光谱分析用样品在光谱仪器分析中的作用
仪器分析-光谱分析法概论(第十章)
三个主要过程：（1）能源提供能量；（2）能量与被测物
质相互作用；（3）产生被检测信号。
第一节
电磁辐射及其物质的相互作用
一、电磁辐射和电磁波谱
1. 波动性（干涉、衍射、反射和折射） 用波长(nm)、波数(cm-1)和频率(Hz)表示。 =c/ = 1 / = /c
波长是在波的传播路线上具有相同振动相位的相邻两点间的线性距
光学分析法光谱分析法非光谱分析法原子光谱分析法分子光谱分析法原子吸收光谱原子发射光谱原子荧光光谱x射线荧光光谱折射法圆二色性法x射线衍射法干涉法旋光法紫外光谱法红外光谱法分子荧光光谱法分子磷光光谱法核磁共振波谱法光谱分析法吸收光谱法发射光谱法原子光谱法分子光谱法原子发射原子吸收原子荧光x射线荧光原子吸收紫外可见红外可见核磁共振紫外可见红外可见分子荧光分子磷光核磁共振化学发光原子发射原子荧光分子荧光分子磷光x射线荧光化学发光第三节光谱分析仪器光学分析法三个基本过程
原 子 发 射
原 子 吸 收
原 子 荧 光
X 射 线 荧 光
紫 外 可 见
红 外 可 见
分 子 荧 光
分 子 磷 光
核 磁 共 振
化 学 发 光
原子光谱法 光谱分析法 吸收光谱法 原 子 吸 收 紫 外 可 见 红 外 可 见 核 磁 共 振
分子光谱法
发射光谱法
原 子 发 射
原 子 荧 光
分 子 荧 光
离；波数是每厘米长度中波的数目； 频率是每秒内的波动次数。
※ 频率与波长成反比, 即波长越长, 频率越低, 波数越小
2. 微粒性（光电效应、光的吸收和发射） 用每个光子具有的能量E作为表征。 E = h =h c / = h c h (普朗克常数) ， h=6.6262×10-34J•s ※ 光量子的能量(E)与波长成反比, 而与频率（或波数） 成正比.
红外光谱分析实验中的样品制备与测量技巧
红外光谱分析实验中的样品制备与测量技巧红外光谱是一种广泛使用的分析技术，可以用于研究物质的结构和化学成分。
在进行红外光谱分析时，样品制备和测量技巧是非常重要的环节。
本文将探讨红外光谱分析实验中的样品制备和测量技巧，并提供一些建议和注意事项。
一、样品制备技巧1.样品选择在进行红外光谱分析前，首先需要选择合适的样品。
对于固体样品，可以将其粉碎成细粉或制备成透明的薄片。
对于液体样品，可以直接使用或将其溶解在适当的溶剂中。
对于气体样品，可以使用适当的气体容器进行采集和存储。
2.样品处理有时，样品可能包含大量杂质或干扰物，这会影响红外光谱的测量结果。
因此，在进行红外光谱分析前，通常需要对样品进行处理。
例如，可以通过萃取、净化、稀释等方法来去除杂质或干扰物。
此外，还可以通过调整样品的pH值或控制温度来提高红外光谱的准确性。
3.样品制备对于固体样品，可以使用几种方法进行制备。
一种常用的方法是将样品与适量的幅术级KBr混合，并加压制备成透明的片状样品。
这种方法适用于大多数固体物质。
对于液体样品，可以利用透明的红外吸收盘或压敏盘将其制备成薄膜。
此外，还可以使用气体流通或薄层法制备特定类型的样品。
二、测量技巧1. 样品容器在进行红外光谱分析时，选择合适的样品容器非常重要。
透明度好且具有平坦表面的容器是理想的选择，因为它们能够提供准确且重现性好的光谱结果。
常用的样品容器有红外吸收盘、红外气体电池和红外液体盘等。
根据样品性质和所需的测量模式选择适当的样品容器。
2. 光谱采集条件在进行红外光谱测量时，应注意采集条件。
选择恰当的光学路径长度和光谱范围能够提高测量的准确性和灵敏度。
此外，还应调整红外光源的强度和光谱仪的分辨率，并消除光源和样品之间的任何漂移或干扰。
3. 测量环境在进行红外光谱测量时，测量环境也需要注意。
最好将测量仪器放置在无尘、低挥发性和恒温的环境中，以防止干扰和误差的产生。
避免触碰样品或样品容器，因为这可能会引入外界污染。
仪器分析习题答案-光谱分析部分讲解
仪器分析部分作业题参考答案第一章绪论1-21、主要区别：（1）化学分析是利用物质的化学性质进行分析；仪器分析是利用物质的物理或物理化学性质进行分析；（2）化学分析不需要特殊的仪器设备；仪器分析需要特殊的仪器设备；（3）化学分析只能用于组分的定量或定性分析；仪器分析还能用于组分的结构分析；（3）化学分析灵敏度低、选择性差，但测量准确度高，适合于常量组分分析；仪器分析灵敏度高、选择性好，但测量准确度稍差，适合于微量、痕量及超痕量组分的分析。
2、共同点：都是进行组分测量的手段，是分析化学的组成部分。
1-5分析仪器与仪器分析的区别：分析仪器是实现仪器分析的一种技术设备，是一种装置；仪器分析是利用仪器设备进行组分分析的一种技术手段。
分析仪器与仪器分析的联系：仪器分析需要分析仪器才能达到量测的目的，分析仪器是仪器分析的工具。
仪器分析与分析仪器的发展相互促进。
1-7因为仪器分析直接测量的是物质的各种物理信号而不是其浓度或质量数，而信号与浓度或质量数之间只有在一定的范围内才某种确定的关系，且这种关系还受仪器、方法及样品基体等的影响。
因此要进行组分的定量分析，并消除仪器、方法及样品基体等对测量的影响，必须首先建立特定测量条件下信号与浓度或质量数之间的关系，即进行定量分析校正。
第二章光谱分析法导论2-1光谱仪的一般组成包括：光源、单色器、样品引入系统、检测器、信号处理与输出装置。
各部件的主要作用为：光源：提供能量使待测组分产生吸收包括激发到高能态；单色器：将复合光分解为单色光并采集特定波长的光入射样品或检测器；样品引入系统：将样品以合适的方式引入光路中并可以充当样品容器的作用；检测器：将光信号转化为可量化输出的信号。
信号处理与输出装置：对信号进行放大、转化、数学处理、滤除噪音，然后以合适的方式输出。
2-2：单色器的组成包括：入射狭缝、透镜、单色元件、聚焦透镜、出射狭缝。
各部件的主要作用为：入射狭缝：采集来自光源或样品池的复合光； 透镜：将入射狭缝采集的复合光分解为平行光；单色元件：将复合光色散为单色光（即将光按波长排列）聚焦透镜：将单色元件色散后的具有相同波长的光在单色器的出口曲面上成像； 出射狭缝：采集色散后具有特定波长的光入射样品或检测器 2-3棱镜的分光原理是光的折射。
光谱分析原理
电弧、 电弧、火花
分光元件（棱镜、 分光元件 （ 棱镜 、 光栅） 光栅） 起弧 预燃 熔化 气化 激发 燃弧 辐射
激发： 激发：点燃
25
2、看谱分析五大用途 (1)对金属材料进行分类； (2)对金属冶炼前的炉料分类和成品测定； (3)热处理前对钢号进行核对； (4)机械设备的检修和样机的测绘仿制； (5)化学分析前的预分析。
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（2）分析前的试样处理 A、清除试样表面氧化皮； B、清除试样表面油漆； C、注意试样表面否经过电化学处理。 原则：打磨到试样表面平整且见金属光泽。 固定电极的形状主要有两种：棒状和园盘状。棒状 电极的规格，长约200mm，直径约7～8mm。园盘状 电极的规格，直径约60mm，厚度约2～4mm ，外园径 修磨。 处理试样表面的手段也要注意选择。例如：①分析钢 铁中的Si的时候，不能直接用砂轮机打磨，否则，由 于砂轮中硅粉的污染，易造成误差；②分析有色金属 中的杂质时，采用锉刀清理就不妥。
第一章、光谱分析原理
钟万里
1
一、看谱分析基本概念 看谱分析 分析基本概念
看谱分析是一种原子发射的光谱分析方法，习惯上 将原子发射光谱分析简称为光谱分析。用这种方法可以 确定试样成分中元素的种类及含量。光谱分析通常有如 下过程：在试样电极和辅助电极之间通以电流（直流电 弧，交流电弧，火花等），则在两电极之间的间隙中形 成电弧或火花的等离子体（蒸汽云），此等离子体中的 分子、原子、离子及电子接受了由光源发生器共给的能 量后而被激发发光，成为光源，经过分光后形成光谱。 光谱中有原子、离子产生的线状光谱，也有由分子产生 的带状光谱和灼热电极头产生的连续光谱。经过分光镜 分光而得到的光谱中的谱线是按波长顺序分开排列的。 可以用不同的装置接受或检测光谱。如果采用照相法将 光谱记录在感光板上，则叫摄谱法，这种光谱仪叫摄谱 仪。如果采用光电倍增管接受，将光信号转换电信号， 并予检测，则叫光电直读光谱法，这种光谱仪叫光电直 2 读光谱仪。如果用人的眼睛来观察辨别光谱，则叫看谱
仪器分析方法
仪器分析方法仪器分析方法是化学分析中常用的一种技术手段，它通过利用各种仪器设备对样品进行分析，从而得到样品的成分、结构和性质等信息。
仪器分析方法的发展，为化学分析提供了更加准确、快速、灵敏的手段，广泛应用于环境监测、食品安全、药物研发等领域。
本文将就常见的仪器分析方法进行介绍和分析。
一、光谱分析。
光谱分析是利用物质对光的吸收、发射、散射等特性进行分析的一种方法。
常见的光谱分析包括紫外可见吸收光谱、红外光谱、拉曼光谱等。
这些方法通过测量样品对特定波长的光的吸收或散射情况，从而得到样品的成分和结构信息。
光谱分析方法具有快速、非破坏性、灵敏度高的特点，被广泛应用于化学分析领域。
二、色谱分析。
色谱分析是利用物质在固定相和流动相作用下的分离和检测特性进行分析的一种方法。
常见的色谱分析包括气相色谱、液相色谱、超高效液相色谱等。
这些方法通过样品在色谱柱中的分离和检测，从而得到样品中各种成分的含量和结构信息。
色谱分析方法具有分离效果好、分析速度快、灵敏度高的特点，被广泛应用于食品安全、环境监测等领域。
三、质谱分析。
质谱分析是利用物质在电场或磁场中的运动特性进行分析的一种方法。
常见的质谱分析包括质子磁共振质谱、质子转移反应质谱、质子撞击电离质谱等。
这些方法通过测量样品中各种离子的质荷比，从而得到样品的成分和结构信息。
质谱分析方法具有高分辨率、高灵敏度、高准确度的特点，被广泛应用于药物研发、生物分析等领域。
四、电化学分析。
电化学分析是利用物质在电极上的电化学反应特性进行分析的一种方法。
常见的电化学分析包括极谱法、循环伏安法、恒电位法等。
这些方法通过测量样品在电极上的电流和电压变化，从而得到样品的成分和性质信息。
电化学分析方法具有灵敏度高、实时性好、样品准备简单的特点，被广泛应用于环境监测、能源材料等领域。
综上所述，仪器分析方法在化学分析中具有重要的地位和作用，它为化学分析提供了更加准确、快速、灵敏的手段。
随着科技的不断发展，仪器分析方法将会不断完善和创新，为人类的健康和环境保护提供更多的支持和帮助。
光谱仪分析中的四种标样
光电光谱分析中的四类“标样1、标准样品（Standard Sample）：光谱定量分析是一种相对分析方法，必须使用含量经过精确标定的样品来制作校准曲线（Calibration Curve）或工作曲线（Work Curve），以确定分析样品（Unknown Sample）的含量，这种含量经过精确标定的样品一直被光谱分析工作者称为“标准样品”，简称为“标样”（或“标钢”），其正规名称是“标准（参考）物质”（Conference Materials），又简称为“标物”。
光谱定量分析的标准样品都是成套的，用于金属样品光电光谱分析的标准样品一般是块状或棒状，其基本要求是：分析元素分布均匀，化学成份可靠；组织结构、尺寸、加工方法等要与分析样品基本一致，不能有偏析、裂纹、夹杂等缺陷，并经过均匀度检查符合要求；一套标准样品分析元素含量要有一定梯度，含量范围比要求分析的含量范围稍宽。
各国的“标准物质”的研制都是严格管理的，获得国家权威部门认可的标准物质一般是公开销售的。
标准物质的详细知识和行情可到“中国标准物质网”咨询。
为了同下面要讲的几类标样相区别，分析工作者常把建立校准曲线的标准样品常称为“校准标样”（Calibration Standar ds or Calibration Samples）或“工作曲线标样”。
2、标准化样品(Standardization Sample)：用“持久曲线法”进行光谱定量分析，仪器参数漂移不可避免要引起工作曲线漂移，需要通过“标准化”（Standa rdization）来调整。
标准化样品就是标准化操作中所用的特殊样品,有的资料里又有“校正标样”（Setting-up Samples）、再校准标样（Recalibration Samples）等名称。
其基本要求是：组成和结构均匀稳定，目标元素的含量有特定要求，但不必有准确的标定值。
用于低端的标准化样品的光强值尽可能接近相应元素校准曲线的低端值，用于高端的标准化样品的光强值尽可能在相应元素校准曲线的中高端范围。
仪器分析第2章光谱分析法导论讲解课件
太阳光谱
折射和反射
• 当光线从介质 1 射到介质 2 的界面上，一部 分在介质 1 中改变其传播方向（反射），另 一部分在介质 2 中改变其传播方向（折射）。
• 反射光和折射光的能量分配是由介质的性质和 入射角的大小来决定的。
• 对于垂直于界面的光束，反射光部分可由下式 计算：
Ir I0
(n2 n1)2 (n2 n1)2
• 原子或分子的最低能态称为基态，较高能态 称为激发态。
光学分析法
非光谱法 光谱法
非光谱法
• 折射法：基于测量物质折射率的方法。 • 旋光法：利用光学活性物质的旋光性质进行
定量测定或纯度检验。 • 比浊法：测量光线通过胶体溶液或悬浮液后
的散射光强度来进行定量分析。 • 衍射法：基于光的衍射现象而建立的方法
分子发射
吸收辐射而被激发的原子和分子处在 高能态的寿命很短，它们一般要通过不同 的弛豫过程返回到基态
非辐射弛豫 辐射弛豫
非辐射弛豫
以非发光的形式释放能量的过程，此时 激发态分子与其他分子发生碰撞而将部分激 发能转变成动能并释放出少量的热量。结果 使体系的温度有微小的升高。
非辐射弛豫包括振动弛豫、内转移、外 转移和系间窜越等。
• 这些粒子只具有少数几个可能的能态。 • 激发作用是通过一个或几个电子跃迁到较高能
级实现的。
如 Na 蒸汽
589.30 nm 589.60 nm 3s→3p
285 nm
3s→5p
紫外和可见光区的能量足以引起外层电子或
价电子的跃迁。
分子吸收
分子的总能量E分子可以用下式表示: E分子= E电子+ E振动 + E转动
• 核磁共振波谱法（NMR） • 电子自旋共振波谱法（ESR）
原子吸收光谱仪实验课ppt课件
2.2.7 样品分析
23
2.2.8 关机
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2.3 原子吸收的干扰及抑制
1. 物 理 干 扰（基体效应） 如：通过标准加入法来抑制 3. 光 谱 干 扰 如：通过氘灯进行校正 2. 化 学 干 扰 如：石墨炉法测铅加入加入磷酸二氢铵 （NH4H2PO4）
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化学干扰
产生：待测元素与共存组分发生了化学反应，生成了难挥发或难 解离的化合物，使基态原子数目减少所产生的干扰。
24小时，并清洗干净
• 矩管及与发生器的连接管使用前保持清洁
、干燥
• 测砷时使用到碘化钾，因此应及时用酸清
洗整个系统4小时以上，再用蒸馏水清洗， 以免碘化钾吸收汞蒸气影响汞的测定。
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思考题
• 原子吸收光谱仪为何要做维护保养？ • 测试时如何选择定量分析方法？ • 原子吸收光谱用于定量分析的理论依据是
什么？
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气 液 分 离 器
蠕动泵管
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3.7 氢化物发生器使用注意事项
当仪器调试好后，确认光路是最优化状态 时，测定发现无信号，相对偏差太大，应 考虑以下几点：
蠕动泵管是否正常运作 矩管及与发生器的连接管是否清洁、干燥 气液分离器是否干净无污
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3.7.1 氢化物发生器的维护保养
• 蠕动泵管用后及时清洗，防止堵塞 • 气液分离器污染后，必要时拆下用硝酸泡
特点：原子吸收分析的主要干扰来源，具有选择性。 如：石墨炉法加入加入磷酸二氢铵（NH4H2PO4）
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3 仪器的维护与保养
• 仪器缺乏保养可能出现的问题 • 仪器的维护保养内容 • 仪器的使用注意事项与保养
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光谱分析用样品在光谱仪器分析中的作用
本文对现在光谱分析用样品名称的进行了解释与整理，并对光谱分析用样品在光谱仪器分析中的作用、相互关系、选用原则及在使用过程中的注意事项等进行了归纳和整理。
标签：光谱分析用样品；仪器分析；作用
随着科技的进步，仪器科学技术进一步的发展，金属行业的快速发展，用户对所需产品的质量要求越来越高，产品标准不断提升，在生产控制上，先进的仪器分析已逐步取代传统的化学分析方法，仪器分析的广泛应用，使光譜分析用样品从品种到数量都有了更大的需求，由于仪器分析方法大都是相对分析方法，分析结果的准确性与所选用的光谱分析用样品的种类选择、质量及使用正确与否有很大的关系。
本文就目前在光谱分析中所用的光谱分析用样品的名称术语进行了解释与归纳，讨论了光谱分析用样品在仪器分析中的作用、相互关系、选用原则及在使用过程中的注意事项。
1.光谱分析用样品名称分类
1.1标准样品
光谱定量分析是一种相对分析方法，必须使用含量经过准确标定的样品来制作校准曲线或工作曲线，以确定分析样品的准确含量，这种含量经过准确标定的样品称为标准样品。
国家标准对其的准确解释为：标准样品是为绘制工作曲线用的，其化学性质和物理性质应与分析样品想接近，应包括分析元素的含量范围，并保持适当的梯度，分析元素的含量需用可靠的方法定值。
其基本要求是：分析元素分布均匀，化学成分可靠，组织结构、尺寸、加工方法要与分析样品基本一致，不能有偏析、裂纹、夹杂等缺陷，并经过均匀度检查符合要求。
专用标准样品是定型牌号技术条件研制的标准样品。
1.2标准化样品
用“持久曲线法”进行光谱定量分析，仪器参数漂移不可避免，这就会引起工作曲线漂移，需要分析人员通过定期的“标准化”来调整，标准化样品就是标准化操作中所用的特殊样品，国家标准对其准确的解释为：标准化样品是为了修正由于仪器随时间变化引起的测量值对工作曲线的偏离，其必须均匀并能得到稳定的谱线强度比。
标准化样品是可以跟更换的，但必须在旧的标准化样品用完之前试验确定新的标准化样品的光强值。
瑞士ARL公司的技术资料中又将标准化样品，形象的叫做漂移校准样（setting up sample）。
1.3类型标准样品
一般由材料冶炼单位自制，市售的控制样品有时会受到因与分析样品的冶炼过程和分析方法不同的影响。
主要用于修正分析样品与标准样品之间由于组织结构和化学组成不一致引起的分析结果的偏差，国外人士称为类型标准化样品，国内称之为“内控样”。
其基本要求是组织结构和化学成分均匀并且要与被分析的未知样品一致，元素含量要有准确的定值，分析组成复杂样品又没有合适的标样做工作曲线时，类型标准化样品修正法是比较简洁的方法。
1.4控制样品
光谱分析的自动化程序中，用于监控仪器的漂移程度，把握恰当的仪器标准化时机，从而保证仪器正常工作状态的试样，若目标元素的测定值超出相应的规定界限，则应进行相应的标准化操作。
其要求成分结构均匀，如果监控某一曲线，最好用标准样品作为监控样。
2.光谱分析用样品的应用及相互关系
在光电光谱化学定量分析过程中，先需用已知含量的标准样品先在光谱仪上测量出各元素谱线强度值或强度比，将谱线强度和已知元素的含量构成工作曲线，再测量未知试样相应元素的谱线强度，由工作曲线即可计算得出待测试样中各元素的含量，此分析方法是一种相对测量分析方法，分析结果的准确性受多种因素的影响特别是绘制工作曲线所用标准样品标准值得准确性、标准样品的均匀性、谱线干扰和基体的影响。
只有争取使用适合的光谱分析用样品才能得到满意的分析结果。
2.1标准样品的应用。
系列标准样品时绘制工作曲线用的，如选择不当，分析结果会产生偏差，通常它是由多块标准样品组成（建议至少用四块，如果四块标准样品中，浓度上下限相差10倍，或其中的浓度相互接近则应采用更多块标准样品，选用的系列标准样品应包含待测样品中元素的含量范围，并保持适当的梯度分布，主成分含量范围应覆盖产品技术条件中规定的上下限，并向两端适当的延伸，系列标准样品可以适用于多种牌号的分析，但其化学性质和物理性质应与待测分析样近似。
但应该注意，由于背景干扰，分析线自吸收及标准样品定值等因素影响工作曲线不能总成直线，有时采用最小二乘法拟合二次方程，通过正确的描绘工作曲线的弯曲部分，将使曲线的描绘更精确，更多点会参与工作曲线的回归计算，从而使得到的分析结果更准确，可靠。
2.2标准化样品的应用。
标准化样品是为了修正由于仪器随时间变化而引起的测量值对工作曲线的偏离而用的，标准化的目的是修正仪器在中长期内发生的漂移。
在光谱分析中，为直接利用原始工作曲线，就需要定期用标准化样品对原工作曲线进行漂移校正。
2.3控制样品的使用。
控制样品一般是用于控制校正样品结果的标准样品，
工作曲线由再校准样品进行了校准，能够和原曲线保持一致，然而由于只做工作曲线用的样品要综合考虑某元素的线性范围以及标准样品的制备方法与分析样品的差异，使得样品与标准值之间存在着物理结构和化学组成的差异，而这些差异可能导致分析结果与期望值之间存在的系统误差。
3.光谱分析结果偏差的监控
光谱分析样品必须根据分析目的，在能代表平均化学成分的部位进行取样。
判断光谱分析结果是否准确的一般方法是：对所选试样进行光谱分析后再做化学分析，然后对相应的两种分析数据的差值进行统计检验，在检验结果不一致的情况下，要考虑化学分析结果的正确性，同时对于光谱分析方法，也要考虑标准样品和控制样品的选用合适与否、分析样品激发的好坏和定量方法正确与否等。
（1）选用的标准样品和控制样品不合格时，有系列标准样品、控制样品和分析样品的组成显著不同、冶炼过程和非金属夹杂物不同及标准值不准等而引起的影响。
对这种情况需要重新选定系列标准样品、控制样品或者研究校正方法。
（2）样品分析结果不好时，可能是取样方法不合适和制备时被污染等，当分析样品的产生成分偏析和缺陷时，要重新考虑取样方法。
至于制备时被污染，需要重新考虑研磨材料、工具盒制备方法，查明原因。
（3）定量方法产生误差的主要原因有工作曲线绘制有误和校正共存元素影响的方法不合适，要重新考虑工作曲线或增加标准曲线数目，通过实验予以适当校正，标准样品和分析样品之间由于内标元素的差别和共存元素给分析结果带来误差，应预先求出这些元素的含量变化给分析结果带来的偏差，并予以校正。
光电直读光谱法分析速度快，可以用系列标准样品绘制工作曲线进行快速分析，采用质量可靠的有证标准样品（系列标准样品、校准样品、控制样品）是获得准确分析结果的重要保证。
参考文献：
[1]GB/T 7999-2007铝及铝合金光电直读光谱分析方法。
[2]YS/T 409-1998有色金属产品分析用标准样品技术规范（S）
[3]GB/T 17433-1998冶金产品化学分析基础术语
[4]GB/T 8005.3-2008铝及铝合金术语
[5]瑞士ARL用户手册2005版。