现代生物分析仪器原理与实验课件二

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1、第四章：光学分析技术光学分析概述光学显微技术电子显微技术红外光谱分析方法分类主要分析方法被测物理性质光谱分析发射光谱分析、火焰光度分析光的发射分子发光分析法、放射分析法紫外-可见分光光度法光的吸收原子吸收分光光度法红外光谱法、核磁共振波谱法比浊法、拉曼光谱法光的散射折射法、干涉法光的折射X-射线衍射法、电子衍射法光的衍射圆二色谱法光偏振方向的旋转电化学分析电位法电极电位电导法电导极谱法、溶出伏安法电流-电压色谱分析气相色谱法、液相色谱法薄层色谱法两相间的分配热分析热导法、差热分析法热性质质量分析质谱法质荷比光学分析光学分析法：根据物质发射的电磁辐射或电磁辐射与物质相互作用建立起

2、来的一类分析方法（OpticalMethodsofAnalysis）。基本特点：（1）所有光分析法均包含三个基本过程；（2）选择性测量，不涉及混合物分离（不同于色谱分析）（3）涉及大量光学元器件。三个基本过程：（1）能源提供能量；（2）能量与被测物之间的相互作用；（3）产生信号。相互作用方式：发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射主要应用在物质组成和结构的研究，基团的识别，几何构型的确定，表面分析，定量分析等方面。吸收：物质选择性吸收特定频率的辐射能，从低能级跃迁到高能级发射：将吸收的能量以光的形式释放出散射：光子与其它粒子碰撞时改变其传播方向；光子与分子产生弹性碰撞无能量交

3、换时为瑞利散射；有能量交换为拉曼散射。通常散射光强I与散射光频率的四次方成正比。折射：光在不同折射率的介质中传播速率不同引起的反射：光在传播时在不同折射率的介质界面产生传播方向的改变干涉：相干波互相叠加产生的现象，可得到明暗相间的条纹衍射：光波绕过障碍物而弯曲地向它后面传播的现象光谱仪(Spectrometers)光谱仪利用光谱学的基本原理，以获得反应光辐射与样品组分相互作用的结果，即各种谱图，并借助于这些谱图的特征与化合物分子结构信息间关系来解析、推导出复杂化合物结构，进行定性或定量分析。Aspectrometer(spectrophotometer,spectrograph

4、orspectroscope)isaninstrumentusedtomeasurepropertiesoflightoveraspecificportionoftheelectromagneticspectrum,typicallyusedinspectroscopicanalysistoidentifymaterials.光学分析光谱学基本理论光学分析法分类光谱分析仪123光谱学基本理论一、电磁辐射电磁辐射：以巨大速度通过空间，不需要以任何物质作为传播媒介的一种能量。这些电磁辐射包括从射线到无线电波的所有电磁波谱范围(不只局限于光学光谱区)。可划分为三个区域：电子区域、光

5、学区域和γ(gamma)射线区域。电磁辐射具有波粒二象性。二、电磁波谱电磁辐射按波长顺序排列，称为电磁波谱。光谱学基本理论光谱学基本理论三、粒子的几种状态基态(groundstates)：原子、离子或分子的常规状态，其能量最低，此时这些粒子所处的状态称为基态。激发态(excitedstates)：粒子获得能量，由低能态或基态过渡到较高能态，称为激发。跃迁(transition)：粒子在不同能态之间的运动称跃迁。光谱学基本理论四、光与物质的作用吸收光谱：因物质的原子、离子或分子对辐射的选择性吸收而得到的光谱，称为吸收光谱。发射光谱：因物质的原子、离子或分子由较高能态向较低能态或基

6、态的跃迁而产生的光谱，称为发射光谱。荧光光谱：物质吸收辐射能后处于较高能态的粒子，以辐射跃迁的形式过渡到基态所产生的光谱，即称为荧光光谱。（磷光光谱、延迟荧光）光学分析光谱学基本理论光学分析法分类光谱分析仪123根据物质同辐射能作用的性质不同，光学分析法基本上可以分为光谱法和非光谱法。非光谱法：不涉及能级跃迁，物质与辐射作用时，仅改变传播方向等物理性质，如偏振、干涉、旋光法等。光谱法：基于物质与辐射能作用时，粒子发生能级跃迁而产生的发射或吸收光谱的波长或强度进行分析的方法。光学分析法分类根据电磁辐射的本质，可以将光谱法分为原子光谱和分子光谱。光学分析法分类根据电磁辐射能量传递方

7、式，可以将光谱法分为发射、吸收和散射光谱法。光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谱法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射线荧光化学发光一、发射光谱法光学分析法分类