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分光譜分析及光譜分析儀器的原理與分類

[2011/4/25]

　　眾所周知，光譜分析是基于物質(zhì)中的原子和分子處于不停的運(yùn)動狀態(tài)，這種物質(zhì)內(nèi)部運(yùn)動，在外部可以以能量輻射和吸收的形式反映出來，這種形式就是電磁輻射。而光譜就是按著波長順序排列的電磁輻射。由于原子和分子的運(yùn)動是多種多樣的，因此光譜及光譜分析儀器的種類也是多種多樣的。一般按波長及測量的方法可以分為：

　　r射線0.005~1.4入

　　x射線0.1~100入

　　光學(xué)光譜100入~300μm

　　微波光譜0.3mm~lm

　　而光學(xué)光譜又可分為：

　　真空紫外光譜100一200。入

　　近紫外光譜2000入~3800入

　　可見光譜3500入一7800入

　　近紅外光譜7800入~3μm

　　遠(yuǎn)紅外光譜3~30。μm

　　通常所說的光譜或光譜分析儀器，一般是指光學(xué)光譜分析儀器。從它的外形看可分為線光譜、帶光譜和連續(xù)光譜。線光譜是由氣體狀態(tài)下的原子或離子激發(fā)而產(chǎn)生的。如果是原子產(chǎn)生的，稱為原子光譜。如果是離子產(chǎn)生的，便稱為離子光譜。而帶狀光譜來源于被激發(fā)的氣體分子。如果光譜分析中采用的碳電極在高溫下可與空氣中的氮化合，生成氰(CN)分子，當(dāng)氰分子在電弧中被激發(fā)后就產(chǎn)生帶光譜，稱為氰帶。當(dāng)物質(zhì)的液態(tài)或固態(tài)在高溫下激發(fā)就會產(chǎn)生連續(xù)光譜。如常見的白熾燈(鎢絲燈)，燒紅的鐵電極等。它們發(fā)射的都是連續(xù)光譜儀。這些光譜是不能用來分析的。

　　根據(jù)電磁輻射的本質(zhì)，光譜可分為原子光譜儀器和分子光譜儀器。根據(jù)輻射能的傳遞情況光譜又可分為發(fā)射、吸收、發(fā)光(熒光光譜)和萊曼光譜等。我們這里習(xí)慣講的光譜分析實質(zhì)就是指“原子發(fā)射光譜分析”。發(fā)射光譜工作的光譜范圍波長大約為1600入一8500入。

　　光譜分析儀器的分析的過程是將被測物質(zhì)的試樣引入光源中，給以外界的能量，使試樣蒸發(fā)成氣態(tài)原子，并且使氣態(tài)原子的外層電子由低能態(tài)激發(fā)至高能態(tài)，處于高能態(tài)的原子很不穩(wěn)定要躍遷至基態(tài)或低能態(tài)，便產(chǎn)生了輻射。由于被分析試樣中含有不同的原子就會產(chǎn)生不同波長的輻射，對于所產(chǎn)生輻射經(jīng)過攝譜儀進(jìn)行分光就會在感光板上得到按波長順序排列的有規(guī)則的譜線，通過儀器的觀察辨認(rèn)各種特征波長的譜線存在情況就是光譜定性分析。如果用光譜分析儀器進(jìn)一步測量就是光譜的定量分析。