǒng)熒光光度計結(jié)構(gòu)示意圖發(fā)射單色器光源激發(fā)單色器吸收池檢測放大系統(tǒng)熒光光度計結(jié)構(gòu)示意圖發(fā)射單色191光譜分析技術(shù)及相關(guān)儀器--課件192熒光分光光度計光路圖熒光分光光度計光路圖193熒光光譜儀的使用與維護嚴格按照儀器規(guī)定的操作步驟進行操作。一旦儀器出了故障，特別是光學部件的故障，必須請專門人員進行檢修。在使用過程中應(yīng)注意以下問題：

1.電源：電壓，電流，電源的穩(wěn)定須符合儀器的規(guī)定。2.光源：啟動后需預熱20min，燈及其窗口須保持清潔。3.單色器：應(yīng)注意防潮、防塵、防污和防機械損傷。4.光電倍增管：加高壓時切不可受外來光線直接照射。5.樣品池：使用時應(yīng)同一個方向插放，不能經(jīng)常磨擦。6.防止眼睛損傷：操作者不能直視光源，以免紫外線損傷眼睛。熒光光譜儀的使用與維護194三、熒光光譜儀的應(yīng)用常規(guī)分析（如定性和定量分析、化學表征、色譜流出物的檢測等）；獲得分子信息（如測量分子內(nèi)間距、決定鍵合平衡、研究結(jié)構(gòu)變化等）；醫(yī)藥研究（如研究膜結(jié)構(gòu)和功能、確定抗體的形態(tài)、研究生物分子的異質(zhì)性、評價藥物的相互作用、確定酶的活性和反應(yīng)、熒光免疫分析、監(jiān)測體內(nèi)化學過程等）；環(huán)境監(jiān)測（如水和空氣中污染物的鑒別和計量等）。三、熒光光譜儀的應(yīng)用常規(guī)分析（如定性和定量分析、化學表征、色195第四節(jié)原子光譜分析儀優(yōu)點:分析速度快、操作簡便、選擇性好、靈敏度高、測定范圍廣、試劑用量少等，可同時測定多種元素，不必進行復雜的分離處理。缺點:測定多個不同元素時需更換元素燈，有些元素的測定靈敏度還有待提高。原子光譜分析儀器原子吸收光譜儀原子發(fā)射光譜儀原子熒光光譜儀第四節(jié)原子光譜分析儀優(yōu)點:分析速度快、操作簡便、選擇性好、196一、原子吸收法和原子吸收光譜儀

原子吸收光譜法(AtomicAbsorptionSpectroscopy，AAS)

基本原理：從空心陰極燈或光源中發(fā)射出一束特定波長的入射光，在原子化器中待測元素的基態(tài)原子蒸汽對其產(chǎn)生吸收，通過測定吸收特定波長的光量大小，可求出待測元素的含量。一、原子吸收法和原子吸收光譜儀原子吸收光譜法197原子吸收光譜法優(yōu)點：靈敏度高、精確高；選擇性好、干擾少；速度快，易于實現(xiàn)自動化；可測元素多、范圍廣；結(jié)構(gòu)簡單、成本低。原子吸收光譜法優(yōu)點：靈敏度高、精確高；198原子吸收光譜儀（atomicabsorptionspectrometer）：采用原子吸收光譜法進行測量的儀器，又稱原子吸收分光光度儀，是20世紀50年代中期出現(xiàn)并逐漸發(fā)展起來的一種新型儀器。結(jié)構(gòu)原理與普通分光光度計相似，只是用銳線光源代替了連續(xù)光源，用原子化器代替通常的吸收池。原子吸收光譜儀（atomicabsorptionspec199原子吸收光譜儀工作原理光源發(fā)生相應(yīng)待測元素特征波長的射線穿過火焰，把試樣的溶液以細粒子流的形式噴射到火焰上，部分射線被吸收。吸收的強度與試樣的濃度成正比，通過測量吸收量并將其與標準溶液進行對比，即可確定待測物質(zhì)濃度。不同元素外層電子結(jié)構(gòu)不同，其原子的吸收光譜也不同，因此測量原子吸收光譜也可以對物質(zhì)進行定性分析。原子吸收光譜儀工作原理200原子吸收光譜儀的種類單光束型：儀器結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，維護方便，應(yīng)用比較普遍，但不能克服光源燈不穩(wěn)定帶來的零漂。雙光束型：儀器構(gòu)造比較復雜，能夠克服零漂，而且速度也較快，但價格也較昂貴。原子吸收光譜儀的種類201原子吸收光譜儀主要部件（1）光源系統(tǒng)（2）原子化器（3）分光系統(tǒng)

（4）檢測系統(tǒng)原子吸收光譜儀主要部件（1）光源系統(tǒng)（2）原子化器（3）分光202（1）光源系統(tǒng)：發(fā)射被測元素的特征共振輻射?；疽螅孩俟庾V純度高，只發(fā)射待測元素光譜，不含雜質(zhì)元素輻射；②發(fā)射較窄的譜線。發(fā)射的共振線強度高且穩(wěn)定，背景?。虎鄯€(wěn)定性好，30分鐘內(nèi)漂移不超過1％；④起輝電壓低；⑤結(jié)構(gòu)牢固可靠，使用方便；⑥有較長的壽命，價格便宜。常用類型：空心陰極燈蒸氣放電燈無極放電燈（1）光源系統(tǒng)：發(fā)射被測元素的特征共振輻射。203（2）原子化器：提供能量將液態(tài)試樣中的待測元素干燥蒸發(fā)使之轉(zhuǎn)變成原子態(tài)的蒸氣。常用類型：火焰原子化器無火焰原子化器（2）原子化器：提供能量將液態(tài)試樣中的待測元素干燥蒸發(fā)使之轉(zhuǎn)204火焰原子化器常用的是預混合型原子化器，具有簡單、快速、對大多數(shù)元素有較高的靈敏度和檢測極限的優(yōu)點，使用最廣泛?；鹧嬖踊鞒Ｓ玫氖穷A混合型原子化器，具有簡單、快速、對大多205無火焰原子化器常用的是石墨爐原子化器。其電極插入樣品時觸點時好時壞、重復性差、設(shè)備復雜、不易掌握，但與火焰原子化器相比具有較高的原子化效率、靈敏度和檢測極限。無火焰原子化器常用的是石墨爐原子化器。其電極插入樣品時觸點時206（3）分光系統(tǒng)：將所需要的共振吸收線分離出來。組成：入射和出射狹縫、反射鏡和色散元件關(guān)鍵部件：色散元件，可以是棱鏡或衍射光柵。只要能將共振線與鄰近線分開到一定程度即可，不要求過高的線色散率。要保證既要將譜線分開，又要有一定的出射光強度。（3）分光系統(tǒng)：將所需要的共振吸收線分離出來。207（4）檢測系統(tǒng)：組成：檢測器（光電倍增管）、同步檢波放大器、對數(shù)變換器、指示儀表等。作用：將接收到的光信號轉(zhuǎn)變成電信號，然后再經(jīng)同步檢波放大器放大，同時把接收到的非被測信號濾掉。放大了的被測信號進入對數(shù)變換器進行對數(shù)變換，變成線性信號，在指示儀表上顯示出來。光電倍增管（4）檢測系統(tǒng)：光電倍增管208AA5800原子吸收分光光度計AA5800原子吸收分光光度計209ZEEnit650高級石墨爐原子吸收光譜儀ZEEnit650高級石墨爐原子吸收光譜儀210原子吸收分光光度計結(jié)構(gòu)示意圖原子吸收分光光度計結(jié)構(gòu)示意圖211原子吸收光譜儀分光系統(tǒng)示意圖光譜分析技術(shù)及相關(guān)儀器--課件212原子吸收光譜儀的性能評價指標特征濃度：指產(chǎn)生1％吸收或0.0044吸光度時所對應(yīng)的被