什么是光譜儀？

光譜儀是分析設(shè)備的總稱，可以通過測量物質(zhì)發(fā)射和吸收的光來研究物質(zhì)的成分和性質(zhì)。

該裝置主要由光源、光譜部分、樣品部分、探測器等組成。根據(jù)所使用的光源類型和設(shè)備結(jié)構(gòu)，光譜儀有多種類型。

具體來說，紫外可見分光光度計(jì)（UV-Vis）、紅外分光光度計(jì)（IR）、電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-AES）、原子吸收光譜儀（AAS）以及X射線熒光分析儀（XRF）和X射線分析儀。光電子能譜（XPS）。每臺(tái)設(shè)備可以分析的內(nèi)容不同，因此需要根據(jù)目的使用不同的設(shè)備。

光譜儀的使用

光譜儀用于各個(gè)領(lǐng)域。以下是一些典型用途。這些只是一些示例；光譜分析儀的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。

1. 化學(xué)?生化學(xué)

這包括質(zhì)量控制，例如檢查合成化學(xué)品的分子結(jié)構(gòu)、反應(yīng)速率和雜質(zhì)含量、蛋白質(zhì)和 DNA 的結(jié)構(gòu)分析以及酶促反應(yīng)的測量。

2.環(huán)境科學(xué)

例子包括水和空氣中污染物的檢測和分析。

3.醫(yī)療/藥學(xué)

例如測量藥物的質(zhì)量、測量血液成分和診斷疾病。

4.食品工業(yè)

例子包括食品中營養(yǎng)成分和添加劑的定量分析、質(zhì)量控制、材料的成分分析、表面物理性質(zhì)的測量以及氧化反應(yīng)的研究。

光譜儀原理

光譜分析儀基本上是一種通過用某種光照射樣品并分析樣品吸收、反射或發(fā)射的光來識(shí)別和量化樣品中的物質(zhì)的設(shè)備。分析結(jié)果以稱為頻譜的波形圖輸出。

通過分析該光譜數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行樣品的定性和定量分析、分子結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)、材料特性的評(píng)價(jià)等。不同設(shè)備的測量原理有所不同，我們將簡要描述上述六種代表性設(shè)備的測量原理。

1. 紫外可視分光光度計(jì)

當(dāng)樣品受到紫外線和可見光波長范圍內(nèi)的光照射時(shí)，光被樣品中所含的物質(zhì)吸收和反射。通過測量每個(gè)入射光波長的吸收光和透射光的強(qiáng)度，可以確定分子結(jié)構(gòu)并定量樣品中所含的成分。

2. 赤外分光光度計(jì)

當(dāng)用紅外線照射樣品時(shí)，樣品吸收或反射紅外線。吸收和反射的紅外線根據(jù)樣品中化合物的類型和鍵合狀態(tài)而變化。光譜儀將紅外線分成波長，探測器測量光的強(qiáng)度，以確定樣品中化合物的類型及其鍵的狀態(tài)。

3. 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀

將樣品放入通過高溫燃燒材料產(chǎn)生的稱為“等離子體"的火焰中，通過觀察發(fā)光可以確定材料的成分。當(dāng)樣品放入等離子體中時(shí)，它會(huì)分解成原子和離子。

此時(shí)，等離子體中的原子和離子吸收能量并釋放能量，產(chǎn)生光。這種發(fā)光由各種波長的光組成，通過測量光的強(qiáng)度和波長，可以確定樣品中的成分。

4. 原子吸光分析裝置

從特殊光源發(fā)出的光照射到樣品上。由于元素吸收特定于該元素的波長的光，因此可以通過測量每個(gè)波長下吸收的光的強(qiáng)度來確定樣品中該元素的含量。

5. 熒光X射線分析儀

當(dāng) X 射線照射到樣品時(shí)，樣品中的元素吸收能量并發(fā)射能量，產(chǎn)生熒光 X 射線。

這種熒光X射線的能量根據(jù)元素的種類而變化，因此通過測量熒光X射線的能量，可以查出樣品中含有哪些元素。

6. X線光電子分光分析裝置

當(dāng) X 射線照射到固體表面時(shí)，原子和分子被電離，電子隨著電離而釋放。發(fā)射的電子具有不同的能量，具體取決于元素及其化學(xué)狀態(tài)。

設(shè)備內(nèi)部的探測器測量發(fā)射電子的能量，并據(jù)此可以確定樣品中元素的類型和狀態(tài)。通過在改變 X 射線能量的同時(shí)進(jìn)行測量，可以檢查不同深度的樣品表面。

光譜分析儀的類型

光譜儀有多種類型，分析能力因設(shè)備而異。這里我們簡要概述六種典型設(shè)備。

1. 紫外可視分光光度計(jì)(UV-Vis)

這是一種利用紫外線或可見光作為光源來檢查物質(zhì)透射、吸收和反射的光的裝置。可以對(duì)樣品中的成分進(jìn)行定性和定量分析。

2. 赤外分光光度計(jì)(IR)

這是一種利用紅外光作為光源來檢查材料透射和反射的光的裝置。可以對(duì)樣品中的成分進(jìn)行結(jié)構(gòu)估計(jì)和定量。

3. 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-AES）

該裝置將樣品引入電感耦合等離子體并檢測發(fā)生的發(fā)光現(xiàn)象。其高靈敏度可以對(duì)微量元素進(jìn)行定性和定量分析。

4. 原子吸光分析裝置 (AAS)

該裝置利用原子吸收特定波長的光的現(xiàn)象，能夠?qū)ξ⒘吭剡M(jìn)行定性和定量分析。

5.X射線熒光光譜儀（XRF）

這是一種可以使用X射線作為光源對(duì)材料進(jìn)行元素分析的裝置。通過測量每種元素的熒光 X 射線，可以對(duì)樣品進(jìn)行定性和定量分析。

6. X線光電子分光分析裝置(XPS)

這是一種利用X射線作為光源來獲取構(gòu)成固體表面的原子和分子信息的裝置。