凡是凭据物质与辐射能的相互作用所成立起来的定性、定量和结构分析的步骤,均可称为光学分析法。光学分析法是基于物质发射的电磁辐射(electromagnetic radiation)或物质与辐射相互作用产生的辐射信号或产生的信号变动来测定物质的性质、含量和结构的仪器分析步骤。
电磁辐射是一种以电磁波的大局在空间高速传布的粒子流,拥有颠簸性和微粒性。
1.线光谱
当辐射物质是单个的气态原子时,产生紫表、可见光区的线光谱。
通过内层电子的跃迁能够产生X射线线光谱。
2.带光谱
带光谱是由许大批子化的振动能级叠加在分子的基态电子能级上而形成的。
3.陆续光谱
固体加热至炽热会发射陆续光谱,这类热辐射称为黑体辐射。通过热能引发凝聚体中无数原子和分之振荡产生黑体辐射。
被加热的固体发射陆续光谱,它们是红表、可见及长波侧紫表光分辨析仪器的沉要光源。
凭据发射光谱地点的光谱区和引发步骤分歧,发射光谱法分为:
1. g射线光谱法
天然某人为放射性物质的原子核在衰变的过程中发射a和b粒子后,往往使自身的核引发,而后该核通过发射g射线回到基态。丈量这种特点g射线的能量(或波长),能够进行定性分析,丈量g射线的强度,能够进行定量分析。
2. X射线荧光分析法
原子受高能辐射引发,其内层电子能级跃迁,即发射出特点X射线,称为X射线荧光。用X射线管产生的一次X射线来引发X射线荧光是最常用的步骤。丈量X射线的能量(或波长)能够进行定性分析,丈量其强度能够进行定量分析。
3. 原子发射光谱分析法
用火焰、电弧、等离子炬等作为引发源,使气态原子或离子的表层电子 受引发发射特点光学光谱,利用这种光谱进行分析的步骤叫做原子发射光谱分析法。波长领域在190 - 900nm,可用于定性和定量分析。
4. 原子荧光分析法
气态自由原子吸收特点波长的辐射后,原子的表层电子从基态或低能态跃迁到较高能态,约经10-8 s,又跃迁至基态或低能态,同时发射出与原引发波长一样(共振荧光)或分歧的辐射(非共振荧光),称为原子荧光。
发射的波长在紫表和可见光区。在与引发光源成肯定角度(通常为90°)的方向丈量荧光的强度,能够进行定量分析。
5. 分子荧光分析法
某些物质被紫表光照射后,物质分子吸收了辐射而成为引发态分子,而后回到基态的过程中发射出比入射波长更长的荧光。丈量荧光的强度进行分析的步骤称为荧光分析法。波长在光学光谱区。
6. 分子磷光分析法
物质吸收光能后,基态分子中的一个电子被引发跃迁至第一引发单沉态轨路,由第一引发单沉态的最低能级,经系统间交叉跃迁至第一引发三沉态(系间窜跃),并经过振动弛豫至最低振动能级,因而,由此引发态跃迁回至基态时,便发射磷光。
凭据磷光强度进行分析的步骤成为磷光分析法。它重要用于环境分析、药物钻研等方面的有机化合物的测定。
7. 化学发光分析法
由化学反映提供足够的能量,使其中一种反映的分子的电子被引发,形成引发态分子。引发态分子跃回基态时,就发出肯定波长的光。其发光强度随功夫变动,并可得到较强的发光(峰值)。
在相宜的前提下,峰值与被分析物浓度成线性关系,可用于定量分析。
由于化学发光反映类型分歧,发射光谱领域为400 - 1400nm。
将一束分歧波长的红表射线照射到物质的分子上,某些特定波长的红表射线被吸收,形成这一分子的红表吸收光谱。每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红表吸收光谱,据此能够对分子进行结构分析和鉴定。
1 、原子吸收光谱的产生
基态原子吸收其共振辐射,表层电子由基态跃迁至引发态而产生原子吸收光谱。原子吸收光谱位于光谱的紫表区和可见区。
2 、原子吸收光谱的谱线概括
原子吸收光谱线并不是严格地几何意思上的线(几何线无宽度),而是有相倒丨的频率或波长领域,即有肯定的宽度。一束分歧频率强度为I0的平行光通过厚度为l的原子蒸气,一部门光被吸收,透过光的强度Iv遵从吸收定律
Iv = I0·exp(-kvl)
式中kv是基态原子对频率为v的光的吸收系数。分歧元素原子吸收分歧频率的光,透过光强度对吸收光频率作图。
3 、原子吸收光谱的丈量
。1) 积分吸收
在吸收线概括内,吸收系数的积分称为积分吸收系数,简称为积分吸收,它暗示吸收的全数能量。从理论上能够得出,积分吸收与原子蒸气中吸收辐射的原子数成正比。
。2) 峰值吸收
1955年Walsh A提出,在温度不太高的不变火焰前提下,峰值吸收系数与火焰中被测元素的原子浓度也成正比。吸收线中心波利益的吸收系数K0为峰值吸收系数,简称峰值吸收。前面指出,在通常原子吸收测定前提下,原子吸收线概括取决于Doppler宽度峰值吸收系数与原子浓度成正比。
。3)锐线光源
峰值吸收的测定是至关沉要的,在分子光谱中光源都是使用陆续光谱,陆续光谱的光源很难测准峰值吸收,Walsh还提出用锐线光源丈量峰值吸收,从而解决了原子吸收的实用丈量问题。
锐线光源是发射线半宽度远幼于吸收线半宽度的光源,如空心阴极灯。在使用锐线光源时,光源发射线半宽度很幼,并且发射线与吸收线的中心频率一致。这时发射线的概括可看作一个很窄的矩形,即峰值吸收系数Kv在此概括内不随频率而扭转,吸收只限于发射线概括内。这样,肯定的K0即可测出肯定的原子浓度。
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