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      光電光譜分析的基本原理

      2016年12月01日13:55 

      光電光譜分析的基本原理
      測定物質的組成,是人類認識自然,改造自然必要的。物質系由分子或原子所組成。欲測定物質的組成,通常用化學分析法,但光譜分析也是廣泛采用的方法。
      物質都有其屬性,通過屬性可以區別不同的物質。由于物質的組成不同,在一定條件下物質能發射其特征的光譜。我們就是利用光譜這個屬性來測定物質的組成。
      由于光具有波動物質,所以光的一個標志是它的波長。不同顏色的光彩表明它們的波長不同。由短波的紫光到長波的紅光組成全部可見光。按照波長分開而排列的一系列不同波長的光就組成所謂光譜。廣義而言,可用于分析工作的光譜的范圍可以包括更大電磁波的范圍,大約波長范圍由10-10至10厘米。但發射光譜分析工作的光譜范圍只是紫外光域的一部分,波長約為1600埃-8500埃(可見光域的波長范圍約為4000埃-7000埃)。
      物質能發射光譜,物質對光且有吸收、散射等作用。這些現象都可以利用來作物質的測定。這里討論的限于發射光譜分析,或者說的嚴密一些,應稱作發射光譜化學分析。但為簡單起見,我們就稱之為光譜分析。
      物質發射的光譜有三種,線狀光譜、帶狀光譜及連續光譜。線狀光譜系由原子或離子被激發而發射,因此只有當物質在離解成原子或離子時(一般氣態或高溫下)才發射線狀光譜。帶狀光譜系由分子被激發而發射,而連續光譜系由炙熱的固體或液體所發射。在通常進行光譜分析所用的激發光源火焰、電弧或電火花的作用下,分析的物質處在高溫的氣態下,一般都離解為原子或離子,因而被激發后發射的是線狀光譜。所以光譜分析所利用的是線狀光譜中的譜線,并且所得結果只能給出組成元素的種類及含量,而不顯示物質的分子結構。
      每一種元素的原子被激發后,可以產生一組其特征的光譜,而特征光譜的出現就能證明此種元素在輻射源中存在。。原子或離子被激發而產生十數萬條光譜的譜線已經測定它們的波長。由于測定波長能達很高的準確度,光譜中的大部分譜線都可以無誤地確定其由哪一種元素產生。所以光源定性分析是很可靠的辦法,即靈敏、快速又簡單。周期表上約七十個元素,可以用光譜方法,較容易地定性測定。
      一般當試樣中某一元素的含量不太高時,該元素發射的光譜譜線強度是和它的含量成正比。這個關系成為光譜定量分析的基礎,并使光譜定量分析成為非常方便的方法。凡是光譜定性分析能測到的元素,一般都可以做定量分析。光譜定量分析,一般比化學快,并且用較少的試樣即可進行。
      物質發射的光譜需用分光儀器進行觀測。分光儀器需有三個元件:狹縫、能將不同波長的光按波長分開和排列成序的三棱鏡或光柵和能聚焦成像以形成譜線的光學系統(譜線即為狹縫的像)。
      譜線落在焦面上,可用感光板攝取,或用目鏡觀測(限于可見光),或用一出口狹縫接收(使與近旁其它譜線區分)。前一種方式即為一攝譜儀,其次一種方式則為看譜鏡,而第三種方式則為單色儀。如在許多譜線處裝上出口狹縫,并在出口狹縫后面設置光電接收裝置,即成為光電直讀光譜議。

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