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1、仪器分析名词解释介绍 l电化学分析法l原子发射光谱法l原子吸收光谱法l紫外可见光谱法l红外光谱法l核磁共振波谱法l气相色谱法l高效液相色谱法l质谱分析法l其它仪器分析法词汇l保留时间 retention time 被分离样品组分从进样开始到柱后出现该组分浓度极大值时的时间,也既从进样开始到出现某组分色谱峰的顶点时为止所经历的时间,称为此组分的保留时间,用tR表示,常以分(min)为时间单位。保留时间是由色谱过程中的热力学因素所决定,在一定的色谱操作条件下,任何一种物质都有一确定的保留时间,可作为定性的依据。 词汇l半峰宽 peak width at half-height 又称半宽度、半峰宽度
2、、区域宽度、区域半宽度,是色谱峰高一半处的峰宽度,用y1/2(或W1/2)表示。半峰宽与标准偏差的关系为: 词汇l倍频overtune 基频以外的其他振动能级跃迁产生的红外吸收频率统称为倍频。v=0至v=2的跃迁称为第一个倍频2n,相应地3n, 4n等均称为倍频。 词汇l表面增强拉曼 Surface-Enhanced Raman Scattering 简称SERS。用通常的拉曼光谱法测定吸附在胶质金属颗粒如银、金或铜表面的样品,或吸附在这些金属片的粗糙表面上的样品。尽管原因尚不明朗,人们发现被吸附的样品其拉曼光谱的强度可提高103-106倍。主要用于吸附物种的状态解析等。 词汇l薄膜法 thi
3、n film method 适用于高分子化合物的红外光谱测定。将样品溶于挥发性溶剂后倒在洁净的玻璃板上,在减压干燥器中使溶剂挥发后形成薄膜,固定后进行测定。 词汇l差示分光光度法 differential spectrophotometry 分光光度法中,样品中被测组分浓度过大或浓度过小(吸光度过高或过低)时,测量误差均较大。为克服这种缺点而改用浓度比样品稍低或稍高的标准溶液代替试剂空白来调节仪器的100%透光率(对浓溶液)或0%透光率(对稀溶液)以提高分光光度法精密度、准确度和灵敏度的方法,称为差示分光光度法。差示分光光度法又可分高吸光度差示法,低吸光度差示法,精密差示分光光度法等。 词汇l
4、超临界流体色谱 supercritical fluid chromatography, SFC 以超临界流体作流动相,以固体吸附剂(如硅胶)或键合在载体(或毛细管壁)上的有机高分子聚合物作固定相的色谱方法。常用流动相为超临界状态下的CO2、氧化亚氮、乙烷、三氟甲烷等。CO2最常用,因为它的临界温度低(31)、临界压力适中(7.29MP)、无毒、便宜,但其缺点是极性太低,对一些极性化合物的溶解能力较差,所以,通常要用另一台输液泵往流动相中添加15的甲醇等极性有机改性剂。SFC所用色谱柱既有液相色谱的填充柱,又有气相色谱的毛细管柱,但由于超临界流体的强溶解能力,所使用的毛细管填充柱的固定相必须进行
5、交联。从理论上讲,SFC既可以象液相色谱一样分析高沸点和难挥发样品,也可象气相色谱一样分析挥发性成分。不过,超临界流体色谱更重要的应用是用来作分离和制备,即超临界流体萃取。 词汇l程序升温气相色谱法 programmed temperature (gas) chromatography 在气相色谱分析中,色谱柱温度对分离效能有重要影响,当样品中所含组分沸程较宽时,应采用程序升温色谱法。所谓程序升温色谱法,是指色谱柱的温度按照组分沸程设置的程序连续地随时间线性或非线性逐渐升高,使柱温与组分的沸点相互对应,以使低沸点组分和高沸点组分在色谱柱中都有适宜的保留、色谱峰分布均匀且峰形对称。各组分的保留值
6、可以色谱峰最高处的相应温度即保留温度表示。 词汇l串联质谱法 Tandem mass spectrometry (MS/MS) 又称为质谱质谱法/Mass spectrometry/ Mass spectrometry (MS/MS)利用串联质谱仪进行化合物分析的方法。第一级质谱的离子源里生成离子群,从中选择其中的一种作为母离子,在第二级质谱中,对母离子裂解生成的子离子进行检测。为了使母离子裂解,在第一级质谱和第二级质谱之间设置碰撞室,发生碰撞诱导解离(CID)。 词汇l大气压化学电离(APCI) 是一种质谱离子化方式。它是在大气压状态下进行的化学电离。在气体辅助下,溶剂和样品流过进样毛细管,
7、在毛细管内样品和溶剂被加热气化,在毛细管出口通过喷雾形成样品气溶胶,在毛细管的下游有一个放电针,利用电晕放电使气体和溶剂电离,生成反应离子,反应离子再与样品进行反应实现样品离子化。 词汇l导数分光光度法 derivative spectrophotometry 利用导数吸收光谱进行测定的一种光度分析技术。用吸光度对波长求一阶或高阶导数并对波长l作图,可以得到导数光谱。导数光谱对吸收强度随波长的变化很敏感,对重叠吸收带有较好的分辨能力;能选择性地放大窄而弱的吸收带,从而能从一个强干扰背景中检测出较弱的信号;提高狭窄谱带吸收强度从而提高分析灵敏度。所以,导数分光光度法在多组份同时测定、混浊样品分析
8、、消除背景干扰、加强光谱精细结构和复杂光谱的解析等方面有其独特的优点。目前,市售的分光光度计己能方便地获得1-4阶甚至更高阶的导数光谱。 词汇l单色器 monochrometer 将光源发出的光分离成所需要的单色光的器件称为单色器。单色器由入射狭缝、准直镜、色散元件、物镜和出射狭缝构成。其中色散元件是关键部件,作用是将复合光分解成单色光。入射狭缝用于限制杂散光进入单色器,准直镜将入射光束变为平行光束后进入色散元件。物镜将出自色散元件的平行光聚焦于出口狭缝。出射狭缝用于限制通带宽度 。词汇l单聚焦质谱仪 single focusing mass spectrometer 通常指质量分析器只有一个
9、扇形磁场的质谱仪,仅对离子进行方向聚焦,带电粒子加速进入磁场后,在洛仑兹力的作用下,运动方向发生偏转,其运动轨迹的曲率半径大小与质荷比有关。根据这个原理,不同质荷比的离子经过磁场因运动曲率半径不同,即可分开,具有相同质荷比和相同初速度的离子,即使以不同的角度进入磁场,经磁场偏转,可以聚焦在一点。也就是说,磁场分析器,对质量有色散作用,对方向有聚焦作用 。这是一种低分辨的仪器。 词汇l电离电位 当原子获得足够大的能量而其一个或某些外层电子脱离该原子核的作用力范围,成为自由电子,这时原子由于失去电子而成为离子,这种现象称为电离。为使原子发生电离所需的能量称为电离能,也称电离电位,以电子伏特为单位。
10、原子失去一个电子,称为一次电离;失去二个电子称为二次电离,依次类推。产生不同程度电离的电离电位是不同的。 词汇l电弧光源 电弧放电是在大气压下两电极间的一种气体放电现象。弧光放电所具有的能量,可使试样蒸发、原子化和激发,从而发射辐射。发射光谱分析用的弧光光源有直流弧光和交流弧光两种,并有高压弧光和低压弧光之分。高压直流电弧和高压交流电弧,可以自动引燃,但操作很不安全,现已很少使用。低压直流电弧和低压交流电弧光源,操作比较安全,但需附加引燃装置。引燃的方式有高频引燃和电子引燃两种,后者具有更高的稳定性。 词汇l电感耦合高频等离子体光源 电感耦合高频等离子光源(ICP)是本世纪60年代出现的一种新
11、型的光谱激发光源。等离子体是一种由自由离子、电子、中性原子与分子所组成的在总体上呈中性的气体。在近代物理学中,把电离度大于0.1,其正负电荷相等的电离气体称为等离子体。ICP装置由高频发生器和感应器、炬管和供气系统、试样引入系统三部分组成。高频发生器的作用是产生高频磁场以供给等离子体能量。感应圈一般为以圆铜管或方铜管绕成的25匝水冷线圈。等离子炬管由三层同心石英管组成。ICP焰明显地分为三个区域:焰心区、内焰区和尾焰区。内焰区温度约6000-8000K,是分析物原子化、激发、电离与辐射的主要区域。 词汇l电荷转移吸收光谱 当外来辐射照射某些有机或无机化合物时,可能发生一个电子从该化合物具有电子
12、给予体特性部分(称为给体,donor)转移到该化合物的另一具有电子接受体特性的部分(称为受体,acceptor),这种电子转移产生的吸收光谱,称为电荷转移吸收光谱。电荷转移吸收光谱涉及的是给体的一个电子向受体的一个电子轨道上的跃迁,激发态是这一内氧化还原过程的产物。如金属配合物吸收光能时,跃迁包括电子从配体中的能级或者能级激发到金属离子的空轨道,或者金属离子的电子激发到配体的空轨道。电荷转移跃迁是极其强烈的,摩尔吸光系数一般在104-105,光谱在紫外或可见区。电荷转移的容易程度随配体共轭程度增大而增大。电荷转移吸收光谱很适于痕量金属离子的高灵敏度测定。 词汇l电感耦合等离子体质谱仪 Indu
13、ctively Coupled Plasma mass spectrometer(ICP-MS) 是一种多元素微量分析和同位素分析仪器。用电感耦合等离子体(ICP)作为离子源,元素在ICP中离子化,所产生的离子被引入质谱计进行分析。这种仪器灵敏度很高,是目前进行无机元素分析的最有力工具之一。 词汇l电喷雾电离 electrospray ionization, ESI 使用电喷雾技术实现离子化的方法。在输送样品溶液的毛细管出口端与对应电极之间施加数千伏的高电压,在毛细管出口可形成圆锥状的液体锥(Taylor cone)。由于强电场的作用,引发正、负离子的分离,从而生成带高电荷的液滴。在加热气体(
14、干燥气体)的作用下,液滴中的溶剂被汽化,随着液滴体积逐渐缩小,液滴的电荷密度超过表面张力极限(雷利极限),引起液滴自发的分裂,亦可称为库仑爆炸。分裂的带电液滴随着溶剂的进一步变小,最终导致离子从带电液滴中蒸发出来,产生单电荷或多电荷离子。质子的加成可生成单价或多价正离子,而脱质子可生成单价或多价负离子。 词汇l电子电离源 electron ionization source, () 又称电子轰击离子源(electron bombardment ionization source是质谱仪离子源中最常用的一种。简称EI源。主要由阴极(灯丝)、离子室、电子接收极、一组静电透镜组成。在高真空条件下,给
15、灯丝加电流,使灯丝发射电子,电子从灯丝加速飞向电子接收极,在此过程中与离子室中的样品分子发生碰撞,使样品分子离子化或碎裂成碎片离子。为了使产生的离子流稳定,电子束的能量一般设为70电子伏特,这样可以得到稳定的标准质谱图。利用电子电离源可以得到样品的分子量信息和结构信息。但不适于分析易分解、难挥发的化合物。 词汇l顶空气相色谱法 headspace gas chromatography, GC-HS 也称液上气相色谱分析,是一种对液体或固体样品中所含挥发性成分进行气相色谱分析的间接测定方法。将被分析样品放在一个密闭容器中(通常为可密封的小玻璃瓶),在一恒定的温度下达到热力学平衡,以样品容器上部空
16、间的蒸汽作为样品进行色谱分析。当样品瓶中当液上的蒸汽压相当低时,色谱峰面积Ai的大小与样品中挥发性组分的蒸汽压PI成正比,Ai=CiPI,式中ci是校正因子。在真实体系中,蒸汽分压可表示为Pi=P0iii,P0i为组分i的饱和蒸汽压,i是组分i的摩尔分数,i是组分i的活度系数。 词汇l多普勒变宽 多普勒宽度是由于原子热运动引起的。从物理学中已知,从一个运动着的原子发出的光,如果运动方向离开观测者,则在观测者看来,其频率较静止原子所发的光的频率低;反之,如原子向着观测者运动,则其频率较静止原子发出的光的频率为高,这就是多普勒效应。原子吸收分析中,对于火焰和石墨炉原子吸收池,气态原子处于无序热运动
17、中,相对于检测器而言,各发光原子有着不同的运动分量,即使每个原子发出的光是频率相同的单色光,但检测器所接受的光则是频率略有不同的光,于是引起谱线的变宽。 词汇l端吸收 end absorption 指由分子内n?s*跃迁引起的对紫外区短波长端至远紫外区的强吸收。 词汇l发光量子产率 luminescence quantum yield 定义为发光物质吸光后所发射光的光子数与所吸收的激发光的光子数之比值。在通常情况下,发光量子产率的数值总是小于1。发光量子产率的数值越大,化合物的荧光或磷光越强。不发光的物质,其发光量子产率的数值为零或非常接近于零。重原子的引入使荧光量子产率减小,磷光量子产率增加
18、。 词汇l反射吸收法 reflection absorption spectroscopy,又称RAS法。用于样品表面、金属板上涂层薄膜的红外光谱测定。甚至用于单分子层的解析。入射光经反射镜照射到样品表面,其反射光再经另一反射镜进入仪器。反射吸收测定的原理是,只有与基板垂直的偶极矩变化可以被选择性地检测。详见5.3.4。 词汇l反相高效液相色谱法reversed phase high performance liquid chromatography, RP-HPLC 由非极性固定相和极性流动相所组成的液相色谱体系。它正好与由极性固定相和弱极性流动相所组成的液相色谱体系(正相色谱)相反。RP-
19、HPLC的典型的固定相是十八烷基键合硅胶,典型的流动相是甲醇和乙腈。RP-HPLC是当今液相色谱的最主要的分离模式,几乎可用于所有能溶于极性或弱极性溶剂中的有机物的分离。 词汇l反相离子对色谱 reversed phase ion pair chromatography 指用适当的反离子与被测离子形成具有一定疏水性的离子对化合物后,采用反相高效液相色谱体系分离所形成的离子对化合物的方法。 词汇l飞行时间分析器 Time of Flight analyzer 是一种结构最简单的质谱仪分析器。主要由一个长度L的无场真空管(漂移管)构成。质荷比为m/z的离子从离子源被加速(加速电压为V)引出后,进入
20、无场空间,经过一定时间t秒后到达漂移管另一端,不同质荷比的离子因速度不同,到达固定飞行时间距离所需的时间不同,其运动方程可写为: 当V、L不变的条件下,飞行时间t与质荷比的平方根成正比。测定飞行时间t即可确定m/z的值。这种依据飞行时间来测定质量的分析器叫飞行时间分析器。 词汇l飞行时间质谱仪 Time of Flight Mass Spectrometer (TOF) 是一种很常用的质谱仪。这种质谱仪的质量分析器是一个离子漂移管。由离子源产生的离子加速后进入无场漂移管,并以恒定速度飞向离子接收器。离子质量越大,到达接收器所用时间越长,离子质量越小,到达接收器所用时间越短,根据这一原理,可以把
21、不同质量的离子按m/z值大小进行分离。飞行时间质谱仪可检测的分子量范围大,扫描速度快,仪器结构简单。这种飞行时间质谱仪的主要缺点是分辨率低,因为离子在离开在离子源时初始能量不同,使得具有相同质荷比的离子达到检测器的时间有一定分布,造成分辨能力下降。改进的方法之一是在线性检测器前面的加上一组静电场反射镜,将自由飞行中的离子反推回去,初始能量大的离子由于初始速度快,进入静电场反射镜的距离长,返回时的路程也就长,初始能量小的离子返回时的路程短,这样就会在返回路程的一定位置聚焦,从而改善了仪器的分辨能力。这种带有静电场反射镜的飞行时间质谱仪被称为反射式飞行时间质谱仪/Reflectron time-o
22、f-flight mass spectrometer。 词汇l分光光度法 spectrophotometry 又称吸收光度法(absorption spectrophotometry )。是利用物质本身对光的吸收特性或借助加入显色剂使被测物质显色,根据其对不同波长单色光的吸收程度而对物质进行定量分析的一类分析方法。可用于物质的定性鉴定;由某物质在一定波长处测得的吸光度与其浓度作图得到的工作曲线可用于该物质的定量分析。由于分光光度法灵敏较高,选择性较好,设备简单,在各行各业中都得到广泛应用。 词汇l分光光度滴定 photometric titration 将滴定操作与吸光度测量相结合的一种分析方
23、法。将一定量的标准溶液滴定到待测溶液中,同时测定待测溶液体系在适当波长处的吸光度,通过吸光度对滴定剂用量作图(称光度滴定曲线)来确定反应终点的方法。它不仅能应用于配位、酸碱、氧化还原反应,有时还能用于沉淀反应。其特点是终点的确定较指示剂法更为灵敏和准确,还可以用于有色溶液的滴定。 词汇l分析器 analyzer 质谱仪的一个主要部件,又叫质量分析器。它的作用是将离子源产生的离子按荷质比(m/z)的差别,按空间的位置或时间的先后进行分离,以便得到按质荷比(m/z)大小顺序排列的质谱图。常用分析器有:磁分析器,磁场和电场组合的双聚焦分析器,四极分析器,飞行时间分析器,离子回旋共振分析器,离子阱质量
24、分析器等。 词汇l粉末反射法 diffusive reflection method 又称扩散反射法或DF法。压片法适用或不适用的样品都可以用粉末反射法测定其红外光谱,也用于微小样品、色谱馏分的红外光谱定性、吸着在粉末表面样品的红外光谱分析。该法的原理是,照射到粉末样品上的光首先在其表面反射,一部分直接进入检测器,另一部分进入样品内部多次透过、散射后再从表面射出,后者称为扩散反射光。粉末反射法就是利用扩散散射光获取红外光谱的方法。与压片法相比,该法由于测定的是多次经过样品的光,因此两者的光谱强度比不同,压片法中的弱峰有时会增强。详见5.3.4。 词汇l傅立叶变换红外光谱仪 Fourier tr
25、ansform infrared spectrometer,FT-IR光源发出的光进入Michelson干涉仪,然后经样品吸收后,测定光强随动镜移动距离的变化,再经傅立叶变换得到物质的红外光谱的仪器。具有高灵敏度、高分辨率等优点。 词汇l傅立叶变换离子回旋共振质谱仪 Fourier-transform ion cyclotron resonance mass spectrometer(FT-ICR-MS)是一种高性能的高分辨质谱仪。亦可直接用FT-MS表示(Fourier-transform mass spectrometry)。它的核心部件是带傅立叶变换程序的计算机和捕获离子的分析室。分析室
26、是一个置于强磁场中的立方体结构。离子被引入分析室后,在强磁场作用下被迫以很小的轨道半径作圆周运动,离子的回旋频率与离子质量成反比,此时不产生可检出信号。如果在立方体的一对面上(发射极)加一快速扫频电压,一对极板施加一个射频电压,当其频率与离子回旋频率相等时则发生满足共振条件时,离子吸收射频能量,运动轨道半径增大,撞到检测器产生可检出信号。这种信号是一种正弦波,振幅与共振离子数目成正比。实际使用中测得的信号是在同一时间内所对应的正弦波信号的叠加。这种信号输入计算机进行快速傅立叶变换,利用频率和质量的已知关系可得到质谱图。傅立叶变换质谱仪具有很高的分辨率(可达100万以上)和很高的灵敏度,但仪器价
27、格和维持费用也很高。 词汇l高效液相色谱法high performance liquid chromatography,HPLC 又称高压液相色谱法或高速液相色谱法是指具有操作简便、分离速度快、分离效率高和检测灵敏度高等优良性能的液相色谱体系。液相色谱法早在1903年就由俄国植物学家Tswett发明,但早期的液相色谱法(古典液相色谱)柱效低、分离时间长,难以解决复杂样品的分离。到了20世纪60年代中后期,粒度小而均匀、传质速率快的色谱填料相继出现,使柱效显著提高,高压输液泵的使用解决了流动相流速慢的问题。从此液相色谱有了飞跃的发展,为区别于古典液相色谱法而称高效液相色谱法。HPLC几乎可以分离
28、和分析任何物质,是最有效和应用最广泛的分离分析技术。 词汇l共振拉曼Resonance Raman Scattering,简称RRS 以分析物的紫外-可见吸收光谱峰的邻近波长作为激发波长,样品分子吸光后跃迁至高电子能级并立即回到基态的某一振动能级,产生共振拉曼散射。与荧光(10-6-10-8秒)相比,该过程很短(10-14秒) 。共振拉曼强度比普通的拉曼光谱法强度可提高102-106倍,检测限可达10-8摩尔/升,因此用于高灵敏度测定以及状态解析等,主要不足是荧光干扰。 词汇l光二极管阵列检测 是利用光二极管阵列检测器对光子进行检测。光二极管阵列检测器是一种对光子有响应的检测器。它是由硅片上形
29、成的反相偏置的p-n结组成。反向偏置造成了一个耗尽层,使该结的传导性几乎降到了零。当辐射照到n区,就可形成空穴和电子。空穴通过耗尽层到达p区而湮灭,于是电导增加,增加的大小与辐射功率成正比。光二极管阵列检测器每平方毫米含有15000个以上的光二极管。每个二极管都与其邻近的二极管绝缘,它们都联结到一个共同的n型层上。当光二极管阵列表面被电子束扫描时,每个p型柱就连接着被充电到电子束的电位,起一个充电电容器的作用。当光子打到n型表面以后形成空穴,空穴向p区移动并使沿入射辐射光路上的几个电容器放电。然后当电子束再次扫到它们时,又使这些电容器充电。这一充电电流随后被放大作为信号。光二极管阵列可以制成光
30、学多道分析器。 词汇l光致发光 photoluminescence 分子或离子等吸收紫外或可见光后,再以紫外或可见光的形式发射能量,这种现象称为光致发光。一般光致发光指荧光及磷光现象。发光量子产率与激发光波长(或能量)有关,发光强度随激发波长的变化称为激发光谱。激发光谱与发射光谱间符合斯托克斯规则。光致发光可用于研究物质的电子状态,发光物质的痕量分析,发光体的分子取向,发光过程的动力学研究等等。采用发光探针,可以大大扩展光致发光的应用范围,在生物医学、环境科学等领域有广阔的应用前景。 词汇l光声效应 phtoacoustic effect 由电话发明家A.G.Bell于1880年提出。经调制的
31、断续光照射于物质时,物质发射与断续光频率相等的声波,这种现象称为光声效应。词汇l光散射检测器 light scattering detector 利用物质微粒(包括分子)对光的散射作用进行分析的检测器。当某一波长的光照射在物质微粒上时,除一部分通过物质微粒或被微粒吸收外,大部分的光将以同样的波长向各个方向散射(瑞利散射),散射光的强度是微粒数量和微粒大小的函数。光散射检测器是凝胶色谱中常用的检测器之一。 词汇l固定相 stationary phase 柱色谱或平板色谱中既起分离作用又不移动的那一相。固定相的的选择对样品的分离起着重要作用,有时甚至是决定性的作用。不同类型的色谱采用不同的固定相,
32、如气-固色谱的固定相为各种具有吸附活性的固体吸附剂;气-液色谱的固定相是载体表面涂渍的固定液,液相色谱中的固定相为各种键合型的硅胶小球,离子交换色谱中的固定相为各种离子交换剂,排阻色谱中的固定相为各种不同类型的凝胶等等。 词汇l红移bathochromic shift 或 red shift 指由于使用不同的溶剂或引入取代基所引起的化合物的光谱(紫外-可见吸收或荧光等)的吸收峰向长波长方向移动的现象,其机理可由跃迁能级的变化来阐明。例如,当化合物溶于极性溶剂时,会产生溶剂化作用,由于激发态和基态的电荷分布不同而使这两种状态的溶剂化程度不同。溶剂的极性愈大,有机分子的成键轨道向反键* 轨道的跃迁
33、能愈小,即激发态的极性大于基态,激发态能级降低比基态大,从而光谱发生红移。 词汇l红外光声光谱法 phtoacoustic spectroscopy,又称PAS法 物质吸收光后,除发光、光化学反应外大部分能量经非辐射跃迁过程最终变成热能。通过测定热能变化获取物质光学以及热性质的方法称为光声光谱法。入射断续光为红外光时,测定的是红外光声光谱。红外光声光谱法主要用于透射法无法测定的各种形态的固体样品,如深色催化剂、煤及人发, 橡胶、高聚物等难以制样的样品, 古物表层等。详见5.3.4 词汇l化学电离 chemical ionization 是质谱法常用的一种电离方式。其原理是:首先使反应气电离,由
34、被电离的反应气离子与被分析物分子发生分子-离子反应,从而使被分析物离子化 。从化学电离的条件分,有低压(4的体系不适用。 词汇l基线baseline 在色谱分析中,当只有流动相通过而没有样品通过检测器时,记录所得到的检测信号随时间变化的曲线,正常情况下应为一条直线。 词汇l基质辅助激光解吸电离 Matrix-assisted laser desorption ionization (MALDI) 是一种用于大分子离子化方法,利用对使用的激光波长范围具有吸收并能提供质子的基质(一般常用小分子液体或结晶化合物),将样品与其混合溶解并形成混合体,在真空下用激光照射该混合体,基体吸收激光能量,并传递给
35、样品,从而使样品解吸电离。MALDI的特点是准分子离子峰很强。通常将MALDI用于飞行时间质谱,特别适合分析蛋白质和DNA。 词汇l基质辅助激光解吸飞行时间质谱仪 Matrix assisted laser desorption ionization - Time of Flight Mass Spectrometrer (MALDI-TOF MS)用基质辅助激光解吸电离的方式产生样品离子,用飞行时间质谱仪对样品进行分析的装置。把样品悬浮在基质中,激光打在基质上,基质吸收并传递激光能量,使基质中的样品解吸并电离,进入飞行时间质谱仪进行检测(参见基质辅助激光解吸电离和飞行时间质谱仪词条)。对不同
36、的样品,改变基质,可以获得更满意的结果。MALDI-TOF MS是用来进行生物大分子分析的较好手段。 词汇l基质 substrate materials 又称载体或担体,通常制备成数mm至数十mm粒径的球形颗粒,它具有一定的刚性,能承受一定的压力,它对分离不起明显的作用,只是作为功能基团的载体。 词汇l基频 fundamental tune 从v=0的最低振动能级跃迁至v=1的振动能级产生的红外吸收频率称为基频。 词汇l激发光谱 excitation spectrum 以各种不同波长的单色光激发发光体,测定一定波长下发光强度随激发波长变化的曲线称为激发光谱。激发光谱反映了不同波长激发光引起的发
37、光的相对效率。激发光谱可供鉴别发光物质,在进行发光测定时选择适宜的激发波长。一般激发光谱与吸收光谱大致相同,随激发态各能级间能量转移机理的不同有时也会有很大差异。磷光的激发光谱与受单线态-三线态跃迁制约的吸收光谱相比灵敏度高很多。 词汇l激光诱导荧光 laser-induced fluorescence 检测激光照射样品后的荧光发射的方法称为激光诱导荧光。由于激光诱导荧光检测的是与方向性和单色性很强的激发光不同方向、不同波长的发光,因此与其它激光光谱法相比灵敏度高。已有报导可以检测出100个/cm3以下的原子。而对于大多数分子,则可以很容易地检测至106个/cm3。通过对激光调频,可以选择激发
38、跃迁的初始状态和终了状态,因此可以解析分子的十分复杂的谱带。采用脉冲激光作为光源测定时间分辨荧光,可以测定荧光寿命、量子脉冲频谱、驰豫现象等。 词汇l简正振动 normal vibration 分子内部进行的各种复杂振动可以看成是由一定数目的基本振动合成的,称为简正振动。n个原子分子组成的分子其简正振动数为3n-6,线性分子时简正振动数为3n-5。 词汇l检测器 detector 又称鉴定器 它是检测色谱分离组分物理或化学性质或含量变化(多数情况是将其转化为相应的电压、电流信号)的一种仪器装置。它是色谱系统中的关键部件,色谱分离过程的眼睛。对检测器的要求是:灵敏度高,线性范围宽,重现性好,稳定
39、性好,响应速度快,对不同物质的响应有规律性及可预测性。检测器通常分为积分型和微分型两类。词汇l检测器 detector 指机械的、电子的或化学器件,用于区分、记录或指示环境中某一变量的变化,如温度、压力、电荷、电磁辐射、核辐射、粒子或分子等。如紫外检测器是将通过待测物质后的光强变化转化为电信号的器件,这类信号转换器英文中又称为transducer。 词汇l减色效应 hypochromic effect紫外-可见吸收光谱法中的术浯,指物质对特定波长光的吸收能力减小的效应。 词汇l键合固定相 bonded stationary phase 又称化学键合固定相是指通过化学反应将固定相(功能分子)键合
40、到基质表面后得到的色谱固定相。键合固定相耐高温和有机溶剂,是当今液相色谱中使用最广泛的色谱固定相。 词汇l空心阴极灯 是一种特殊形式的低压辉光放电光源,放电集中于阴极空腔内。当在两极之间施加几百伏电压时,便产生辉光放电。在电场作用下,电子在飞向阳极的途中,与载气原子碰撞并使之电离,放出二次电子,使电子与正离子数目增加,以维持放电。正离子从电场获得动能。如果正离子的动能足以克服金属阴极表面的晶格能,当其撞击在阴极表面时,就可以将原子从晶格中溅射出来。除溅射作用之外,阴极受热也要导致阴极表面元素的热蒸发。溅射与蒸发出来的原子进入空腔内,再与电子、原子、离子等发生第二类碰撞而受到激发,发射出相应元素
41、的特征的共振辐射。 词汇l快原子轰击源 ast bombardment source, FAB 是用于质谱仪的一种软电离离子源。由离子枪、电子聚焦透镜、中和器组成。在电子枪中,用电子轰击中性气体(氩或氙),得到氩(或氙)离子经电子透镜聚焦并加速,高速运动的离子经过中和器,中和掉离子束所携带的电荷,成为高速定向运动的中性原子束,用此原子束轰击有机化合物,使有机化合物电离。有机化合物通常与底物混合涂在靶板上,得到的是有机化合物与底物作用生成的准分子离子和少量碎片。FAB源被广泛用于分析难挥发、热不稳定、强极性、大分子的有机化合物。虽然目前更多的使用ESI和MALDI电离方式,但对寡糖的分析,多半还
42、在使用FAB。 词汇l拉曼位移Raman shift 当激发光与样品分子作用时,如果光子与分子碰撞后发生了能量交换,光子将一部分能量传递给了样品分子或从样品分子获得一部分能量,从而改变了光的频率。能量变化所引起的散射光频率变化称为拉曼位移。拉曼光谱的横坐标是拉曼位移。词汇l拉曼散射 Raman scatting 光照射于样品时,有一部分光被散射,其频率与入射光不同,频率位移与发生散射的分子结构有关。这种散射称为拉曼散射,频率位移称为拉曼位移。 词汇l蓝移 blue shift,亦称紫移(hypsochromic shift)指因使用不同溶剂或引入取代基所引起的化合物吸收光谱的吸收峰向短波长方向
43、的移动。例如,羰基中氧的孤对(n)电子引起的n*跃迁,在极性溶剂中就发生蓝移。这是由于激发态氧原子形成氢键的程度比基态时低所致。 词汇l离子色谱法 ion chromatography, IC 狭义地讲,是基于离子性化合物与固定相表面离子性功能基团之间的电荷相互作用实现离子性物质分离和分析的色谱方法;广义地讲,是基于被测物的可离解性(离子性)进行分离的液相色谱方法。1975年Small发明的离子色谱是以低交换容量离子交换剂作固定相、用含有合适淋洗离子的电解质溶液作流动相使无机离子得以分离,并成功地用电导检测器连续测定流出物的电导变化。但随着色谱固定相和检测技术的发展,非离子交换剂固定相和非电导
44、检测器也广泛用于离子性物质的分离分析。根据分离机理,离子色谱可分为离子交换色谱、离子排斥色谱、离子对色谱、离子抑制色谱和金属离子配合物色谱等几种分离模式(方式)。其中离子交换色谱是应用最广泛的离子色谱方法,是离子色谱日常分析工作的主体,通常要采用专门的离子色谱仪进行分析。离子色谱法已经广泛地用于环境、食品、材料、工业、生物和医药等许多领域。 词汇l离子交换色谱法 ion exchange chromatography, IEC以离子交换剂(如聚苯乙烯基质离子交换树脂)作固定相,基于流动相中溶质(样品)离子和固定相表面离子交换基团之间的离子交换作用而达到溶质保留和分离的离子色谱法。分离机理除电场
45、相互作用(离子交换)外,还常常包括非离子性吸附等次要保留作用。其固定相主要是聚苯乙烯和多孔硅胶作基质的离子交换剂。离子交换色谱法最适合无机离子的分离,是无机阴离子的最理想的分析方法。 词汇l离子排斥色谱法 ion exclusion chromatography, ICE 基于溶质和固定相之间的Donnan排斥作用的离子色谱法。在固定相与流动相的界面存在一个假想的Donnan膜,游离状态的离子因受固定相表面同种电荷的排斥作用而无法穿过Donnan膜进入固定相,在空体积(排斥体积)处最先流出色谱柱。而弱离解性物质可以部分穿过Donnan膜进入固定相,离解度越低的物质越容易进入固定相,其保留值也就
46、越大。于是,不同离解度的物质就可以通过离子排斥色谱法得以分离。在离子排斥柱上还存在体积排阻和分配作用等次要保留机理。最常用的离子排斥色谱固定相是具有较高交换容量的全磺化交联聚苯乙烯阳离子交换树脂,这种阳离子交换树脂一般不能用于阳离子的离子交换色谱分离。离子排斥色谱对于从强酸中分离弱酸,以及弱酸的相互分离是非常有用的。如果选择适当的检测方法,离子排斥色谱还可以用于氨基酸、醛及醇的分析。因为其英文名称也可写作ion chromatography exclusion,故常以ICE作为其简写形式,以与离子交换色谱法的简写形式(IEC)相区别。 词汇l离子阱质谱仪 Ion trap mass spect
47、rometer(ITMS) 利用离子阱作为分析器的质谱仪称为离子阱质谱仪。目前使用最多的是由高频率电场进行离子封闭的保罗阱(Paul trap)。由一个双曲面截面的环形电极和上下一对端电极构成。封闭在真空池内的离子,通过高频电压扫描,将离子按m/z从池中引出进行检测。离子阱质谱仪是一种低分辨时间串联质谱仪。可以进行msn的测定(通常n=2-6)。而且价格比其它类型的串联质谱仪便宜。目前在有机物定性方面得到了很广泛的应用。 词汇l离子源 Ion source 质谱仪的主要组成之一,实现样品离子化的区域。由电离室、离子束的加速场、聚焦透镜等构成。它的作用是使被分析物电离,变成分子离子或碎片离子。离
48、子源的种类很多,主要有电子电离源(EI)、化学电离源(CI)、射频火花源(RFS)、电感耦合等离子体离子源(ICP)、场致电离源(FI)、场解吸电离源(FD)、快原子轰击源(FAB)、激光解吸电离源(LD)、热喷雾电离源(TS)、电喷雾电离源(ESI)等。 词汇l连续光源校正背景 此法是1965年由S.R Koirtyohann提出来的。先用锐线光源测定分析线的原子吸收和背景吸收的总吸光度,再用氘灯(紫外区)或碘钨灯、氙灯(可见区)在同一波长测定背景吸收(这时原子吸收可以忽略不计),计算两次测定吸光度之差,即可使背景吸收得到校正。由于商品仪器多采用氘灯为连续光源扣除背景,故此法亦常称为氘灯扣除
49、背景法。 词汇l裂解气相色谱法 pyrolysis gas chromatography,PGC 裂解气相色谱法多用于分子量大、难挥发物质的分析。方法原理是:当样品在严格控制的操作条件下迅速加热时,它遵循一定的规律裂解,得到可挥发的小分子产物,然后进入色谱柱和检测器进行分离、检测和谱图记录。每种物质的裂解色谱图都具有各自的特征性,称为指纹裂解谱图。由于裂解产物的组成和相对含量与被测物质的结构,组成有一定的对应关系,因此,指纹裂解谱图可作为定性和定量的依据。 词汇l流动相 mobile phase 在色谱柱中存在着相对运动的两相,一相为固定相,一相为流动相。流动相是指在色谱过程中载带样品(组分)
50、向前移动的那一相。在气相色谱中,流动相是气体,称为载气(不参与分离作用)。在液相色谱中,流动相是液体,称为洗脱液或淋洗剂(参与分离作用)。流动相的作用是载带样品进入色谱柱进行分离(参与或不参与),再载带被分离组分进入检测器进行检测,最后流出色谱系统放空或收集 词汇l罗马金赛伯公式 光谱定量分析依据试样中欲测元素的谱线强度来确定元素的浓度。元素的谱线强度I与该元素在试样中的浓度c的关系为:I=ACb,这个公式称为罗马金-赛伯公式,是光谱定量分析的基本公式。式中A及b是两个常数。常数A是与试样的蒸发、激发过程和试样组成等有关的一个参数;常数b称为自吸系数,它的数值与谱线的自吸收有关。所以只有控制在
51、一定的条件下,在一定的待测元素含量的范围内,A和b才是常数。取对数得光谱定量分析的基本关系式lgI=blgC+lgA。 词汇lMCT检测器MCT detector 红外光谱仪检测器的一种,用于傅立叶变换型红外光谱仪中。MCT是mercury cadmium telluride的英文缩写。采用Hg-Cd-Te半导体材料薄膜,又称光电导检测器。吸收辐射后非导电性的价电子跃迁至高能量的导电带,从而降低了半导体的电阻,产生信号。该检测器用于中红外及远红外区,需冷至液氮温度(77K)以降低噪声。这种检测器比热电检测器灵敏,在FT-IR及GC/FT-IR仪器中广泛应用。词汇lMichelson干涉仪 Mi
52、chelson interferometerMichelson是人名,该干涉仪由Michelson于1881年提出。光源发出的光经半透镜分成两束,分别通过动镜和定镜。动镜移动产生光程差,光程差与时间有关,产生干涉信号,得到干涉信号随时间变化的干涉图。 词汇l麦氏重排 McLafferty rearrangement是Mclatterty对质谱分析中离子的重排反应提出的经验规则。在质谱中,位于含有杂原子双键的-位氢原子,通过六员过渡态转移到杂原子上的过程称之为麦氏重排。一般,经过麦氏重排后常发生在双键基团,位之间的键裂解。 词汇l摩尔吸光系数 molar absorptivity根据比尔定律,吸
53、光度A与吸光物质的浓度c和吸收池光程长b的乘积成正比。当c的单位为g/L,b的单位为cm时,则 A = abc,比例系数a称为吸收系数,单位为L/g.cm;当c的单位为mol/L,b的单位为cm时,则 A = bc,比例系数称为摩尔吸收系数,单位为L/mol.cm,数值上等于a与吸光物质的摩尔质量的乘积。它的物理意义是:当吸光物质的浓度为1 mol/L,吸收池厚为1cm,以一定波长的光通过时,所引起的吸光度值A。值取决于入射光的波长和吸光物质的吸光特性,亦受溶剂和温度的影响。显然,显色反应产物的值愈大,基于该显色反应的光度测定法的灵敏度就愈高。 词汇l摩尔比法 molar ratio meth
54、od测定络合物组成比的一种方法。用紫外-可见吸收光谱法测定时,对于络合反应mM + nY = MmYn,固定一个组分(如M)的浓度不变,改变另一组分(如Y)的浓度,求得一系列Y/M比,在络合物MmYn的最大吸收波长处测定吸光度的变化。曲线转折点对应的摩尔浓度比Y/M = n:m,即为该络合物的组成比。 词汇l内标法 为了使谱线强度由于实验条件波动而引起的变化得到补偿,通常用分析线和内标线强度对比元素含量的关系来进行光谱定量分析,这种方法称为内标法。内标法是盖纳赫1925年提出来的。内标法中提供内标线的元素称为内标元素。内标元素的选择原则是其含量必须适量和固定;内标元素与被测元素化合物在光源作用
55、下应具有相似的蒸发性质。词汇l凝胶色谱法 gel chromatography 又称体积排斥色谱、空间排阻色谱、分子筛色谱等是以化学惰性的多孔性物质作固定相,溶质分子不是与固定相发生相互作用,而是受固定相孔径大小的影响而达到分离的一种液相色谱分离模式。比固定相孔径大的溶质分子不能进入孔内,迅速流出色谱柱,不能被分离。比固定相孔径小的分子才能进入孔内而产生保留,溶质分子体积越小,进入固定相孔内的机率越大,于是在固定相中停留(保留)的时间也就越长。凝胶色谱法主要用于有机高分子化合物的分离和分子量分布的测定。 词汇l凝胶过滤色谱 gel filtration chromatography, GFC
56、又称水系凝胶色谱是以水或缓冲溶液作流动相的凝胶色谱。水溶性高分子化合物的分离采用这种体系。 词汇l凝胶渗透色谱 gel permeation chromatography, GPC 又称非水系凝胶色谱或亲脂凝胶色谱是以能溶解非交联和非凝胶型聚乙烯以及其他高分子的有机溶剂作流动相的凝胶色谱。主要适合于非水溶性(脂溶性)高分子的分离。 词汇l平面光栅光谱仪以平面光栅作为分光元件的摄谱仪。有透射式和反射式两类。由于制造精密的透射光栅比较困难,现代光栅光谱仪几乎都采用反射光栅。按照成象系统的不同,可分为艾波特装置(Ebert),捷尔尼特尔纳(Czerny-Turner)型装置和立特罗型(Littrow
57、)装置。词汇l谱线黑度比较法 将试样与已知不同含量的标准样品在一定条件下摄谱于同一光谱感光板上,然后在映谱仪上用目视法直接比较被测试样与标准样品光谱中分析线的黑度,若黑度相等,则表明被测试样中欲测元素的含量近似等于该标准样品中欲测元素的含量。该法的准确度取决于被测试样与标准样品组成的相似程度及标准样品中欲测元素含量间隔的大小。 词汇l气相色谱法 gas chromatography,GC 以气体作为流动相的色谱法 根据所用固定相状态的不同,又可分为气-固色谱法和气-液色谱法。前者用多孔型固体为固定相,后者则用蒸气压低、热稳定性好、在操作温度下呈液态的有机或无机物质涂在惰性载体上(填充柱)或涂在
58、毛细管内壁(开口管柱)作为固定相。气相色谱法的优点是:分析速度快,分离效能高,灵敏度高,应用范围广,其局限性在于不能用于热稳定性差、蒸气压低或离子型化合物等的分析。词汇l气-固色谱法法 gas-solid chromatography, GSC 是指以气体作为流动相(称为载气)、以固体吸附剂作为固定相的气相色谱法作为固定相的固体吸附剂,通常是用各种多孔性物质,例如分子筛、硅胶、活性炭、碳分子筛、氧化铝以及高分子多孔小球等。一般气-固色谱法的分离机理为吸附-脱附,故属于吸附色谱法。 词汇l气-液色谱法 gas-liquid chromatography,GLC 是指以气体为流动相(称为载气)、以
59、液体为固定相的气相色谱法作为固定相的液体(称为固定液)应是蒸气压低、热稳定性好、有较高操作温度的有机或无机化合物。将它们涂在惰性载体上作为填充柱的固定相、或直接涂在毛细管内壁(开口管柱)作为固定相。气-液色谱法的主要分离机理为溶解-解析作用,故属于分配色谱法。 词汇l气-质联用仪 Gas Chromatography mass spectrometer(GC/MS)将气相色谱仪与质谱仪连接起来组合成的分析装置称之为气质联用仪。在气质联用仪中,气相色谱仪作为质谱仪的进样系统,用来分离被分析物,质谱仪用来检测被分析物质谱仪作为气相色谱仪的检测器,充分发挥了气相色谱的高效分离能力和质谱定性的专一性。
60、是解决复杂混合物分离和鉴定的快速、有效的方离法。由于质谱操作需要高真空,因此当色谱柱流量大于4毫升/分时需要有一接口。气相色谱要求样品必须汽化,才能进入色谱柱进行分,所以气质联用仪适用于分析小分子、易挥发、热稳定的化合物。气质联用仪通常使用电子电离源来使样品电离,操作条件稳定,得到的质谱图可以与标准谱库比较,因此是应用最广的一种分析仪器。 词汇l亲和色谱法 affinity chromatography 以共价键将具有生物活性的配位体(如酶、辅酶、抗体、激素等)结合到不溶性固体基质(载体)上作固定相,利用蛋白质或生物大分子等样品与固定相上生物活性配位体之间的特异亲和力进行分离的液相色谱方法。亲
61、和色谱主要用于蛋白质和生物活性物质的分离与制备。 词汇l去偏振度 depolarization测定拉曼光谱时,若在检测器与样品之间放一偏振器,便可分别检测与激光方向平行的平行散射光I/和与激光方向垂直的垂直散射光I。定义去偏振度r= I/ I/。去偏振度与分子的极化度有关,通过测定拉曼谱线的去偏振度,可以确定分子的对称性。 词汇l全反射红外光谱法 attenuated total reflectance method。又称ATR法可用于样品深度方向及表面的红外光谱测定。利用一特殊棱镜(如TlBr和TlI作成的KRS-5棱镜在250cm-1以上透明),在其两面夹上样品(详见5.3.4),入射光经
62、在样品、棱镜中多次反射后到达检测器。入射光到达样品表面的深度与入射波长、入射角以及棱镜及样品的折射率有关。此法用于测定不易溶解、熔化、难于粉碎的弹性或粘性样品,如涂料、橡胶、合成革、聚氨基甲酸乙酯等表面及其涂层,也可用于表面薄膜的测定。词汇l热导检测器thermal conductivity detector,TCD 又称热导池检测器,也称卡他计(Katharomater)热导检测器是依据各种化合物都具有不同的热导率,利用热敏元件(钨丝或铂丝、铼钨丝等)组成的平衡电桥测量热导率发生变化的仪器装置。纯载气通过电桥中的一臂(参考臂),混有被分离组分的载气通过电桥中的另一臂(测量臂),由于两臂热导率
63、的差别,其电阻值发生变化,电桥产生不平衡电位,以电压的信号输出得到该组分的色谱峰。热导检测器的灵敏度取决于载气和被测物质热导率的差值,差值越大,灵敏度越高,当被测物质的热导率大于载气时,则产生反峰。热导检测器的灵敏度最高可达10-6数量级,线性范围约为105词汇l乳剂特性曲线 强度为I的光,在感光乳剂上产生一定的照度E,照射时间t后,在感光乳剂上积累一定的曝光量H=Et。黑度S与曝光量H的关系曲线,称为感光板的乳剂特性曲线。词汇l瑞利散射 Rayleigh scatting 当激发光与样品分子作用时,如果光子与分子间发生弹性碰撞,碰撞时只是方向发生改变而未发生能量交换,即散射光的频率与入射光相
64、等,这种散射称为瑞利散射。 词汇l三级四极质谱仪Triple quadrupole mass spectrometer 是一种应用很广的空间串联质谱仪。它的分析器是串联起来三组四极杆。其中第一级四极杆用于母离子的选择,第二级四极杆作为碰撞室使用,第三级四极杆用于由母离子裂解生成的子离子的检测。这种MS/MS仪可以得到低能碰撞的CID谱。属于低分辨质谱仪。具有母离子扫描、子离子扫描、中性碎片丢失扫描的功能。可以用来进行有机化合物的结构分析和目标化合物的快速筛查。不但可以定性分析,更适合用于定量词汇l色谱法 chromatography 又称色层法、层析法,是一种对混合物进行分离、分析的方法190
65、6年俄国植物学家茨威特在分离植物色素时,得到了各种不同颜色的谱带,故得名色谱法。以后此法虽逐渐应用于无色物质的分离,但色谱一词仍被人们沿用至今。色谱法的原理是基于混合物中各组分在两相(一相是固定的称为固定相,另一相是流动的称为流动相)中溶解、解析、吸附、脱附,或其它作用力的差异,当两相作相对运动时,使各组分在两相中反复多次受到上述各作用力作用而得到互相分离。词汇l色谱图 chromatogram 色谱图是指被分离组分的检测信号随时间分布的图象。色谱图形状随色谱方法和检测记录的方式不同而不同,迎头色谱和顶替色谱的色谱图为一系列台阶;在洗脱法色谱中,若采用微分型检测器时,分离组分的检测信号随时间变
66、化的图形为近似于高斯分布的一组色谱峰群,色谱图的纵座标为检测器的响应信号,横座标为时间、体积或距离。 词汇l斯托克斯位移 Stokes shift光致发光的光谱一般出现在比吸收光能量更低(长波长)处,这种现象称为斯托克斯效应。被光激发后物质的电子在从激发态回到基态发光之前,会与周围的原子发生作用使其激发能的一部分以热等其他形式发生非辐射失活,因此产生能量差。这种激发光与发光之间的能量差称为斯托克斯位移。 词汇l四极杆质谱仪 Quadrupole mass spectrometer (QMS)质量分析器由四根相互平行并加了射频电压和直流电压的四极杆构成。相对的两根极杆连在一起,分别施加极性相反的
67、直流与高频电压,在四极杆之间形成一对称的电场分布,进入四极杆的离子,在交变电场作用下振荡并向前运动,在某特定电场和频率下,只有某种质量的离子能振动幅度合适,从而可以通过四极杆达到检测器被检测。特点是体积小,扫描速度快,但质量范围最大到4000。 词汇l四极分析器 quadrupole analyzer 是一种被广泛使用的质谱仪分析器。由两组对称的电极组成。电极上加有直流电压和射频电压((U+Vcoswt))。相对的两个电极电压相同,相邻的两个电极上电压大小相等,极性相反。带电粒子射入高频电场中,在场半径限定的空间内振荡。在一定的电压和频率下,只有一种质荷比的离子可以通过四极杆达到检测器,其余离
68、子则因振幅不断增大,撞在电极上而被过滤掉,因此四极分析器又叫四极滤质器。利用电压或频率扫描,可以检测不同质荷比的离子。 词汇l伸缩振动 stretching vibration指原子间距离沿键轴方向的周期性变化。有对称伸缩振动和非对称伸缩振动两种形式。一般出现在红外光谱的高波数区。 词汇l生色团 chromophore指分子中含有的,能对光辐射产生吸收、具有 p ?p* 跃迁的不饱和基团。这类基团与不含非键电子的饱和基团成键后,使该分子的最大吸收位于200nm或200nm以上,摩尔吸光系数较大(一般不小于5000)。简单的生色团由双键或叁键体系组成,例如,C=CC=O,-N=N-,-C C-,
69、-C N-等。 词汇l石墨炉原子化器 石墨炉原子化器由加热电源、保护气控制系统和石墨管状炉组成。加热电源供给原子化器能量,电流通过石墨管产生高热高温,最高温度可达到3000。保护气控制系统保护石墨管不被烧蚀,内气路中Ar气从管两端流向管中心,由管中心孔流出,以有效地除去在干燥和灰化过程中产生的基体蒸气,同时保护已原子化了的原子不再被氧化。在原子化阶段,停止通气,以延长原子在吸收区内的平均停留时间,避免对原子蒸气的稀释。石墨炉原子化器原子化在石墨管中进行。许多元素的相对灵敏度可达10-910-12克/毫升,绝对灵敏度为10-1010-13克。与其它几种非火焰法相比,适用元素较多,稳定性较好,应用
70、较广。 词汇l室温磷光法 room temperature phosphorimetry (RTP)通过将试样点在固体基质上使之刚性化,或利用保护性介质减少非辐射碰撞失活和氧气等猝灭作用等条件控制,在室温下实现磷光测定的方法。克服了低温磷光(LTP)法中需要把试样预先冷却到液氮温度(77K)形成刚性玻璃体后观察磷光等缺点。常见的有固体基质室温磷光法、胶束增稳室温磷光法等。 词汇l手性色谱 chiral chromatography采用手性固定相或添加了手性试剂的流动相进行手性异构体(对映体)分离的色谱技术。液相色谱和气相色谱都可以进行手性异构体分离。它利用手性固定相或手性流动相中的手性试剂与被
71、测手性异构体分子的空间和特异相互作用的差异,将对映体拆分开。手性色谱在生物和医药领域具有重要应用。 词汇l疏水作用色谱 hydrophobic interaction chromatography 采用具有适度疏水性的填料,以含盐水溶液作流动相,借助于溶质与固定相间的疏水相互作用实现分离的色谱方法。其保留机理与反相色谱基本相同,所不同的是其固定相的疏水性不如反相固定相强,多为低密度分布的甲基、乙基、丙基、丁基和苯基等。疏水作用色谱主要用于蛋白质的分离与纯化。 词汇l双聚焦质谱仪 通常指质量分析器由扇形磁场(B)和电场(E)组合的质谱仪。它利用磁场的质量色散和方向有聚焦,电场能量色散的和速度聚焦
72、作用的双聚焦功能,使仪器分辨率大大提高,可达100000以上。是一种高分辨的仪器。磁场、电场有两种组合方式,电场在前磁场在后的称为正配置(forward geometry或EB geometry),磁场在前电场在后的称为反配置(reversed geometry或BE geometry)。这种配置能够进行离子动能谱和亚稳离子检测。 词汇l双聚焦分析器 指质谱仪中的一种质量分析器。由扇形磁场(Magnetic sector)和扇形电场(electric sector)组成。扇形磁场对离子具有方向聚焦和质量色散作用,没有能量(速度)聚焦能力;扇形电场具有方向聚焦和能量色散作用,但没有质量色散能力;
73、把扇形电场和扇形磁场按一定方式串联起来,就会使具有一定角度分散和能量分散的离子束同时实现方向(角度)和能量(速度)双聚焦。双聚焦分析器具有很高的分辨本领,但结构较复杂,价格也较高。 词汇l双波长分光光度法 dual-wavelength spectrophotometry,简称双波长法需利用双波长分光光度计来实现的一种分光光度法。其原理是:波长分别为l1和l2的两束单色光交替通过同一盛有试样溶液的吸收池,通过在l1和l2处测得的吸光度差A,由朗伯-比尔定律测定试样中的被测组分,即 式中el2和el1分别表示在波长l2和l1处待测物质的摩尔吸光系数,b和c分别表示吸收池的光程(cm)和待测物的摩
74、尔浓度。该法成败的关键是l2(通常称测定波长)和l1(通常称参比波长)的组合和选择。双波长法消除了传统单波长分光光度法中制备参比溶液及因样品池和参比池不匹配而引起的误差,可用于浑浊试样分析以及两组分或三组分混合物的同时测定。在l2和l1波长差12nm时,采用双波长同时扫描,还可记录一阶导数光谱 词汇lTGS检测器TGS detector红外光谱仪检测器的一种,可用于色散型及傅立叶变换型红外光谱仪中。TGS是triglycine sulfate (NH2CH2COOH)3H2SO4)的英文缩写,即硫酸三甘氨酸酯,是一种殊热电性质的绝缘体。这种检测器又称热电检测器,当辐射照射时,TGS的温度发生变
75、化,从而影响晶体中的电荷分布,通过测量电流变化可实现检测。特点是响应速度快。词汇l梯度洗脱 gradient elution为了在合理的时间内有效地同时分离弱保留和强保留组分,在洗脱过程中逐渐增加流动相流速、流动相强度或改变柱温的方法。在气相色谱中主要采用的是改变温度的程序升温法,而在液相色谱中温度的影响较小,主要采用的梯度洗脱是改变流动相强度的流动相梯度。 词汇l填料 packing material用作色谱固定相的材料。通常制备成510mm粒径的球形颗粒,并对其表面进行修饰和改造,以适合不同物质成分的分离。词汇l通带 bandpass亦称谱带半宽度(half bandwidth)或有效带宽
76、。无论仪器中光学系统的质量多么高,经单色器单色化后的光总是有一定的波长(宽度)范围,即具有以所指定波长(额定波长)为中心分布的一定波长范围。通带即指最大吸光度值的一半处的谱带宽度。 词汇l涡流扩散eddy diffusion在色谱过程中,指溶质分子在前进过程中形成的类似于涡流的紊乱流动。当溶质随流动相流向色谱柱出口时,溶质和流动相受到填料颗粒的阻力,不断改变流动方向,致使同一溶质的不同分子在通过填料的过程中所走的路径不一样,所取路径最长和最短的溶质分子流出色谱柱的时间相差越大,则导致色谱峰的展宽越严重。词汇l无极放电灯 gradient elution无极放电灯是由一个数厘米长、直径5-12厘
77、米的石英玻璃圆管制成。管内装入数毫克待测元素或挥发性盐类,如金属、金属氯化物或碘化物等,抽成真空并充入压力为67-200Pa的惰性气体氩或氖,制成放电管,将此管装在一个高频发生器的线圈内,并装在一个绝缘的外套里,然后放在一个微波发生器的同步空腔谐振器中。这种灯的强度比空心阴极灯大几个数量级,没有自吸,谱线更纯。 词汇l无机质谱法 Inorganic mass spectrometry 对无机化合物进行定性定量分析的质谱方法。早期使用火花源质谱仪器为主,目前成功地把电感耦合等离子体(ICP)电离源与质谱结合起来,使质谱法更广泛的用于无机物的分析。无机质谱法的主要应用领域有:高纯气体中痕量杂质分析
78、;无机物元素分析;固体表面的微区和深度分析等。无机质谱法的突出优点是它具有超高灵敏度。词汇l弯曲振动 bending vibration指具有一个共有原子的两个化学键键角的变化,或与某一原子团内各原子间的相互运动无关的、原子团整体相对于分子内其它部分的运动。弯曲振动一般出现在低波数区。 词汇l系间窜跃intersystem crossing处于激发态的原子或分子其自旋多重态非辐射失活地发生变化的现象。大多数有机化合物其基态均处于单线态,在光激发下跃迁至第一激发单线态。从第一激发单线态向激发三线态发生系间窜跃的例子很多,这些化合物在一定条件下发磷光。从激发三线态回到基态的系间窜跃也会发生。系间窜
79、跃的速度由自旋-轨道相互作用等磁相互作用的大小决定。词汇l吸附色谱法 adsorption chromatography 以吸附剂作固定相,基于溶质在固定相活性表面的吸附亲和力达到分离的液相色谱方法。 词汇l显微红外法 microscopic infrared spectroscopy使用将光学显微镜与红外光谱的测定原理并用设计的一种红外光谱仪附件,即显微红外测定附件测定高分子薄膜等样品的红外光谱,进行微小部分的结构解析。与薄片切片机(microtome)等并用,显微红外法的空间分辨率可达10mm。词汇l选择离子监测 selected ion monitor 是质谱仪的一种扫描方式。 质谱仪通
80、常使用两种扫描方式:全扫描和选择离子扫描。全扫描是按顺序扫描一段质量,适用于未知化合物的定性分析;而对于目标化合物只需要检测数个特征离子,如分子离子、官能团离子、特征碎片离子等,质量分析器在选定的质量数之间跳跃扫描,用这种方法可以大大提高检测灵敏度,同时去除了杂质干扰。 词汇l压片法pellet method测定固体样品的一种常用红外测定技术。将固体样品0.5-1.0mg与150mg左右的溴化钾结晶一起粉碎,用压片机压成透明均匀的薄片,在固体样品架上测量。词汇l液膜法 liquid film method测定液体样品的一种红外测定技术。适用于不易挥发(沸点高于80C)的液体或粘稠溶液。使用两块
81、KBr或NaCl盐片,将液体滴1-2滴到盐片上,用另一块盐片将其夹住,用螺丝固定后放入样品室测量。 词汇l液相色谱法 liquid chromatography 以液体为流动相,以固体或液体为固定相的色谱方法。它包括柱液相色谱法和平板液相色谱法(纸色谱和薄层色谱),在不作特殊说明的情况下,通常指柱液相色谱。词汇l液-质联用仪 Liquid chromatography mass spectrometry (LC/MS or LC-MS)液相色谱与质谱仪连接的联用装置 。混合物样品溶液通过液相色谱分离后,按洗脱顺序进入质谱仪,对各组分进行质谱分析。由于质谱仪是在高真空下工作,样品在引入质谱仪之前
82、,必须除去液相色谱流动相中的大量溶剂。因此液相色谱与质谱之间需加一接口。通常用液-质联用仪适用于分析大分子、热不稳定、难挥发的化合物。 词汇l荧光衍生 fluorescence derivatization or labelling对于不发荧光的待测物,通过适当的衍生试剂与之反应,给分子接上荧光基团,从而用荧光进行测定的方法称为荧光衍生。荧光衍生试剂应同时具有可与目标分子进行反应的官能团和荧光基团,量子产率高,能够从组成复杂的样品中选择性地与待测分子反应。常见的荧光基团有多环芳烃、芳香杂环化合物、香豆素、荧光素等。反应官能团如可以衍生伯胺基的异硫氰酸酯、衍生巯基的马来亚酰胺基等。 词汇l荧光探
83、针 fluorescence probe在紫外-可见-近红外区有特征荧光,并且其荧光性质(激发和发射波长、强度、寿命、偏振等)可随所处环境的性质,如极性、折射率、粘度等改变而灵敏地改变的一类荧光性分子。最常用于荧光免疫法中标记抗原或抗体,亦可用于表面活性剂胶束、双分子膜、蛋白质活性位点等微环境特性的探测。通常要求探针的摩尔吸光系数大,荧光量子产率高;荧光发射波长处于长波且有较大的斯托克斯位移。用于免疫分析时,与抗原或抗体的结合不应影响它们的活性。 词汇l荧光强度 fluorescence intensity指发射荧光的光的强度。荧光强度F与荧光物质浓度c,激发光强度I0的关系为F = fI0(
84、1-10-ecl)。其中f为荧光量子产率,e为摩尔吸光系数,l为液池厚度。该式表明荧光强度与量子产率成正比,但与荧光物质浓度没有直线关系。稀溶液时,上式简化为F = 2.3eclfI0,此时荧光强度与荧光物质浓度成正比。实际测定时,如果只取空间分布以及光谱的一部分,则有F = 2.3eclkfI0(k为与测定体系有关的常数)。 词汇l荧光偏振 fluorescence polarization在偏振光激发下,荧光体发射的荧光亦是偏振光。在平行和垂直于激发光偏振方向所观察到的荧光强度I/ 和I是不同的。荧光偏振可以用荧光偏振度P和各向异性r来度量。P = (I/ - I) / (I/ + I);
85、r = (I/ - I) / (I/ + 2I)。荧光偏振与荧光体的分子形状、转动速度;与荧光体的吸光对偏振激发的取向、光选择性、激发矩与发射矩是否共线等因素有关。P和r的测量可揭示荧光体吸收光子和随后发射光子的平均角移。 词汇l荧光光谱 fluorescence spectrum又称荧光发射光谱,指荧光强度随荧光发射波长或波数变化的函数关系曲线。横坐标可用波长或波数,纵坐标可用荧光强度或光子数来表示。一般实验测定得到的荧光光谱反映的是分光器、检测器等固有的波长特性,为表观荧光光谱。而测定得到的凝聚态物质的荧光光谱一般与激发波长无关,反映物质真实的荧光特性。由于激发态分子的寿命容易受化学反应、
86、与溶剂的相互作用的影响,因此荧光光谱比吸收光谱更能敏锐地反映分子的状态变化。 词汇l荧光猝灭 fluorescence quenching指激发态的荧光分子通过各种外转换过程失去能量使荧光强度降低的现象。由于该荧光物质以外的其他物质的存在使其荧光猝灭,则该物质称为猝灭剂。当基态荧光分子与猝灭剂之间通过弱的结合生成复合物,且该复合物使荧光完全猝灭的现象称为静态猝灭。如果激发态荧光分子与猝灭剂碰撞使其荧光猝灭则称为动态猝灭。荧光分子本身浓度增大使其荧光猝灭的现象称为浓度猝灭或自猝灭。由于荧光的再吸收、荧光物质发生化学变化而观察不到荧光的现象一般不称为荧光猝灭。在利用荧光进行定量、液体闪击计数等包含
87、荧光过程的测定方法中,一定要注意溶剂、共存杂质、氧气等猝灭剂的影响。 词汇l荧光 fluorescence发光的一种。在分子或原子吸收光被激发后再以光的形式辐射能量的过程中,如果发光最初的状态与发光结束时的状态其电子多重度相同,则称为荧光。通常荧光是从第一激发单线态S1回到基态单线态S0的光辐射。由于发荧光可以回到基态的各振动能级,当S1与S0的振动波函数相似时,吸收光谱的第一吸收带与荧光光谱呈镜像对称。从S1返回的过程除荧光外,还可以有回到T1的系间窜跃、通过内转换非辐射失活回到S0等过程,因此往往使荧光量子产率降低。荧光过程的寿命一般在10-9-10-7秒。S1S0长寿命的发光称为延迟荧光
88、。荧光有激发光谱、发射光谱、量子产率、寿命、荧光偏振等参数描述。荧光常用于痕量物质的高灵敏的定性定量分析。 词汇l有机质谱法 Organic mass spectrometry OMS 对有机化合物进行定性定量分析的质谱方法。对于纯的有机化合物,可以直接将样品引入质谱仪器,测定化合物的分子量,并可根据得到的化合物相关碎片信息,推断化合物的可能结构。对于组分复杂的有机化合物,可通过联用仪器进行分析。如气相色谱、液相色谱仪与质谱仪串联使用。对于小分子、热稳定、易挥发的组分,使用气相色谱-质谱联用仪进行分析;对于大分子、热不稳定、不易汽化的极性化合物,则可以使用液相色谱-质谱联用仪进行分析。 词汇l
89、原子发射光谱 被热能、电能或其它能量激发的原子从激发态跃迁至较低激发态或基态时,以光子的形式释放出能量,辐射出特征波长的谱线。把原子所辐射的特征谱线按波长或频率的次序进行排列,称为原子发射光谱。 词汇l原子吸收光谱的轮廊 原子吸收光谱线并不是严格几何意义上的线,而是占据着有限的相当窄的频率或波长范围,即有一定的宽度。原子吸收光谱的轮廓以原子吸收谱线的中心波长和半宽度来表征。中心波长由原子能级决定。半宽度是指在中心波长的地方,极大吸收系数一半处,吸收光谱线轮廓上两点之间的频率差或波长差。半宽度受到很多实验因素的影响。 词汇l原子化器 原子化器是提供能量,使试样干燥,蒸发和原子化的一种装置。 在原
90、子吸收光谱分析中,试样中被测元素的原子化是整个分析过程的关键环节。实现原子化的方法,最常用的有两种:一是火焰原子化法,另一种是非火焰原子化法,其中应用最广的是石墨炉电热原子化法。 词汇l跃迁几率 每个原子在单位时间内发生的跃迁次数。 词汇l杂散光 stray light指远离吸收光的其它波长的入射光。由于光源发出的光经过单色器时有可能从单色器舱内及其它光学元件表面发生反射,从光学元件表面以及大气中的灰尘也可以发生散射,这些都会产生杂散光。杂散光的存在会对比尔定律产生偏移。词汇l载气 carrier gas在气相色谱法中,流动相为气体,称其为载气。载气的作用是以一定的流速载带气体样品或经气化后的
91、样品气体一起进入色谱柱进行分离,再将被分离后的各组分载入检测器进行检测,最后流出色谱系统放空或收集,载气只是起载带而基本不参于分离作用。常用的载气有氢、氦、氮、氩、二氧化碳等,对载气的选择和净化处理视检测器、色谱柱以及分析的要求而定。 词汇l增色效应 hyperchromic effect紫外-可见吸收光谱法中的术浯,指物质对特定波长光的吸收能力增加的效应。词汇l紫外-可见吸收光谱 ultraviolet and visible absorption spectrum在紫外可见区(200-780nm)将不同波长的单色光依次通过被分析物质,逐点测定或扫描各对应波长处的吸光度,绘制所得吸光度波长曲
92、线,称为该被分析物质的紫外-可见吸收光谱。紫外-可见吸收光谱是物质分子对不同波长光的选择性吸收的结果,是对物质进行光度定性、定量分析的基础。紫外可见吸收光谱是带状光谱。 词汇l紫外-可见分光光度计 ultraviolet and visible spectrophotometer用于测定物质的紫外-可见吸收光谱的仪器。由光源、单色器、样品室、检测器以及数据处理及记录装置等主要部件构成。 词汇l纵向扩散 longitudinal diffusion 又称轴向扩散,在色谱过程中,指溶质分子在移动方向上向前和向后的扩散。它是由浓度梯度所引起,样品从柱入口加入,样品带像一个塞子随流动相向前推进,由于存
93、在浓度梯度,塞子必然会自发地向前和向后扩散,从而引起谱的带展宽。 词汇l总离子流色谱图 Total ion chromatogram (TIC) 在GC-MS或LC-MS等方法中使用的一种色谱图。质量分析器在可能出现的质荷比范围内以固定时间间隔重复地扫描,检测系统就可连续不断的得到变化着的质谱信号。计算机一边收集存储,一边将每次扫描的离子流求和,获得总离子流。 总离子流随时间变化的图谱称为总离子流色谱图(TIC)。在TIC中,纵坐标表示收集存储离子的电流总强度,横坐标表示离子的生成时间或连续扫描的扫描次数。 词汇l组合频 combination tune两个或两个以上的基频,或基频与倍频的结合
94、,如n1+n2,2n1+n2等产生的红外吸收频率称为组合频。 词汇l振动耦合 vibration coupling两个基团相邻且振动基频相差不大时会产生振动的耦合作用,振动耦合引起的吸收频率称为耦合频率。耦合频率偏离基频,一个移向高频,一个移向低频。 词汇l正相高效液相色谱法 normal phase high performance liquid chromatography, NP-HPLC 是由含极性有机基团的固定相和非极性(或弱极性)溶剂流动相所组成的色谱体系。其代表性的固定相是硅胶或改性硅胶,代表性的流动相是正己烷。早期的液相色谱中曾广泛采用这种体系。 词汇l质谱图 Mass spe
95、ctrum 不同质荷比的离子经质量分析器分开后,到检测器被检测并记录下来,经计算机处理后以质谱图的形式表示出来。在质谱图中,横坐标表示离子的质荷比(m/z)值,从左到右质荷比的值增大,对于带有单电荷的离子,横坐标表示的数值即为离子的质量;纵坐标表示离子流的强度,通常用相对强度来表示,即把最强的离子流强度定为100%,其它离子流的强度以其百分数表示,有时也以所有被记录离子的总离子流强度作为100%,各种离子以其所占的百分数来表示。 词汇l质量范围 mass range质谱仪能够测定的原子量或分子量的范围,单位为Da。 词汇l质量色谱图 Mass chromatogram又叫提取离子色谱图/ ex
96、tract ion chromatography 是质谱法处理数据的一种方式。在GC/MS或LC/MS中,选定一定的质量扫描范围,按一定的时间间隔测定质谱数据并将其保存在计算机中。然后可以用各种办法调出质谱数据。如果要观察特定质量与时间的关系,可以指定这个质量,计算机将以指定离子的强度为纵坐标,以时间作为横坐标,表示质量与时间的关系。 词汇l中阶梯光栅 具有精密刻制的宽平刻痕的特殊衍射光栅。它与普通的闪耀平面光栅的区别在于光栅每一阶梯的宽度是其高度的几倍,阶梯之间的距离是欲色散波长的10200倍,闪耀角大。所以中阶梯光栅有很高的色散率和良好的集光本领。用中阶梯光栅做色散元件的光谱仪器称为中阶梯
97、光栅光谱仪。具有色散率高、紧凑、造价低等优点。 词汇l重烃油法 Nujol method又称调糊法,是测定固体样品的一种红外测定技术。将固体样品(510mg)放入研钵中充分研细,滴12滴重烃油调成糊状,涂在盐片上用组合窗板组装后测定。若重烃油的吸收妨碍样品测定,可改用六氯丁二烯。 词汇l重原子效应 heavy atom effect磷光测定体系中(待测分子内或加入含有重原子的试剂)有原子序数较大的原子存在时,由于重原子的高核电荷引起或增强了溶质分子的自旋-轨道耦合作用,从而增大了S0T1吸收跃迁和S1T1体系间窜跃的几率,即增加了T1态粒子的布居数,有利于磷光的产生和增大磷光的量子产率。这种作用称为重原子效应。重原子效应一般使荧光猝灭,磷光寿命缩短,因此重原子效应是增强磷光信号的重要手段。 词汇l助色团 auxochrome分子中本身不吸收辐射而能使分子中生色基团的吸收峰向长波长移动并增强其强度的基团,如羟基、胺基和卤素等。当吸电子基(如-NO2)或给电子基(含未成键p电子的杂原子基团,如-OH,-NH2等)连接到分子中的共轭体系时,都能导致共轭体系电子云的流动性增大,分子中*跃迁的能级差减小,最大吸收波长移向长波,颜色加深。这些基团被称为助色团。助色团可分为吸电子助色团和给电子助色团。