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1、光谱剖析技术解读光谱剖析技术与有关仪器知识扩大首页第四章光谱剖析技术与有关仪器光谱仪器概括对物质发射辐射能的能谱剖析或对辐射能与物质互相作用惹起的能谱改变的剖析都称为光谱剖析（SpectralAnalysis）。光谱剖析法是鉴于物质发射的电磁辐射及电磁辐射与物质的互相作用而成立起来的剖析方法。常用的光谱剖析方法有汲取光谱剖析法、发射光谱（包含荧光光谱）剖析法、散射光谱剖析法、X-射线荧光光谱剖析、分子荧光/磷光光谱剖析、化学发光剖析、质谱剖析技术，以及与各剖析技术有关的流动注射技术等。依据不一样的剖析方法设计了不一样的光谱剖析仪器，常有的有紫外-可见分光光度计、原子汲取分光光度计、红外光谱仪、
2、原子发射光谱仪、荧光剖析仪、原子荧光剖析仪等。一、光谱仪器发展概略光谱仪器是历史悠长、应用宽泛的一类常用仪器，自问世以来就遇到基础化学、生物化学、食品监察、医学查验等实验室工作人员的欢迎，成为工作中不行或缺的丈量工具。但过去的仪器比较简陋，功能单调，精细度和正确性都不尽善尽美。50年月早期，光谱仪器获得了重要打破，数字技术的出现使各样数字仪器得以问世，把光谱仪器的精度、分辨力与丈量速度提高了几个量级，为实现测试自动化打下了优秀的基点。60年月中期，光谱丈量技术又一次获得了进展，计算机的引入，使仪器的功能发生了质的变化，剖析范围进一步扩大，从纯真的接收、显示转变为控制、剖析、办理、计算与显示输出
3、，从单元素、单参数、单个仪器进行丈量转变为用丈量系统进行多元素和多参数同步丈量。70年月，计算机技术在光谱仪器中进一步浸透。80年月，因为微办理器被用到仪器中，仪器前面板开始朝键盘化方向发展，过去直观的用于调理波长、电压或幅度等的旋转度盘已经消逝，取而代之的是按键或触摸键。90年月，光谱仪器跟着丈量科学的进步获得重要的打破性进展。这个进展的主要标记是仪器智能化程度的大幅提高。突出表此刻以下几个方面：微电子技术的进步将更深刻地影响仪器的设计：DSP芯片的大批问世，使仪器数字信号办理功能大大增强；微型机的发展，使仪器拥有更强的数据办理能力；图像办理功能的增添十分广泛；VXI总线获取广泛的应用。从传
4、统光学仪器转变现代光学仪器，要点在于计算机化，而微电子技术是基础。光谱仪器发展最快，发达国家80年月巳实现微机化，现已向联用技术、全自动化（如内装机械手/等机器人系统，实现无人操作），实验室信息管理系统自动化及智能化方向发展。光学计量仪器从大型精细仪器三座标丈量机到传统的自准直仪和投影仪都已实现微机化、光电化；激光技术的联合和CCD等光电器件的引人，更为快速、正确、靠谱的在线检测和监控创建了条件。跟着高新技术的发展和应用，将进一步推进光学仪器实现光机电算一体化和智能化。现今的智能化仪器更切实地应称为“微机化”仪器。而更高程度的智能化是信息技术的最高层次，应包含理解、推理、判断与剖析等一系列功能
5、，是数值、逻辑与知识的联合剖析结果，智能化的标记是知识的表达与应用。电子技术、计算机技术和光电器件的不停发展和功能的完美，为仪器向更高品位的智能发展创建了条件。将来几年，光和电的浸透会进一步增强，更多的新技术、新器件推行应用，因此在光机电算一体化的基础上融入不一样原理，派生出新用途的产品，以知足各领域日趋增添的需求。拥有优秀性能的光电器件和功能资料的开发和应用，将加快现代光学仪器的发展。如CCD器件、半导体激光器、光纤传感器等制造技术趋于成熟，实现应用已获打破，显示了宽泛的应用远景。它势必使光学仪器领域发生重要改革，推进产品向小型化、高分辨、光电化和自动化发展。二、光谱仪器的发展趋向及特点：发
6、展趋向：1. 将来的光谱仪器仪表是简化设计，大批压缩零零件，提高智能化和便于操作，发展在线计量测试仪器。2. 利用物理学的新效应和高新技术及其成就开发新式计量测试仪器和新式高敏捷度、高稳固性、强抗扰乱能力的新式传感器技术。3.发展微量机器人。近似的丈量仪器已出现，即Zeiss的ScanMax三坐标丈量机。它是利用了智能机器人技术，但要保证丈量量值的计量正确性是一个十分复杂理论和技术问题。当前已获取了初步解决。4.环境保护科学仪器的发展与进步，将是此刻和21世纪的要点研究领域。有关环保科学仪器仪表的检测和有关这方面的配套的计量仪器仪表还缺少。5. 用于生产安全与防备的科学仪器仪表也还需鼎力开发与
7、发展。它将成为仪器仪表行业的新分支。特点：1. 新技术的应用，高科技含量增添迅猛。当前广泛采纳EDA（电子设计自动化）、CAM（计算机协助制造）、CAT（计算机协助测试）、DSP（数字信号办理）、ASIC（专用集成电路）及SMT（表面贴装技术）等。2. 产品构造变化。一方面着重系统集成，不单着眼于单机，更着重系统化。另一方面朝着小型化、适用化、低剖析成本方向发展，能够携带就任何需要的地方。3. 进一步智能化。发展趋向主要表此刻：鉴于微电子技术和计算机技术的应用实现剖析仪器的自动化，经过计算机控制器和数字模型进行数据收集、运算、统计、剖析、办理，提高剖析仪器数据办理能力，数字图像办理系统实现了剖
8、析仪器数字图像办理功能的发展；剖析仪器的联用技术向测试速度超高速化、剖析试样超微量化、剖析仪器超小型化的方向发展。4. 剖析技术和剖析仪器的应用范围日趋拓展。各样常有种类光谱仪器的特点一、紫外可见分光光度计：最常用、最简单的一类光谱仪器，在有机化学、生物化学、药品剖析、食品查验、医药卫生、环境保护、生命科学等各个领域的科研、生产工作中都获取了极其宽泛的应用。UV1900PC紫外可见分光光度计仪器特点：1.光学系统采纳全息光栅，可保证0.015%T的低杂散光；2.单光束扫描式基线记忆系统，基线记忆分辨率0.1nm，双光束动向反应比率记录测光系统则保证了基线稳固性；UV1900PC紫外可见分光光度
9、计3.部分仪器显示器采纳LCD大屏幕显示、轻触式按键，外观新奇操作方便；4. 仪器拥有完美的自检系统，能够查验各履行零件的到位动作状态，并可将构造见告用户；5. 完美的计算机拥有及打印机输出系统；6.丰富的定量剖析软件和光谱扫描及办理软件；软件可在线升级；7. 有蠕动进样器、超微量池架、恒温池架、光学积分球、镜面反射、光纤附件和比色皿系列等大批用户可选专用附件，使仪器的应用范围大大扩展；8. 测试波长多达10个甚至更多；9. 测定方法有单波长法、等汲取点双波长法和三点法等多种方法供选择。还可以供应一些附带功能如：波长校准、光度精度复核、波长精度复核、能量最大点找寻（用于微量测试）、可直接连结H
10、P和Epson打印机打印实验数据和图谱等。二、红外光谱仪：红外光谱与分子的构造亲密有关，是研究表征分子构造的一种有效手段，与其余方法对比较，红外光谱因为对样品没有任何限制，它是公认的一种重要剖析工具。在分子构型和构象研究、化学化工、物理、能源、资料、天文、气象、遥感、环境、地质、生物、医学、药物、农业、食品、法庭判定和工业过程控制等多方面的剖析测定中都有十分宽泛的应用。红外光谱能够研究分子的构造和化学键，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。依据所得的力常数可推知化学键的强弱，由简正频次计算热力学函数等。分子中的某些基团或化学键在不一样
11、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，所以很多有机官能团比如甲基、亚甲基、羰基，氰基，羟基，胺基等等在红外光谱中都有特点汲取，经过红外光谱测定，人们就能够判断未知样品中存在哪些有机官能团，这为最后确立未知物的化学构造确立了基础。因为分子内和分子间互相作用，有机官能团的特点频次会因为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、分子间互相作用创建了条件。分子在低波数区的很多简正振动常常波及分子中所有原子，不一样的分子的振动方式相互不一样，这使得红外光谱拥有像指纹相同高度的特点性，称为指纹区。利用这一特点，人们采集了不计其数种已知化合物的红外光谱，并把它们存入
12、计算机中，编成红外光谱标准谱图库。今世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惯例测试并进而推测化合物的构成的阶段。红外光谱仪与其余多种测试手段联用衍生出很多新的分子光谱领域，比如，色谱技术与红外光谱仪联合为深入认识复杂的混淆物系统中各样组份的化学构造创建了时机；把红外光谱仪与显微镜方法联合起来，形成红外成像技术，用于研究非均相系统的形态构造，因为红外光谱能利用其特点谱带有效地域分不一样化合物，这使得该方法拥有其余方法难以匹敌的化学反差。此外，跟着电子技术的日趋进步，半导体检测器已实现集成化，焦平面阵列式检测器已商品化，它有效地推进了红外成像技术的发展，也为将来发展非傅里
13、叶变换红外光谱仪创建了契机。跟着同步辐射技术的发展和宽泛应用，现已出现用同步辐射光作为光源的红外光谱仪，因为同步辐射光的强度比惯例光源高五个数目级，这能有效地提高光谱的信噪比和分辨率，特别值得指出的是，最近几年来自由电子激光技术为人们供应了一种单色性好，亮度高，波长连续可调的新式红外光源，使之与近场技术相联合，可使得红外成像技不论是在分辨率和化学反差双方面皆获取有效提高。人们只要把测得未知物的红外光谱与标准库中的光谱进行比对，就能够快速判断未知化合物的成份。红外分光光度计主要作为研究物质构造使用。因为远紫外光易被空气中的氧汲取，测定远紫外光谱需要在无氧或真空中进行，实验技术较复杂，在临床查验中
14、很少使用。但ThermoNicolet企业新近推出IR200傅立叶变换红外光谱仪，特别合用于惯例实验室剖析使用。傅立叶红外光谱仪是国家药典检测指定仪器。在煤炭行业对游离二氧化硅的监测，卫生检疫，制药，食品，环保，公安，石油，化工，光学镀膜，光通信，资料科学等诸多领域该仪器获取了宽泛的应用。依据仪器检测波长范围，分为近红外和远红外剖析仪。近红外光谱为800-2500nm区域，应用于定性及定量剖析。拥有剖析速度快、样品制备简单量小、单个光谱可进行多种分析、不用耗样品及无化学污染等长处，可宽泛用于谷物、油料、食品、动物饲料、纺织品、药品、化工产品等的剖析测定。远红外光谱则为8000nm以上地区，应用范围更广。
