【摘要】 光谱分析是根据物质的光谱来鉴别物质及确定它的化学组成和相对含量的方法

光谱分析是根据物质的光谱来鉴别物质及确定它的化学组成和相对含量的方法。光谱分析法分析物质具有快速、灵敏的特点。历史上曾通过光谱分析发现了许多新元素,如铷,铯,氦等。

 

光谱分析分类有哪些呢?

根据分析原理光谱分析可分为发射光谱分析与吸收光谱分析二种;根据被测成分的形态可分为原子光谱分析与分子光谱分析。光谱分析的被测成分是原子的称为原子光谱,被测成分是分子的则称为分子光谱。科学指南针提供光谱分析检测服务,详情联系客服!


光谱分析原理
根据被测原子或分子在激发状态下发射的特征光谱的强度计算其含量,是发射光谱分析。

吸收光谱是根据待测元素的特征光谱,通过样品蒸汽中待测元素的基态原子吸收被测元素的光谱后被减弱的强度计算其含量。它符合郎珀-比尔定律:

A= -lg I/I o= -lgT = KCL

式中I为透射光强度,I0为发射光强度,T为透射比,L为光通过原子化器光程由于L是不变值所以A=KC。


物理原理为:

任何元素的原子都是由原子核和绕核运动的电子组成的,原子核外电子按其能量的高低分层分布而形成不同的能级,因此,一个原子核可以具有多种能级状态。

能量最低的能级状态称为基态能级(E0=0),其余能级称为激发态能级,而能最低的激发态则称为第一激发态。正常情况下,原子处于基态,核外电子在各自能量最低的轨道上运动。

如果将一定外界能量如光能提供给该基态原子,当外界光能量E恰好等于该基态原子中基态和某一较高能级之间的能级差E时,该原子将吸收这一特征波长的光,外层电子由基态跃迁到相应的激发态。原来提供能量的光经分光后谱线中缺少了一些特征光谱线,因而产生原子吸收光谱。


电子跃迁到较高能级以后处于激发态,但激发态电子是不稳定的,大约经过10-8秒以后,激发态电子将返回基态或其它较低能级,并将电子跃迁时所吸收的能量以光的形式释放出去,这个过程称原子发射光谱。可见原子吸收光谱过程吸收辐射能量,而原子发射光谱过程则释放辐射能量。


发射光谱分析
发射光谱分析法是利用物质在热激发或电激发下,每种元素的原子或离子发射特征光谱来判断物质的组成,而进行元素的定性与定量分析的方法。是根据被测原子或分子在激发状态下发射的特征光谱的强度计算其含量。


原子发射光谱法是根据处于激发态的待测元素原子回到基态时发射的特征谱线对待测元素进行分析的方法。原子发射光谱法包括了三个主要的过程,即:

1)由光源提供能量使样品蒸发、形成气态原子、并进一步使气态原子激发而产生光辐射;

2)将光源发出的复合光经单色器分解成按波长顺序排列的谱线,形成光谱;

3)用检测器检测光谱中谱线的波长和强度。

由于待测元素原子的能级结构不同,因此发射谱线的特征不同,据此可对样品进行定性分析;而根据待测元素原子的浓度不同,因此发射强度不同,可实现元素的定量测定。


吸收光谱分析
吸收光谱是指物质吸收光子,从低能级跃迁到高能级而产生的光谱。吸收光谱可是线状谱或吸收带。研究吸收光谱可了解原子、分子和其他许多物质的结构和运动状态,以及它们同电磁场或粒子相互作用的情况。


吸收光谱分析法广泛应用于材料的成分分析和结构分析,以及各种科学研究工作。

 

观察吸收光谱的方法有以下几种:

①使用具有连续光谱的光源,如白炽灯、连续谱红外光源。光通过样品后经过分光仪器被记录下来,在连续的白光本底上显示暗的吸收光谱。

②使上述光源发出的光先通过分光仪器,成为准单色光。调节分光仪器,使光的频率连续扫描,通过样品并被记录下来,得到吸收光谱的线形。

③使用频率可连续调谐的激光器作光源,不用分光仪器,直接记录吸收光谱。激光技术的发展给吸收光谱方法的研究以巨大的推动,现已具备了为获得极高分辨率、极高灵敏度等所需要的激光吸收光谱技术(见激光光谱学)。

 

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