实验室常用光谱仪及其它们各自的原理
实验室化学分析仪器原理大全
1、红外吸收光谱原理红外吸收光谱：由分子的振动和转动能级跃迁产生的连续吸收光谱称为红外吸收光谱，是一种分子吸收光谱。
原理：用一定频率的红外光聚焦照射被分析的样品时，如果分子中某个基团的振动频率与照射红外线频率相同便会产生共振，从而吸收一定频率的红外线，把分子吸收红外线的这种情况用仪器记录下来，便能得到全面反映样品成分特征的光谱，进而推测化合物的类型和结构。
2、分光光度法原理分光光度法是根据物质对不同波长单色光的吸收程度不同而对物质进行定性和定量分析的方法。
分光光度法的定量依据是朗伯比尔定律。
朗伯比尔定律：A=kbcA——吸光度；K——比例常数；b——光径长度；c——吸光物质浓度；朗伯比尔定律的物理含义是：当一束平行的单色光，通过稀的、均匀的吸光物质溶液时，溶液的吸光度与吸光物质浓度及光径长度乘积成正比。
3、冷原子测汞仪原理金属元素汞，在常温下很容易气化，并有较高的蒸汽压和不易被氧化的特点，而无需用火焰进行热解离。
在载气的带动下，元素蒸汽被导入石英吸管中，此时高压汞灯发出的汞的特征谱线253.7nm穿过石英吸收管，其中的汞原子吸收此特征谱线后，使谱线强度减弱，减弱程度与汞原子蒸汽中汞的数量成正比。
4、TOC仪原理试样连同净化空气分别导入高温燃烧管和低温反应管中，经高温燃烧管的水样受高温催化氧化，使有机化合物和无机碳酸盐均转化为二氧化碳经低温反应管的水样受酸化使无机碳酸盐分解成二氧化碳，其所生成的二氧化碳依次引入非色散红外检测器。
由于一定波长的红外线可被二氧化碳选择吸收，在一定浓度范围内二氧化碳对红外线吸收的强度与二氧化碳的浓度成正比，从而对水样总碳和无机碳进行定量测定。
5、色谱原理实现色谱分离的先决条件是必须具备固定相和流动相，色谱分离能够实现的内因是由或分于固定相与被分离的各组分发生的吸附（配）作用的差别。
由于流动相的不间断流动，使被分离的组分与固定相发生反复多次（达几百次、几千次）的吸附（或溶解）、解吸或（挥发）过程，这样就使那些同一固定相上吸附（或分配）系数只有微小差别的组分，在固定相上的移动速度产生了很大的差别，从而达到了各个组分的完全分离。
光谱仪的工作原理
光谱仪的工作原理光谱仪是一种用于分析光的仪器，它能够将光按照不同波长进行分离和测量，从而得到光的光谱信息。
光谱仪的工作原理主要基于光的色散和检测技术。
一、光的色散原理光的色散是指光在介质中传播时，不同波长的光由于折射率的不同而偏离原来的方向。
光谱仪利用光的色散原理将光分离成不同波长的光，然后对这些光进行测量和分析。
1. 折射光栅光谱仪中常用的色散元件是折射光栅。
折射光栅是一种具有规则刻线的光学元件，当入射光通过折射光栅时，不同波长的光会按照不同的角度进行偏折，从而实现光的分离。
2. 棱镜除了折射光栅，光谱仪中还可以使用棱镜来实现光的色散。
棱镜通过折射和反射的作用，将光按照不同波长进行分离。
二、光的检测原理光谱仪在分离光后，需要对不同波长的光进行测量和分析。
光的检测原理主要有光电效应、光敏元件和光电二极管等。
1. 光电效应光电效应是指光照射到物质表面时，会产生电子的现象。
光谱仪中常用的光电效应是光电发射效应，即当光照射到光敏元件上时，光子能量被吸收后会使光敏元件中的电子跃迁到导带中，产生电流信号。
2. 光敏元件光敏元件是一种能够将光信号转化为电信号的器件。
常用的光敏元件有光电二极管、光电倍增管和光电导电池等。
光敏元件可以根据光的波长和强度产生相应的电信号。
三、光谱仪的工作流程光谱仪的工作流程主要包括光的输入、光的分离、光的检测和数据处理等步骤。
1. 光的输入光谱仪的输入端通常连接光源，可以是白光源、激光器或者光纤等。
光源会发出一定波长范围内的光，作为光谱仪的输入信号。
2. 光的分离光谱仪通过色散元件（如折射光栅或者棱镜）将输入的光分离成不同波长的光。
分离后的光会形成一个光谱，包含了不同波长的光信号。
3. 光的检测分离后的光信号会被光敏元件接收并转化为电信号。
光敏元件将不同波长的光信号转化为相应的电流信号或者电压信号。
4. 数据处理光谱仪会将光敏元件产生的电信号转化为数字信号，并通过数据处理系统进行处理和分析。
化学实验中的常见光谱分析方法
化学实验中的常见光谱分析方法光谱分析是化学实验中常用的一种分析方法，通过不同物质吸收或发射特定波长的电磁辐射来分析物质的组成和性质。
在化学实验室中，常见的光谱分析方法包括紫外-可见吸收光谱、红外光谱、质谱以及核磁共振等。
本文将详细介绍这些常见的光谱分析方法及其应用。
一、紫外-可见吸收光谱紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）是一种常用的分子光谱分析方法，通过测量物质在紫外-可见光区域的吸收特性，可以推断物质的分子结构和浓度。
在紫外-可见光谱实验中，常用的仪器是分光光度计。
该仪器可以测量物质溶液对不同波长光线吸收的程度，从而得到吸收光谱图。
通过对比标准物质的吸收光谱，可以确定待测物质的浓度。
紫外-可见光谱广泛应用于有机化合物的分析，如药物检测、环境监测等。
在药物领域，紫外-可见光谱可以用于测定药物的纯度以及药物在体内的代谢率。
在环境监测中，紫外-可见光谱可以检测水中有机物的浓度，监测水质污染状况。
二、红外光谱红外光谱是一种分析物质结构和功能的常见方法，通过测量物质与红外辐射的相互作用来分析物质的化学特性。
红外光谱仪是红外光谱实验中使用的仪器，它可以测量物质在不同波长的红外辐射下的吸收情况。
红外光谱广泛应用于有机分子的结构确定和功能分析。
通过红外光谱，可以确定有机化合物中的官能团、化学键类型以及分子的组成。
在药物研究中，红外光谱常被用于药物质量控制和表征。
通过对比标准物质的红外光谱，可以鉴定未知药物的成分。
三、质谱质谱是一种通过分析化学物质的离子质量与荷质比（m/z）的比例来确定其分子结构和分子量的方法。
质谱仪是质谱分析中使用的仪器，它可以将化学物质转化为离子，并测量不同离子质荷比的强度。
通过质谱仪得到的质谱图，可以确定化合物的分子式和分子结构。
质谱广泛应用于有机化学和生物分析等领域。
在有机化学中，质谱可以用于鉴定化合物的结构和确定分子量。
在生物分析中，质谱可以用于鉴定蛋白质的氨基酸序列和脂肪酸的结构。
光谱仪的工作原理
光谱仪的工作原理引言概述：光谱仪是一种用于分析物质成分和结构的仪器，通过测量物质吸收、发射或散射光线的特性来获取信息。
光谱仪在化学、生物、物理等领域有着广泛的应用，其工作原理是基于光的波长和能量与物质相互作用的特性。
一、光谱仪的基本组成1.1 光源：光谱仪使用不同类型的光源，如白炽灯、氘灯、钨灯等，产生不同波长范围的光。
1.2 入射光路：入射光路包括准直器、光栅或棱镜等光学元件，用于使入射光线准直并选择特定波长的光。
1.3 探测器：探测器是光谱仪的核心部件，用于测量样品吸收、发射或散射光的强度，并将其转换为电信号。
二、光谱仪的工作原理2.1 吸收光谱：在吸收光谱测量中，样品吸收特定波长的光，使得入射光的强度减弱，根据吸收光强度的变化可以推断样品的成分和浓度。
2.2 发射光谱：在发射光谱测量中，样品受到激发后发射特定波长的光，通过测量发射光的强度可以得到样品的元素组成和浓度。
2.3 散射光谱：在散射光谱测量中，样品散射入射光，根据散射光的特性可以分析样品的形态、大小和结构。
三、光谱仪的工作模式3.1 可见光谱仪：可见光谱仪适用于分析可见光范围内的样品，常用于颜色测量、溶液浓度测量等。
3.2 紫外-可见光谱仪：紫外-可见光谱仪可测量紫外到可见光范围内的样品，广泛用于分析有机物和生物分子。
3.3 红外光谱仪：红外光谱仪用于测量样品在红外波段的吸收特性，可用于有机物、聚合物等的分析。
四、光谱仪的应用领域4.1 化学分析：光谱仪在化学分析中有着广泛的应用，可以用于分析物质的成分、结构和浓度。
4.2 生物医学：光谱仪可用于生物医学领域，如蛋白质结构研究、药物分析等。
4.3 环境监测：光谱仪可用于环境监测，如大气污染物、水质分析等。
五、光谱仪的发展趋势5.1 远程控制：光谱仪趋向于实现远程控制和自动化操作，提高测量效率和准确性。
5.2 多功能化：光谱仪将向多功能化发展，具备多种测量模式和分析功能。
5.3 微型化：光谱仪将朝着微型化和便携化的方向发展，以适应不同场合的使用需求。
各种光谱仪及原理
各种光谱仪及原理
光谱仪技术是利用光谱分析仪器，把物质特征的光谱特征参量和质量
尺度量表转变成电信号而实现物质特征的定量分析。
它是利用光谱学原理，用光谱学各种仪器，完成各种物质或混合物中各种化合物的特征构成、含
量的定量检测，以及其他的检测分析，以达到鉴定的目的。
它是物理、化学、生物和其他科学技术检测分析的重要技术工具。
光谱仪一般包括可见光谱仪、紫外光谱仪、红外光谱仪、X射线光谱仪、及一般性的光谱仪等类别。
一、可见光谱仪：
可见光谱仪一般以溶液、粉末等为样品，用电子灯作光源，用光滤仪
进行光谱分解，用光度计测量它的光谱分析结果，鉴定其成分及其含量，
可见光谱仪以可见光波段0.4μm，2.0μm的特征参量，主要用于配料，
反应及溶液等的定量分析。
二、紫外光谱仪：
紫外光谱仪也叫紫外吸收光谱仪，以固体、液态或气相样品用紫外激
发源进行激发，通过光谱滤仪进行光谱分析，用吸收仪进行光谱分析，用
仪器仪表定量分析。
光谱仪用于测量传统的液态、固体、气态样品的分子吸收特征，检测
定性定量分析环境样品、医药分子、石油原料以及分子的其它组成谱构成，检测药物的纯度及组成，也可用于水的污染检测。
光谱仪的原理及应用方法
光谱仪的原理及应用方法前言光谱仪是一种用于测量光谱的仪器，能够将光的不同波长分离并进行分析。
光谱仪在许多领域都有广泛的应用，包括物理学、化学、天文学等等。
本文将介绍光谱仪的原理和几种常用的应用方法。
一、光谱仪的原理1.1 光的分光现象光在通过一个透明介质时会产生折射，同时不同波长的光波会以不同的角度折射。
这种现象被称为分光现象。
1.2 光谱仪的构成光谱仪一般由入射口、色散装置、检测器和数据处理单元组成。
入射口接收光信号，并将其导入色散装置。
色散装置将光按照其波长进行分散，并通过检测器将分散后的光信号转化为电信号。
检测器可以是光电二极管、光电倍增管等，用于测量光强。
数据处理单元负责对测量结果进行处理和分析。
1.3 光谱仪的工作原理光谱仪的工作原理可以简单概括为以下几个步骤： 1. 光信号进入入射口； 2.入射口导入光谱仪，并通过色散装置进行分散； 3. 分散后的光信号被检测器转化为电信号，并通过数据处理单元进行处理和分析。
二、光谱仪的应用方法光谱仪在许多领域都有着广泛的应用。
以下是几种常用的应用方法，以供参考。
2.1 分析物质的成分光谱仪可以通过分析物质的吸收光谱来确定其中的成分。
不同物质对光的吸收有着不同的特点，通过比对标准样品的吸收光谱和待测样品的吸收光谱，可以确定样品中的成分。
2.2 检测物质的浓度光谱仪可以利用比对标准曲线的方法来检测物质的浓度。
通过测量待测样品的吸收光谱并与已知浓度的标准样品进行比对，可以得到待测样品的浓度。
2.3 研究物质的光谱特性对于某些物质，其吸收、发射或散射特性与其结构、成分、状态等有关。
光谱仪可以测量物质的光谱特性，并通过分析来研究物质的结构、性质等。
2.4 进行光谱成像通过将光谱仪与成像设备结合使用，可以实现光谱成像。
这种方法可以在不同空间位置获得物质的光谱信息，用于分析和研究。
2.5 光谱传感器光谱仪还可以通过设计成光谱传感器的形式，用于检测光源、环境光等。
光谱仪的分类及原理
光谱仪是一种用于测量光的波长和强度的仪器。
它可以分为不同的类型，每种类型都有其独特的原理和应用。
以下是一些常见的光谱仪分类及其原理：
1.棱镜光谱仪：棱镜光谱仪是一种古老的光谱仪，它利用棱镜的色
散作用将不同波长的光分开。
它的原理是基于不同波长的光在棱镜中的折射率不同，因此在通过棱镜时会被分散到不同的角度。
通过测量分散光线的角度，可以确定光的波长。
棱镜光谱仪通常用于定性分析，但精度和分辨率相对较低。
2.衍射光栅光谱仪：衍射光栅光谱仪利用衍射光栅的衍射作用将不
同波长的光分开。
它的原理是基于光的衍射现象，即当光通过光栅时，会被衍射到不同的角度，从而被分开。
衍射光栅光谱仪的分辨率和精度较高，适用于定量分析。
3.干涉光谱仪：干涉光谱仪利用干涉现象将不同波长的光分开。
它
的原理是基于光的干涉现象，即当两束相同频率的光束相遇时，会产生干涉现象，形成明暗相间的干涉条纹。
通过测量干涉条纹的位置和强度，可以确定光的波长和强度。
干涉光谱仪的分辨率和精度非常高，但通常需要使用激光源和高级检测设备。
4.傅里叶变换光谱仪：傅里叶变换光谱仪是一种新型的光谱仪，它
利用傅里叶变换算法将光谱信息从空间域转换到频率域。
它的原理是基于光的波动性，即光可以被看作是一种电磁波，具有频率和波长。
通过测量光的频率或波长，可以确定光的性质。
傅里叶变换光谱仪具有极高的分辨率和精度，适用于痕量分析和高精度
测量。
光谱仪的简介及原理光谱仪工作原理
光谱仪的简介及原理光谱仪工作原理光谱仪原理是将复色光分别成光谱的光学仪器，紧要由棱晶或衍射光栅等构成。
用户使用光谱仪时首先需要把握的学问就是光谱仪原理，今日我就来实在介绍一下，希望可以帮忙到大家。
光谱仪概述:光谱仪以光电倍增管等光探测器测量谱线不同波长位置强度的装置。
其构造由一个入射狭缝，一个色散系统，一个成像系统和一个或多个出射狭缝构成。
以色散元件将辐射源的电磁辐射分别出所需要的波长或波长区域，并在选定的波长上（或扫描某一波段）进行强度测定。
分为单色仪和多色仪两种。
光谱仪原理:依据现代光谱仪器的工作原理，光谱仪可以分为两大类：经典光谱仪和新型光谱仪.经典光谱仪器是建立在空间色散原理上的仪器；新型光谱仪器是建立在调制原理上的仪器.经典光谱仪器都是狭缝光谱仪器.调制光谱仪是非空间分光的，它接受圆孔进光.依据色散组件的分光原理，光谱仪器可分为：棱镜光谱仪，衍射光栅光谱仪和干涉光谱仪.光学多道分析仪OMA(OpticalMulti一ChannelAnalyzer)是近十几年显现的接受光子探测器(CCD)和计算机掌控的新型光谱分析仪器，它集信息采集，处理,存储诸功能于一体.由于OMA 不再使用感光乳胶，避开和省去了暗室处理以及之后的一系列繁琐处理,测量工作，使传统的光谱技术发生了根本的更改，大大改善了工作条件，提高了工作效率；使用OMA分析光谱，测量精准快速,便利，且灵敏度高，响应时间快，光谱辨别率高，测量结果可立刻从显示屏上读出或由打印机,绘图仪输出。
它己被广泛使用于几乎全部的光谱测量，分析及讨论工作中，特别适应于对微弱信号，瞬变信号的检测.直读光谱仪的优势及局限性直读光谱仪(又叫光电直读光谱仪、火花直读光谱仪)1、直读光谱仪优势(I)直读光光谱仪从诞生到进展原自于钢铁生产企业要求炉前快速分析，具有60余年的历史。
(2)直读光谱仪是金属材料的设备。
具分析制样简单，只需简单物理加工。
分析速度快，一分钟可以给出所需检测元素的全部信息，分析精度高。
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实验室常用光谱仪及其它们各自的原理
光谱仪，又称分光仪。
以光电倍增管等光探测器在不同波长位置，测量谱线强度的装置。
其构造由一个入射狭缝，一个色散系统，一个成像系统和一个或多个出射狭缝组成。
以色散元件将辐射源的电磁辐射分离出所需要的波长或波长区域，并在选定的波长上(或扫描某一波段)进行强度测定。
分为单色仪和多色仪两种。
下面就介绍几种实验室常用的光谱仪的工作原理，它们分别是：荧光直读光谱仪、红外光谱仪、直读光谱仪、成像光谱仪。
荧光直读光谱仪的原理：
当能量高于原子内层电子结合能的高能X射线与原子发生碰撞时,驱逐一个内层电子而出现一个空穴,使整个原子体系处于不稳定的激发态,激发态原子寿命约为(10)-12-(10)-14s,然后自发地由能量高的状态
跃迁到能量低的状态.这个过程称为发射过程.发射过程既可以是非辐射跃迁,也可以是辐射跃迁.
当较外层的电子跃迁到空穴时,所释放的能量随即在原子内部被吸收而逐出较外层的另一个次级光电子,此称为俄歇效应,亦称次级光电效应或无辐射效应,所逐出的次级光电子称为俄歇电子.它的能量是特征的,与入射辐射的能量无关.当较外层的电子跃入内层空穴所释放的能量不在原子内被吸收,而是以辐射形式放出,便产生X 射线荧光,其能量等于两能级之间的能量差.因此,X射线荧光的能量或波长是特征性的,与元素有一一对应的关系.
K层电子被逐出后,其空穴可以被外层中任一电子所填充,ad4yjmk从而可产生一系列的谱线,称为K系谱线:
由L层跃迁到K层辐射的X射线叫Kα射线,由M层跃迁到K层辐射的X射线叫Kβ射线同样,L层电子被逐出可以产生L系辐射.如果入射的X 射线使某元素的K层电子激发成光电子后L层电子跃迁到K层,此时就有能量ΔE释放出来,且ΔE=EK-EL,这个能量是以X射线形式释放,产生的就是Kα 射线,同样还可以产生Kβ射线,L系射线等.
莫斯莱(H.G.Moseley) 发现,荧光X射线的波长λ与元素的原子序数Z有关,其数学关系如下:
λ=K(Z-s)-2 这就是莫斯莱定律,式中K和S是常数,因此,只要测出荧光X射线的波长,就可以知道元素的种类,这就是荧光X射线定性分析的基础.此外,荧光X射线的强度与相应元素的含量有一定的关系,据此,可以进行元素定量分析.
红外光谱仪的原理：
红外光谱与分子的结构密切相关，是研究表征分子结构的一种有效手段，与其它方法相比较，红外光谱由于对样品没有任何限制，它是公认的一种重要分析工具。
在分子构型和构象研究、化学化工、物理、能源、材料、天文、气象、遥感、环境、地质、生物、医学、药物、农业、食品、法庭鉴定和工业过程控制等多方面的分析测定中都有十分广泛的应用。
红外光谱可以研究分子的结构和化学键，如力常数的测定和分子对称性等，利用红外光谱方法可测定分子的键长和键角，并由此推测分子的立体构型。
根据所得的力常数可推知化学键的强弱，由简正频率计算热力学函数等。
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，因此许多有机官能团例如甲基、亚甲基、羰基，氰基，羟基，胺基等等在红外光谱中都有特征吸收，通过红外光谱测定，人们就可以判定未知样品中存在哪些有机官能团，这为最终确定未知物的化学结构奠定了基础。
由于分子内和分子间相互作用，有机官能团的特征频率会由于官能团所处的化学环境不同而发生微细变化，这为研究表征分子内、分子间相互作用创造了条件。
分子在低波数区的许多简正振动往往涉及分子中全部原子，不同的分子的振动方式彼此不同，这使得红外光谱具有像指纹一样高度的特征性，称为指纹区。
利用这一特点，人们采集了成千上万种已知化合物的红外光谱，并把它们存入计算机中，编成红外光谱标准谱图库。
人们只需把测得未知物的红外光谱与标准库中的光谱进行比对，就可以迅速判定未知化合物的成份。
当代红外光谱技术的发展已使红外光谱的意义远远超越了对样品进行简单的常规测试并从而推断化合物的组成的阶段。
红外光谱仪与其它多种测试手段联用衍生出许多新的分子光谱领域，例如，色谱技术与红外光谱仪联合为深化认识复杂的混合物体系中各种组份的化学结构创造了机会;把红外光谱仪与显微镜方法结合起来，形成红外成像技术，用于研究非均相体系的形态结构，由于红外光谱能利用其特征谱带有效地区分不同化合物，这使得该方法具有其它方法难以匹敌的化学反差。
直读光谱仪的原理：
直读光谱仪采用原子发射光谱学的分析原理，样品经过电弧或火花放电激发成原子蒸汽，蒸汽中原子或离子被激发后产生发射光谱，发射光谱经光导纤维进入光谱仪分光室色散成各光谱波段，根据每个元素发射波长范围，通过光电管测量每个元素的最佳谱线，每种元素发射光谱谱线强度正比于样品中该元素含量，通过内部预制校正曲线可以测定含量，直接以百分比浓度显示。
其实大家不用跟一个名词叫劲，直读光谱仪它的正规名字叫原子发射光谱仪，管他叫直读的原因是相对于摄谱仪和早期的发射光谱仪而言，由于在70年代以前还没有计算机采用，所有的光电转换出来的电流信号都用数码管读数，然后在对数转换纸上绘出曲线并求出含量值，计算机技术在光谱仪应用后，所有的数据处理全部由计算机完成，可以直接换算出含量，所以比较形象的管它叫直接可以读出结果，简称就叫直读了，在国外没有这个概念。
直读光谱仪是火花光谱，奥秋仪器推荐主要用于分析块状或条状金属样品，ICP用液体进样，使用范围很广，分光装置也差别很大.
直读光谱仪只要平时清理维护的好，曲线做的没什么问题，用起来很方便的，做一个样很快的，磨好样后在上面一激发就出结果了。
ICP-AES做一次应该挺慢，他们区别应该就是制样进样方式不同，原理都差不多，直读用的是发射光谱，ICP是吸收光谱。
成像光谱仪：
成像光谱就是在特定光谱域以高光谱分辨率同时获得连续的地物光谱图像，这使得遥感应用可以在光谱维上进行空间展开，定量分析地球表层生物物理化学过程与参数。