現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)-綜合評(píng)價(jià)第一頁，共68頁?！冬F(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)》2004.2第二頁，共68頁。概述（3

學(xué)時(shí)）X射線衍射分析（6

+6學(xué)時(shí)）熱分析、色譜、紅外光譜（3學(xué)時(shí)）原子發(fā)射、原子吸收、熒光光譜（3學(xué)時(shí)）熱分析、原子吸收、壓汞、等溫吸附實(shí)驗(yàn)（3學(xué)時(shí)）第三頁，共68頁。現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)綜合評(píng)價(jià)（3學(xué)時(shí)）超顯微分析技術(shù)及SEM實(shí)驗(yàn)（3+3學(xué)時(shí)）成分分析技術(shù)及EDX、WDX實(shí)驗(yàn)（3+3學(xué)時(shí)）結(jié)構(gòu)分析技術(shù)及TEM實(shí)驗(yàn)（3+3學(xué)時(shí)）第四頁，共68頁?，F(xiàn)代儀器分析實(shí)驗(yàn)與技術(shù)陳培榕等清華大學(xué)出版社納米材料分析黃惠忠等化學(xué)工業(yè)出版社表面分析華中一等復(fù)旦大學(xué)出版社表面分析技術(shù)陸家和等電子工業(yè)出版社掃描隧道顯微術(shù)及應(yīng)用白春禮等上海科技出版社材料分析測(cè)試技術(shù)周玉等哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社儀器分析鄧勃等清華大學(xué)出版社分子光譜學(xué)專論吳征鎧等山東科技大學(xué)出版社第五頁，共68頁。.jeol.co.jp/.ntmdt.ru/.shimadzu.co.jp/開放實(shí)驗(yàn)室、理化檢測(cè)中心科技期刊（光譜分析、質(zhì)譜分析、電子顯微學(xué)報(bào)及專業(yè)期刊）

第六頁，共68頁?，F(xiàn)代分析測(cè)試儀器基本特征現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)綜合評(píng)價(jià)第七頁，共68頁。利用電子束、離子束、光子束或中性粒子等為探束氣、液、固態(tài)樣品（微量及痕量）圖像、譜圖、數(shù)據(jù)及綜合報(bào)告第八頁，共68頁。表面或體相——————————電子電場(chǎng)離子熱光子聲波分子磁場(chǎng)第九頁，共68頁。信號(hào)來源區(qū)域圖像分辨率分析儀器靈敏度表面檢測(cè)表層檢測(cè)體相檢測(cè)微區(qū)檢測(cè)微米級(jí)納米級(jí)原子級(jí)體相檢出限低體相檢出限中體相檢出限高XPSAESSPMSIMSISSLEEDSEMEPAXRFRHEEDTEMXRDMSIRLRAAS

ICP-AES

EPAAESXPSSPMTEMFIMSEMAESFEMEPAXPSXRFAASICP-AESEPAXRFLRXRDIRMS常用分析測(cè)試技術(shù)及特性第十頁，共68頁。儀器的必需配置分析方法原理儀器結(jié)構(gòu)及發(fā)展重要實(shí)驗(yàn)技術(shù)聯(lián)用技術(shù)儀器基本配置分析儀器心臟基本定值保證變量（檢測(cè)）跟蹤第十一頁，共68頁。AAS：基于被測(cè)元素基態(tài)原子在蒸氣狀態(tài)對(duì)其原子共振輻射的吸收—定量研究原子受激吸收躍遷過程；IR：研究分子中原子的相對(duì)振動(dòng)—化學(xué)鍵的振動(dòng)，不同的化學(xué)鍵或官能團(tuán)，其振動(dòng)能級(jí)從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)所需的能量不同—吸收不同波長(zhǎng)的紅外光—不同波長(zhǎng)出現(xiàn)吸收峰；MS：通過對(duì)樣品離子的質(zhì)荷比分析來實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品進(jìn)行定性和定量分析；第十二頁，共68頁。XPS—光電子發(fā)射公式：Ek=hυ-Eb–φsXRD—X射線的衍射：2dSinθ=nλXRF—莫塞萊定律：λ=P（Z-σ）-2∝Z–2第十三頁，共68頁。X射線管探測(cè)器放大器記錄系統(tǒng)2θθ濾光片準(zhǔn)直器晶體試樣狹縫測(cè)角儀X射線粉晶衍射儀結(jié)構(gòu)框圖第十四頁，共68頁。第十五頁，共68頁。主要性能指標(biāo)：分辨率；靈敏度—檢出限；操作流程框圖：關(guān)鍵部件；儀器主要發(fā)展方向：主要指標(biāo)的發(fā)展；應(yīng)用的需要；第十六頁，共68頁。㈠試樣蒸發(fā)—原子化—激發(fā)電感耦合高頻等離子體電弧火焰火花直流等離子體微波誘導(dǎo)等離子體㈡分光衍射光柵棱鏡㈢光譜檢測(cè)固體檢測(cè)器照相干板光電倍增管原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)框圖第十七頁，共68頁。溶液試樣；多元素同時(shí)測(cè)定—計(jì)算數(shù)據(jù)+實(shí)驗(yàn)修正；測(cè)定不同濃度級(jí)元素—從痕量到常量；最能發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)的領(lǐng)域：地質(zhì)、環(huán)保、醫(yī)藥、臨床、農(nóng)業(yè)、食品；電感耦合等離子體第十八頁，共68頁。光電倍增管—直讀譜儀檢測(cè)光路多道固定狹縫式光路（經(jīng)典光源）：出射狹縫+光電倍增管→構(gòu)成一個(gè)波長(zhǎng)的固定通道；單道掃描式光路（ICP）：“通道移動(dòng)”—出射狹縫在光譜儀焦面上掃描（轉(zhuǎn)動(dòng)光柵）；安裝多個(gè)（可達(dá)70個(gè)）固定通道，接收多種元素的譜線第十九頁，共68頁。采用光柵分光―CCD檢測(cè)器系統(tǒng)，光線經(jīng)光柵色散后聚焦在探測(cè)單元的硅片表面，檢測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)計(jì)算機(jī)進(jìn)行快速高效處理得出分析結(jié)果；由軟件自動(dòng)選擇預(yù)測(cè)元素的譜線，增加不同的軟件可實(shí)現(xiàn)多種基體材料分析。探測(cè)單元—硅片CCSD光譜儀的光路示意圖第二十頁，共68頁。偏壓電源

樣品多道脈沖分析器放大器打印機(jī)譜線記錄儀CRT顯示用液氮冷卻的容器X射線場(chǎng)效應(yīng)晶體管前置放大器Si(Li)探測(cè)器入射粒子束能量色散譜儀原理方框圖第二十一頁，共68頁。離子源XPS/AES譜儀的基本結(jié)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)過程12345電子槍第二十二頁，共68頁。儀器靈敏度：信噪比—筒鏡分析器，分析時(shí)間；電子槍—Ip數(shù)量級(jí)，束斑直徑—AES好于SAM；譜線重疊；樣品污染；儀器分辨率：能量分辨率—CMA；空間分辨率—電子槍；厚度分辨率—Auger電子能量；第二十三頁，共68頁。定性分析：檢測(cè)特征量；分析依據(jù)；譜圖特點(diǎn)；定量分析：分析步驟；定量分析依據(jù)；標(biāo)準(zhǔn)樣品要求；微區(qū)分析：微區(qū)分析的實(shí)現(xiàn)方法；微區(qū)“體積”；深度分析：破壞、非破壞；深度“范圍”；第二十四頁，共68頁。第二十五頁，共68頁。制備標(biāo)準(zhǔn)溶液及試樣溶液：標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液；低標(biāo)準(zhǔn)液—高標(biāo)準(zhǔn)液；儀器分光系統(tǒng)校正：汞燈校正；標(biāo)準(zhǔn)液噴霧進(jìn)樣—預(yù)標(biāo)準(zhǔn)化；選擇分析線—用待測(cè)元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液和空白溶液在各波長(zhǎng)處進(jìn)行掃描,得到這些元素在這些波長(zhǎng)處的掃描輪廓圖，計(jì)算機(jī)貯存這些圖譜，并可將它們同時(shí)顯示。根據(jù)譜線及背景的輪廓和強(qiáng)度值，選擇合適的分析線、設(shè)置背景校正位置。校準(zhǔn)曲線繪制：根據(jù)系列標(biāo)準(zhǔn)溶液數(shù)據(jù)作出各標(biāo)準(zhǔn)的校準(zhǔn)曲線；試樣溶液噴霧進(jìn)樣：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線，求出樣品中各元素濃度；測(cè)量范圍；回收實(shí)驗(yàn)：考查測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性—在樣品中加入標(biāo)準(zhǔn)溶液,按上述方法及條件對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定，第二十六頁，共68頁。第二十七頁，共68頁。第二十八頁，共68頁。XPS+AES+SIMS+ISS+LEED+RHEEDAFM+STMSEM+TEM+EPMAXRF/IR/LR+OMGC/LC/CE+IRGC/LC/CE+MSIR+MSLR+IR為什麼聯(lián)用儀器共用組件及接口強(qiáng)強(qiáng)結(jié)合/互補(bǔ)組合后優(yōu)勢(shì)分析領(lǐng)域第二十九頁，共68頁。第三十頁，共68頁。分析及測(cè)試性能評(píng)價(jià)—“縱向比較”：顯微分析；表面分析；組分分析；技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r及前景評(píng)價(jià)—“應(yīng)用比較”：微樣分析；微區(qū)分析；多元化分析（聯(lián)用、在線、遙測(cè)技術(shù)）；分析結(jié)果保障體系—“質(zhì)量保證”：國家標(biāo)準(zhǔn)；行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；定性分析準(zhǔn)確度；定量分析精度；第三十一頁，共68頁。圖像分辯能力：信號(hào)來源區(qū)域、放大倍數(shù)、分辨率；成像原理：圖像獲得方法、變倍操作、分析尺度范圍；圖像分析方法：圖像分類、襯度原理、圖像與實(shí)空間對(duì)應(yīng)；特殊功能：晶體結(jié)構(gòu)分析；三維空間定量；化學(xué)元素微區(qū)分析功能；加工工具；第三十二頁，共68頁。第三十三頁，共68頁。第三十四頁，共68頁。第三十五頁，共68頁。第三十六頁，共68頁。第三十七頁，共68頁。檢出限：表面靈敏度；體相靈敏度；分析空間：橫向分辨率；縱向分辨率；分析基本原理：檢測(cè)的物理量；定性、定量分析依據(jù)；圖譜解析方法：縱坐標(biāo)、橫坐標(biāo)、峰值物理意義；試樣要求及適應(yīng)領(lǐng)域：試樣狀態(tài)；要求；制備方法；標(biāo)準(zhǔn)樣品；第三十八頁，共68頁。固體表面（層）XRFEPMASIMSXPSAESISSTXRFH離子＜H電子＜HX光子第三十九頁，共68頁。俄歇電子能譜X射線光電子能譜離子散射譜次級(jí)離子質(zhì)譜電子探針全反射X射線熒光光譜表面元素組成表面元素化學(xué)態(tài)元素在表面的橫向分布元素在表層的縱向分布表面化合物及分子結(jié)構(gòu)檢測(cè)全部元素第四十頁，共68頁。微區(qū)分析技術(shù)主要發(fā)展途徑：激發(fā)源的精確控制—電子束掃描、控制光闌；DXRF＞DXPS＞DEPMA＞DAES（SAM）；微樣分析技術(shù)主要發(fā)展途徑：全反射技術(shù)、表面增強(qiáng)技術(shù)；痕量及超痕量分析—IR、TXRF、RAMAN；第四十一頁，共68頁。第四十二頁，共68頁。第四十三頁，共68頁。第四十四頁，共68頁。

線分析の條件設(shè)定第四十五頁，共68頁。第四十六頁，共68頁。第四十七頁，共68頁。毛細(xì)管技術(shù)：微量樣品及對(duì)空氣敏感的樣品→將其置于直徑為0.3mm等尺寸的玻璃毛細(xì)管中。當(dāng)高強(qiáng)度的X光束照射到毛細(xì)管樣品上時(shí)，相對(duì)于常規(guī)的平板狀樣品來說，隨毛細(xì)管自轉(zhuǎn)的樣品的所有的晶粒均貢獻(xiàn)衍射信息。微區(qū)分析技術(shù)：探測(cè)小到50微米的微小區(qū)域的衍射信息；全反射準(zhǔn)直器及最小準(zhǔn)直器技術(shù)；用XYZ三軸自動(dòng)樣品平臺(tái)和激光/視頻對(duì)光系統(tǒng)使樣品對(duì)光及定位非常簡(jiǎn)單二維探測(cè)器技術(shù)；X射線衍射強(qiáng)度極低→一般僅有少數(shù)幾個(gè)晶粒對(duì)散射有貢獻(xiàn)—得拜環(huán)不連貫；二維探測(cè)器可探測(cè)到不均勻衍射斑或整個(gè)得拜環(huán)，沿得拜環(huán)對(duì)強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行積分可有效地修正這些因素的影響，獲得精確的衍射圖象，從而為進(jìn)一步的分析提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)；第四十八頁，共68頁。第四十九頁，共68頁。第五十頁，共68頁。

第五十一頁，共68頁。第五十二頁，共68頁。FT-IRSamplingAccessoriesSpecularReflectanceDetectorSample第五十三頁，共68頁。FT-IRSamplingAccessoriesATR

(AttenuatedTotallyReflectance)SampleSampleDetectorCrystalMIR:MultipleInternalReflectance(多重內(nèi)反射）第五十四頁，共68頁。FT-IRSamplingAccessoriesATRLiquidCellSampleSampleDetectorCuboidCrystalPerfectforaqueoussolution第五十五頁，共68頁。FT-IRSamplingAccessoriesDiffuseReflectanceDetectorPowdersamplewithKBr第五十六頁，共68頁。單色儀氨激光器激發(fā)光纖收集光纖光電倍增管聚光系統(tǒng)SERS探頭現(xiàn)場(chǎng)SERS—光纖

纖維傳感系統(tǒng)示意第五十七頁，共68頁。同步輻射源技術(shù):SR光源強(qiáng)度提高幾個(gè)數(shù)量級(jí)、波長(zhǎng)可以連續(xù)調(diào)節(jié)→痕量元素分析和微探針分析；高能量分辨率超導(dǎo)檢出器：3eV能量分辨率微熱量計(jì)→由超導(dǎo)溫度計(jì)構(gòu)成的微熱量計(jì)可將X射線的能量轉(zhuǎn)化為熱，通過測(cè)量檢出器的溫度可以確定光子的能量，從而進(jìn)行能量分布測(cè)量；NIST已研制出能量分辨率為3～4eV的微熱量計(jì)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了目前用于能量色散的半導(dǎo)體探測(cè)器。通過進(jìn)一步研究，微熱量計(jì)的能量分辨率可望達(dá)到0.5～1eV—美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院(NIST)；微探針技術(shù)：1997年美國發(fā)往火星的探索者號(hào)宇宙飛船上，裝載了一臺(tái)輕便的α質(zhì)子X射線光譜儀，該儀器僅重570g，采用244Cm為α和質(zhì)子輻射激發(fā)源以及Si-PIN檢出器。利用該儀器分析了火星上的土壤和巖石樣品，結(jié)果表明火星表面的組成與地球地殼的平均組成很接近。第五十八頁，共68頁。靈敏度高：檢出限低至10-9～10-12

g；樣品用量少：測(cè)量w為10-6水平的元素，取微升級(jí)或微克級(jí)樣品量即可；定量分析很簡(jiǎn)單：加入單個(gè)內(nèi)標(biāo)元素就可對(duì)所有共存元素進(jìn)行定量測(cè)定；無基體效應(yīng)：用樣品量極少(μg,μL量級(jí))，可消除基體增強(qiáng)和減弱效應(yīng)。溶液樣品制樣簡(jiǎn)單：定量吸取微升級(jí)溶液滴于反射體上烘干；TXRF也是對(duì)半導(dǎo)體硅片表面雜質(zhì)進(jìn)行非破壞分析的理想技術(shù)；第五十九頁，共68頁。數(shù)據(jù)來源空間儀器分辨率儀器檢出限對(duì)樣品的要求樣品用量檢測(cè)誤差第六十頁，共68頁。第六十一頁，共68頁。第六十二頁，共68頁。砷：指甲、毛發(fā)為體內(nèi)砷的貯留和排泄器官—根據(jù)人平均量對(duì)比，診斷砷中毒；適合慢性中毒分析—環(huán)境污染、長(zhǎng)期投毒、化學(xué)藥品中毒；汞：頭發(fā)汞的濃度常作為測(cè)定環(huán)境污染程度的有效指標(biāo)；頭發(fā)具有排泄功能，排出的汞隨頭發(fā)的生長(zhǎng)而保存—判斷體內(nèi)攝取的時(shí)間進(jìn)程；鉛：毛發(fā)的鉛含量是推測(cè)接觸鉛的量和身體負(fù)荷量的簡(jiǎn)易、方便的指標(biāo)；第六十三頁，共68頁。中國人