光譜分析儀組成_光譜分析儀原理_光譜分析儀的應用

2021-01-07 電子工程世界

  原子發射光譜分析是根據原子所發射的光譜來測定物質的化學組分的。在正常的情況下,原子處於穩定狀態,它的能量是最低的,這種狀態稱為基態。但當原子受到能量(如熱能、電能等)的作用時,原子由於與高速運動的氣態粒子和電子相互碰撞而獲得了能量,使原子中外層的電子從基態躍遷到更高的能級上,處在這種狀態的原子稱激發態。


  電子從基態躍遷至激發態所需的能量稱為激發電位,當外加的能量足夠大時,原子中的電子脫離原子核的束縛力,使原子成為離子,這種過程稱為電離。原子失去一個電子成為離子時所需要的能量稱為一級電離電位。離子中的外層電子也能被激發,其所需的能量即為相應離子的激發電位。


  處於激發態的原子是十分不穩定的,在極短的時間內便躍遷至基態或其它較低的能級上。 當原子從較高能級躍遷到基態或其它較低的能級的過程中,將釋放出多餘的能量,這種能量是以一定波長的電磁波的形式輻射出去的。 每一條所發射的譜線的波長,取決於躍遷前後兩個能級之差。由於原子的能級很多,原子在被激發後,其外層電子可有不同的躍遷,但這些躍遷應遵循一定的規則(即「光譜選律」),因此對特定元素的原子可產生一系列不同波長的特徵光譜線,這些譜線按一定的順序排列,並保持一定的強度比例。


  光譜分析就是從識別這些元素的特徵光譜來鑑別元素的存在(定性分析),而這些光譜線的強度又與試樣中該元素的含量有關,因此又可利用這些譜線的強度來測定元素的含量(定量分析)。

  光譜分析儀組成

  (1) 光源 提供強度大、穩定、而且發光面積小的連續光譜或線光譜的裝置。紫外分子吸收分光光度計常用的光源有氫燈和氘燈,可見分子吸收分光光度計常用的光源有鎢燈和滷鎢燈,紅外分子吸收分光光度計常用的光源有矽碳棒,能斯特燈;原子吸收分光光度計常用的光源有空心陰極燈。

  (2)單色器 將連續光按波長順序色散,並從中分離出一定寬度的波帶的裝置。單色器一般由光柵或稜鏡、狹縫、準直鏡三部分組成。

  (3)樣品池 用來存留被測樣品的器皿或裝置。紫外分子吸收常用石英池,可見分子吸收常用玻璃池,紅外分子吸收用巖鹽材料製作的液體池、氣體池、固體池;原子吸收為原子化器。

  (4)檢測器 將光信號轉換成電信號的裝置。紫外-可見吸收常用光電池、光電管、光電倍增管、光二極體陣列檢測器。紅外吸收常用熱電偶、高萊槽和電阻測輻射熱計。

  (5)訊號處理及顯示系統 訊號處理包括訊號放大、數學運算與轉換等。顯示系統包括電錶顯示、數字顯示、螢光屏顯示、結果列印等。

  光譜分析儀原理

  原理

  原子發射光譜分析是根據原子所發射的光譜來測定物質的化學組分的。不同物質由不同元素的原子所組成,而原子都包含著一個結構緊密的原子核,核外圍繞著不斷運動的電子。每個電子處於一定的能級上,具有一定的能量。在正常的情況下,原子處於穩定狀態,它的能量是最低的,這種狀態稱為基態。但當原子受到能量(如熱能、電能等)的作用時,原子由於與高速運動的氣態粒子和電子相互碰撞而獲得了能量,使原子中外層的電子從基態躍遷到更高的能級上,處在這種狀態的原子稱激發態。電子從基態躍遷至激發態所需的能量稱為激發電位,當外加的能量足夠大時,原子中的電子脫離原子核的束縛力,使原子成為離子,這種過程稱為電離。原子失去一個電子成為離子時所需要的能量稱為一級電離電位。離子中的外層電子也能被激發,其所需的能量即為相應離子的激發電位。處於激發態的原子是十分不穩定的,在極短的時間內便躍遷至基態或其它較低的能級上。


  當原子從較高能級躍遷到基態或其它較低的能級的過程中,將釋放出多餘的能量,這種能量是以一定波長的電磁波的形式輻射出去的,其輻射的能量可用下式表示:(1)E2、E1分別為高能級、低能級的能量,h為普朗克(Planck)常數;v及λ分別為所發射電磁波的頻率及波長,c為光在真空中的速度。


  每一條所發射的譜線的波長,取決於躍遷前後兩個能級之差。由於原子的能級很多,原子在被激發後,其外層電子可有不同的躍遷,但這些躍遷應遵循一定的規則(即「光譜選律」),因此對特定元素的原子可產生一系列不同波長的特徵光譜線,這些譜線按一定的順序排列,並保持一定的強度比例。光譜分析就是從識別這些元素的特徵光譜來鑑別元素的存在(定性分析),而這些光譜線的強度又與試樣中該元素的含量有關,因此又可利用這些譜線的強度來測定元素的含量(定量分析)。這就是發射光譜分析的基本依據。

  

  工作原理

  光譜分析儀的分析原理是將光源輻射出的待測元素的特徵光譜通過樣品的蒸汽中待測元素的基態原子所吸收,由發射光譜被減弱的程度,進而求得樣品中待測元素的含量。它符合郎珀-比爾定律 A= -lg I/I o= -LgT = KCL 式中I為透射光強度,I0為發射光強度,T為透射比,L為光通過原子化器光程由於L是不變值所以A=KC。物理原理任何元素的原子都是由原子核和繞核運動的電子組成的,原子核外電子按其能量的高低分層分布而形成不同的能級,因此,一個原子核可以具有多種能級狀態。能量最低的能級狀態稱為基態能級(E0=0),其餘能級稱為激發態能級,而能最低的激發態則稱為第一激發態。


  正常情況下,原子處於基態,核外電子在各自能量最低的軌道上運動。如果將一定外界能量如光能提供給該基態原子,當外界光能量E恰好等於該基態原子中基態和某一較高能級之間的能級差E時,該原子將吸收這一特徵波長的光,外層電子由基態躍遷到相應的激發態,而產生原子吸收光譜。電子躍遷到較高能級以後處於激發態,但激發態電子是不穩定的,大約經過10^-8秒以後,激發態電子將返回基態或其它較低能級,並將電子躍遷時所吸收的能量以光的形式釋放出去,這個過程稱原子發射光譜。可見原子吸收光譜過程吸收輻射能量,而原子發射光譜過程則釋放輻射能量。

  光譜分析儀的應用

  根據現代光譜儀器的工作原理,光譜儀可以分為兩大類:經典光譜儀和新型光譜儀。經典光譜儀器是建立在空間色散原理上的儀器:新型光譜儀器是建立在調製原理上的儀器。經典光譜儀器都是狹縫光譜儀器。調製光譜儀是非空間分光的,它採用圓孔進光根據色散組件的分光原理,光譜儀器可分為:稜鏡光譜儀,衍射光柵光譜儀和幹涉光譜儀。光學多道OMA(OpTIcal MulTI-channel Analyzer)是近十幾年出現的採用光子探測器(CCD)和計算機控制的新型光譜分析儀器,它集信息採集,處理,存儲諸功能於一體。由於OMA不再使用感光乳膠,避免和省去了暗室處理以及之後的一系列繁瑣處理,測量工作,使傳統的光譜技術發生了根本的改變,大大改善了工作條件,提高了工作效率:使用OMA分析光譜,測盆準確迅速,方便,且靈敏度高,響應時間快,光譜解析度高,測量結果可立即從顯示屏上讀出或由印表機,繪圖儀輸出。它己被廣泛使用於幾乎所有的光譜測量,分析及研究工作中,特別適應於對微弱信號,瞬變信號的檢測。

  

  發射光譜分析的過程

  1、把試樣在能量的作用下蒸發、原子化(轉變成氣態原子),並使氣態原子的外層電子激發至高能態。當從較高的能級躍遷到較低的能級時,原子將釋放出多餘的能量而發射出特徵譜線。這一過程稱為蒸發、原子化和激發,需藉助於激發光源來實現。


  2、把原子所產生的輻射進行色散分光,按波長順序記錄在感光板上,就可呈現出有規則的光譜線條,即光譜圖。系藉助於攝譜儀器的分光和檢測裝置來實現。


  3、根據所得光譜圖進行定性鑑定或定量分析。由於不同元素的原子結構不同,當被激發後發射光譜線的波長不盡相同,即每種元素都有其特徵的波長,故根據這些元素的特徵光譜就可以準確無誤的鑑別元素的存在(定性分析),而這些光譜線的強度與試樣中該元素的含量有關,因此還可利用這些譜線的強度來測定元素的含量(定量分析)。

關鍵字:光譜分析儀  化學組分  原子發射光譜 編輯:什麼魚 引用地址:http://news.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/ic483587.html

推薦閱讀

DWDM系統方興未艾,如何以此簡單製作一個光譜分析儀?

一.面對 DWDM 測試挑戰密集波分復用(DWDM)是作為電信服務提供商的關鍵性全局解決方案出現的。這項技術提供可擴展帶寬,克服了其它方案耗費光纖帶寬的缺點,能處理不同的數據格式和比特率,易於集成到當前網絡架構之中,並且價格合理。但 DWDM 技術也要求測試設備製造商設計出現場和實驗室環境下性能同樣優異的測試儀器。在保證高性能的基礎上,現場測試儀器還要易於操作,即便是網絡管理者沒有時間嘗試和掌握新技術也沒問題。可攜式光譜分析儀能夠測量 DWDM 系統大部分參數,用於安裝、試車、維護和故障定位,也可以持續監視 DWDM 信號的關鍵參數以檢測系統穩定性,在保證 DWDM 系統

發表於 2020-08-18

淺談二維微機電(MEMS)陣列對移動光譜分析儀的影響

在近紅外(NIR)光譜分析領域中,一個將便攜性與高性能實驗室系統的準確性和功能性組合在一起的系統將極大地改進實時分析。由一塊電池供電的小型手持式光譜分析儀的開發可以實現對工業過程、或食品成熟度的評估在現場進行更有效的監控。大多數色散光譜分析測量在一開始採用的都是同樣的方式。被分析的光通過一個小狹縫;這個狹縫與一個光柵組合在一起,共同控制這個儀器的解析度。這個衍射光柵專門設計用於以已知的角度反射不同波長的光。這個波長的空間分離使得其它系統可以根據波長來測量光強度。傳統光譜測量架構的主要不同之處在於散射光的測量方式。兩種常見的方法有(1)與散射光物理掃描組合在一起的單元素(或單點)探測器,以及(2)將散射光在一組探測器上成像。使用

發表於 2020-03-06

光譜分析儀指標參數及操作方法

上。 當原子從較高能級躍遷到基態或其它較低的能級的過程中,將釋放出多餘的能量,這種能量是以一定波長的電磁波的形式輻射出去的。 每一條所發射的譜線的波長,取決於躍遷前後兩個能級之差。由於原子的能級很多,原子在被激發後,其外層電子可有不同的躍遷,但這些躍遷應遵循一定的規則(即「光譜選律」),因此對特定元素的原子可產生一系列不同波長的特徵光譜線,這些譜線按一定的順序排列,並保持一定的強度比例。光譜分析就是從識別這些元素的特徵光譜來鑑別元素的存在(定性分析),而這些光譜線的強度又與試樣中該元素的含量有關,因此又可利用這些譜線的強度來測定元素的含量(定量分析)。一、概述光譜分析儀是在平時的光通信波分復用產品中較常使用到的儀表,當WDM系統剛出

發表於 2020-01-02

光譜分析儀能檢測什麼_光譜分析儀檢測方法(分析檢測)

可分開而不受幹擾,成為分析這些化合物的得力工具。  (6)靈敏度高 可利用光譜法進行痕量分析。目前,相對靈敏度可達到千萬分之一至十億分之一,絕對靈敏度可達10-8g~10-9g。  (7)樣品損壞少 可用於古物以及刑事偵察等領域。  隨著新技術的採用(如應用等離子體光源),定量分析的線性範圍變寬,使高低含量不同的元素可同時測定。還可以進行微區分析  光譜分析儀能檢測什麼  1、【食品藥品光譜分析測試】  食品:食用油、燒烤料、火鍋底料、肉類添加調料、食品香精香料、食品添加劑、滋補食品等。  藥品:保健酒成分分析、中藥膏成分分析、中成藥成分分析、中藥成分分析、中藥粉成分分析。  2、【精細化工產品光譜分析測試】  各類助劑:橡膠產品助劑

發表於 2019-12-20

光譜分析儀有什麼用途_光譜分析儀的工作原理

激發態,但激發態電子是不穩定的,大約經過10-8秒以後,激發態電子將返回基態或其它較低能級,並將電子躍遷時所吸收的能量以光的形式釋放出去,這個過程稱原子發射光譜。可見原子吸收光譜過程吸收輻射能量,而原子發射光譜過程則釋放輻射能量。光譜分析儀根據現代光譜儀器的工作原理,光譜儀可以分為兩大類:經典光譜儀和新型光譜儀。經典光譜儀器是建立在空間色散原理上的儀器:新型光譜儀器是建立在調製原理上的儀器。經典光譜儀器都是狹縫光譜儀器。調製光譜儀是非空間分光的,它採用圓孔進光根據色散組件的分光原理,光譜儀器可分為:稜鏡光譜儀,衍射光柵光譜儀和幹涉光譜儀。光學多道OMA(OpTIcal MulTI-channel Analyzer)是近十幾年出現的採用

發表於 2019-12-17

光譜分析儀的基本原理

一、原子光譜的產生 原子發射光譜分析是根據原子所發射的光譜來測定物質的化學組分的。不同物質由不同元素的原子所組成,而原子都包含著一個結構緊密的原子核,核外圍繞著不斷運動的電子。每個電子處於一定的能級上,具有一定的能量。在正常的情況下,原子處於穩定狀態,它的能量是最低的,這種狀態稱為基態。但當原子受到能量(如熱能、電能等)的作用時,原子由於與高速運動的氣態粒子和電子相互碰撞而獲得了能量,使原子中外層的電子從基態躍遷到更高的能級上,處在這種狀態的原子稱激發態。電子從基態躍遷至激發態所需的能量稱為激發電位,當外加的能量足夠大時,原子中的電子脫離原子核的束縛力,使原子成為離子,這種過程稱為電離。原子失去一個電子成為離子時所需要的能量稱為

發表於 2013-02-18

相關焦點

  • 光譜分析儀原理,就是醬紫滴~~
    .htm  光譜分析儀,是一種用於測量發光體的輻射光譜,即發光體本身的指標參數的儀器。經典光譜儀器是建立在空間色散原理上的儀器;新型光譜儀器是建立在調製原理上的儀器,經典光譜儀器都是狹縫光譜儀器。調製光譜儀是非空間分光的,它採用圓孔進光根據色散組件的分光原理,光譜儀器可分為:稜鏡光譜儀,衍射光柵光譜儀和幹涉光譜儀.
  • 光譜分析儀是什麼?
    由於每一種元素都有自己的特徵譜線,因此可以根據光譜來鑑別物質和確定它的化學組成,這種方法叫做光譜分析。光譜分析儀的優點是非常靈敏而且迅速,在材料成分分析和結構分析中起著重要作用。 每種元素的特徵光譜通常包括很多譜線,判斷元素的存在並不需要將該元素所有譜線都找出來,而只需要找出23根靈敏線即可。靈敏線是一些徼發電位低的光譜線,它們的強度大,在很低含量就能出現。
  • 光譜分析儀能檢測什麼_光譜分析儀檢測方法(分析檢測)
    隨著新技術的採用(如應用等離子體光源),定量分析的線性範圍變寬,使高低含量不同的元素可同時測定。還可以進行微區分析   光譜分析儀能檢測什麼   1、【食品藥品光譜分析測試】   食品:食用油、燒烤料、火鍋底料、肉類添加調料、食品香精香料、食品添加劑、滋補食品等。
  • 陳星旦院士團隊:光譜分析儀
    近年,陳院士主要致力於光譜技術在食品、醫藥、醫學診斷及環境監測方面的應用研究,並建立起長期合作的研發團隊,從事以近紅外光譜為主的先進光譜技術研究和儀器開發。近年來主持承擔完成國家973、863、國家科技支撐計劃、國家自然科學基金、吉林省、廣東省、浙江省科技專項等項目100餘項。申請專利140餘項,獲授權發明專利30餘項。
  • 手持式光譜分析儀怎麼使用
    打開APP 手持式光譜分析儀怎麼使用 網絡整理 發表於 2020-12-11 16:18:23   手持式光譜分析儀原理   手持式光譜分析儀為各行各業的工作人員提供了很大的方便
  • 光譜分析儀常用參數測量方法
    ,本文以AQ6370光譜分析儀為例結合平時的測試工作,介紹了使用光譜分析儀進行一些常規參數的測量方法。在光譜的譜寬測量時,要特別注意光譜分析儀系統解析度的選擇,即原理上光譜分析儀的解析度應當小於被測信號譜寬的1/10.,一般推薦設置為至少小於被測信號譜寬的1/5。在實際的測量中,為了能夠準確測量數據,一般選擇解析度帶寬為0.1nm以下。解析度帶寬RES位於SETUP菜單中的第一項,直接輸入所要設定的解析度帶寬的大小即可。
  • 橫河發布AQ6376 光譜分析儀
    AQ6376是一款動態範圍大、解析度高的臺式光譜分析儀,能精準測量雷射光譜,波長範圍在1.5~3.4μm之間,AQ6376為業內首款支持3-μm波段的基於分光原理*1的光譜分析儀。本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201602/287351.htm  光譜分析儀是一種光學測量設備,可以分析各種光學器件諸如半導體雷射器和光纖雷射器的波長成分,以便評估它們的特性。3-μm雷射器目前在環境測量和醫藥領域已經引起廣泛關注,AQ6376將有助於提高3-μm波段光器件的測量效率並加速3-μm雷射器在上述領域的應用。
  • 天健產品 | 揭秘全光譜水質分析儀
    而光譜分析則是根據物質的光譜來鑑別物質及確定它的化學組成和相對含量,幫助人們去看清事物的本質。  監測原理  在水質監測領域,光譜分析法基於其監測精度高、檢測快速、消耗試劑量小等優勢,成為現代水質監測的重要發展方向。光譜分析技術主要有三種方法,其中分子吸收光譜法在水質監測中的應用更為廣泛。
  • 橫河發布最新AQ6374光譜分析儀
    AQ6374是目前市場上唯一一款覆蓋可見光波長和光通信波長的光譜分析儀* 1。上述行業的發展刺激了光學技術應用產品的研究和開發,因此市場對可評估、分析雷射特性的高性能光譜分析儀的需求也與日俱增。  常規的光譜分析儀可以測量有限範圍波長的光。市售的分析儀分為兩種:測量光通信波長(1260~1675nm * 2)和測量可見光波長(380~780nm * 3) ,後者通常應用於醫療、家用電器、材料加工等行業的應用。
  • 為DWDM測試選擇最佳光譜分析儀
    二.測量原理光譜分析儀能將光波信號按其各組成部分的波長分解,這意味著在一定波長範圍內可以清晰地看到光譜輪廓。光譜輪廓以圖形方式顯示,橫軸為波長,縱軸為對應功率,如圖1所示。用這種方法可以將單根光纖上的DWDM成分信號分開,進行單個通道的分析,也可以分析各通道的譜間幹擾。
  • 光譜分析儀與五大元素分析儀檢測鋼鐵的爐前分析對比
    可對於有色金屬(銅合金、鋁合金)的爐前控制非光譜莫屬,它的多通道瞬間多點採集的特點保持著光譜分析儀快速的檢測出顧客所要檢測的元素。  儀器的種類很多根據自己企業的需求選擇合理的分析儀,ND系列分析儀廣泛的應用於冶煉、鑄造、機械、車輛、泵閥、礦石、環保、質檢等行業和領域,可以方便快捷的進行原料驗收、爐前分析、成品檢驗等階段的產品測試。
  • 光譜分析儀的工作原理
    光譜分析儀簡稱光譜儀,是將成分複雜的複合光分解為光譜線並進行測量和計算的科學儀器,被廣泛應用於輻射度學分析、顏色測量、化學成份分析等領域
  • 技術 | 基於DWDM技術的最簡單光譜分析儀裝置
    可攜式光譜分析儀能夠測量DWDM系統大部分參數,用於安裝、試車、維護和故障定位,也可以持續監視DWDM信號的關鍵參數以檢測系統穩定性,在保證DWDM系統正常運行中扮演著不可或缺的角色。二、測量原理光譜分析儀能將光波信號按其各組成部分的波長分解,這意味著在一定波長範圍內可以清晰地看到光譜輪廓。
  • 通用測試儀器大全之光譜分析儀(特性,工作原理)
    什麼是光譜分析儀?  根據現代光譜儀器的工作原理,光譜儀可以分為兩大類:經典光譜儀和新型光譜儀。  經典光譜儀器是建立在空間色散原理上的儀器:新型光譜儀器是建立在調製原理上的儀器。  經典光譜儀器都是狹縫光譜儀器。
  • 橫河發布AQ6370D光譜分析儀
    YOKOGAWA Meters&Instruments 正式發布AQ6370D光譜分析儀。該款光譜儀操作簡單、維護方便,利用衍射光柵對光譜進行測量,波長範圍覆蓋600~1700nm,波長解析度在0.02~2.0nm之間,最小接收靈敏度為-90dBm,並可依靠橫河特有技術在0.2秒內完成對100nm 的掃描。
  • 分析原子吸收光譜分析儀的原理組成
    原子吸收光譜分析儀用具有靈敏度高(達到10一~10g/L)重複性和選擇性好.操縱簡便、快速.結果正確、可靠。檢測時樣品用量少(在幾微升至兒十微升之間),丈量範同廣(幾乎能用來分析所有的金屬元素和類金屬元素元件)等優點。其可應用於冶金、化工、地質、農業及醫藥衛生等很多方面;在環境監測、食品衛生和生物機體內微量金屬元素的測定以及醫學和生物化學檢驗等應用也口益廣泛。
  • 油料光譜分析儀的工作原理
    斯派超120C油料光譜分析儀可以檢測溶解或是懸浮在潤滑油中的磨損元素、汙染元素或添加劑元素的含量。通過各種元素的含量來判斷設備磨損的程度和位置。它的主要原理就是原子發射光譜法,而所有的原子發射光譜法都是由提供能量的激發源、進樣系統、分光的光學系統、進行信號檢測的檢測系統組成。
  • 通用測試儀器大全之光譜分析儀(特性,工作原理,使用方法,應用範圍)
    根據現代光譜儀器的工作原理,光譜儀可以分為兩大類:經典光譜儀和新型光譜儀。本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201710/365346.htm  經典光譜儀器是建立在空間色散原理上的儀器:新型光譜儀器是建立在調製原理上的儀器。  經典光譜儀器都是狹縫光譜儀器。
  • 光譜分析儀的內標元素
    光譜分析儀的內標是用於動態校正樣品和標準之間物理差異,所有樣品都跟同一元素進行比對而進行校正的,根據內標元素信號的降低或者增強來對樣品進行校正。內標抗幹擾能力強,並且能解決物理方面造成的差異。由於激發源條件變化等原因,譜線絕對強度再現性較差,所以在實際光譜分析時一般採用相對強度,選用一條比較譜線,用分析線與比較線強度比進行光譜定量分析,所採用的比較線稱為內標線或參比線,提供這種比較線的元素稱為內標元素。
  • 一款超高性價比的手持式光譜分析儀應該具備哪些特性呢?​
    最近幾年,光譜分析儀呈現出微型化、便攜化的特點,比如奧林巴斯推出的手持式光譜儀,就尤其受用戶的青睞。那麼,一款超高性價比的手持式光譜分析儀應該具備哪些特性呢?下面小編就來帶大家看看手持式光譜分析儀應當具備的5大特性:   1.檢測迅速:迅速獲得檢測結果意味著快速獲得投資回報。奧林巴斯手持式光譜分析儀不僅具有很高的性價比,而且可以在1到2秒鐘的時間內辨別光譜牌號,檢測十分迅速,並且結果。   2.堅固耐用:如果在惡劣工業環境中進行檢測,就需要光譜分析儀具有堅固耐用的特性。