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光电光谱分析的基本原理

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人气:-发表时间:2016-12-01 13:55【

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光电光谱分析的基本原理
测定物质的组成,是人类认识自然,改造自然必要的。物质系由分子或原子所组成。欲测定物质的组成,通常用化学分析法,但光谱分析也是广泛采用的方法。
物质都有其属性,通过属性可以区别不同的物质。由于物质的组成不同,在一定条件下物质能发射其特征的光谱。我们就是利用光谱这个属性来测定物质的组成。
由于光具有波动物质,所以光的一个标志是它的波长。不同颜色的光彩表明它们的波长不同。由短波的紫光到长波的红光组成全部可见光。按照波长分开而排列的一系列不同波长的光就组成所谓光谱。广义而言,可用于分析工作的光谱的范围可以包括更大电磁波的范围,大约波长范围由10-10至10厘米。但发射光谱分析工作的光谱范围只是紫外光域的一部分,波长约为1600埃-8500埃(可见光域的波长范围约为4000埃-7000埃)。
物质能发射光谱,物质对光且有吸收、散射等作用。这些现象都可以利用来作物质的测定。这里讨论的限于发射光谱分析,或者说的严密一些,应称作发射光谱化学分析。但为简单起见,我们就称之为光谱分析。
物质发射的光谱有三种,线状光谱、带状光谱及连续光谱。线状光谱系由原子或离子被激发而发射,因此只有当物质在离解成原子或离子时(一般气态或高温下)才发射线状光谱。带状光谱系由分子被激发而发射,而连续光谱系由炙热的固体或液体所发射。在通常进行光谱分析所用的激发光源火焰、电弧或电火花的作用下,分析的物质处在高温的气态下,一般都离解为原子或离子,因而被激发后发射的是线状光谱。所以光谱分析所利用的是线状光谱中的谱线,并且所得结果只能给出组成元素的种类及含量,而不显示物质的分子结构。
每一种元素的原子被激发后,可以产生一组其特征的光谱,而特征光谱的出现就能证明此种元素在辐射源中存在。。原子或离子被激发而产生十数万条光谱的谱线已经测定它们的波长。由于测定波长能达很高的准确度,光谱中的大部分谱线都可以无误地确定其由哪一种元素产生。所以光源定性分析是很可靠的办法,即灵敏、快速又简单。周期表上约七十个元素,可以用光谱方法,较容易地定性测定。
一般当试样中某一元素的含量不太高时,该元素发射的光谱谱线强度是和它的含量成正比。这个关系成为光谱定量分析的基础,并使光谱定量分析成为非常方便的方法。凡是光谱定性分析能测到的元素,一般都可以做定量分析。光谱定量分析,一般比化学快,并且用较少的试样即可进行。
物质发射的光谱需用分光仪器进行观测。分光仪器需有三个元件:狭缝、能将不同波长的光按波长分开和排列成序的三棱镜或光栅和能聚焦成像以形成谱线的光学系统(谱线即为狭缝的像)。
谱线落在焦面上,可用感光板摄取,或用目镜观测(限于可见光),或用一出口狭缝接收(使与近旁其它谱线区分)。前一种方式即为一摄谱仪,其次一种方式则为看谱镜,而第三种方式则为单色仪。如在许多谱线处装上出口狭缝,并在出口狭缝后面设置光电接收装置,即成为光电直读光谱议。

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