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紫外吸收光譜 UV 分析原理：吸收紫外光能量,，引起分子中電子能級(jí)的躍遷 譜圖的表示方法：相對(duì)吸收光能量隨吸收光波長(zhǎng)的變化 提供的信息：吸收峰的位置,、強(qiáng)度和形狀，提供分子中不同電子結(jié)構(gòu)的信息 物質(zhì)分子吸收一定的波長(zhǎng)的紫外光時(shí),，分子中的價(jià)電子從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)而產(chǎn)生的吸收光譜較紫外光譜,。紫光吸收光譜主要用于測(cè)定共軛分子、組分及平衡常數(shù),。 光線傳輸 光衍射 探測(cè) 數(shù)據(jù)輸出 紅外吸收光譜法 IR 分析原理：吸收紅外光能量,，引起具有偶極矩變化的分子的振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷 譜圖的表示方法：相對(duì)透射光能量隨透射光頻率變化 提供的信息：峰的位置,、強(qiáng)度和形狀,，提供功能團(tuán)或化學(xué)鍵的特征振動(dòng)頻率 紅外光譜測(cè)試 紅外光譜的特征吸收峰對(duì)應(yīng)分子基團(tuán)，因此可以根據(jù)紅外光譜推斷出分子結(jié)構(gòu)式,。 以下是甲醇紅外光譜分析過(guò)程： 甲醇紅外光譜結(jié)構(gòu)分析過(guò)程 核磁共振波譜法 NMR 分析原理：在外磁場(chǎng)中,，具有核磁矩的原子核,，吸收射頻能量，產(chǎn)生核自旋能級(jí)的躍遷 譜圖的表示方法：吸收光能量隨化學(xué)位移的變化 提供的信息：峰的化學(xué)位移,、強(qiáng)度,、裂分?jǐn)?shù)和偶合常數(shù)，提供核的數(shù)目,、所處化學(xué)環(huán)境和幾何構(gòu)型的信息 NMR結(jié)構(gòu) 進(jìn)樣 樣品在磁場(chǎng)中 當(dāng)外加射頻場(chǎng)的頻率與原子核自旋進(jìn)動(dòng)的頻率相同時(shí),，射頻場(chǎng)的能量才能被有效地吸收，因此對(duì)于給定的原子核,，在給定的外加磁場(chǎng)中,，只能吸收特定頻率射頻場(chǎng)提供的能量，由此形成核磁共振信號(hào),。 核磁共振及數(shù)據(jù)輸出 質(zhì)譜分析法 MS 分析原理：分子在真空中被電子轟擊,，形成離子，通過(guò)電磁場(chǎng)按不同m/e分離 譜圖的表示方法：以棒圖形式表示離子的相對(duì)峰度隨m/e的變化 提供的信息：分子離子及碎片離子的質(zhì)量數(shù)及其相對(duì)峰度,，提供分子量,，元素組成及結(jié)構(gòu)的信息 以下是FT-ICR質(zhì)譜儀工作過(guò)程： 離子產(chǎn)生 離子收集 離子傳輸 FT-ICR質(zhì)譜的分析器是一個(gè)具有均勻（超導(dǎo)）磁場(chǎng)的空腔，離子在垂直于磁場(chǎng)的圓形軌道上作回旋運(yùn)動(dòng),，回旋頻率僅與磁場(chǎng)強(qiáng)度和離子的質(zhì)荷比有關(guān),，因此可以分離不同質(zhì)荷比的離子，并得到質(zhì)荷比相關(guān)的圖譜,。 離子回旋運(yùn)動(dòng) 傅立葉變換 氣相色譜法 GC 分析原理：樣品中各組分在流動(dòng)相和固定相之間，由于分配系數(shù)不同而分離 譜圖的表示方法：柱后流出物濃度隨保留值的變化 提供的信息：峰的保留值與組分熱力學(xué)參數(shù)有關(guān),，是定性依據(jù);峰面積與組分含量有關(guān) 氣相色譜儀檢測(cè)流程 氣相色譜儀,，主要由三大部分構(gòu)成：載氣、色譜柱,、檢測(cè)器,。每一模塊具體工作流程如下。 注射器 色譜柱 檢測(cè)器 凝膠色譜法 GPC 分析原理：樣品通過(guò)凝膠柱時(shí),，按分子的流體力學(xué)體積不同進(jìn)行分離,，大分子先流出 譜圖的表示方法：柱后流出物濃度隨保留值的變化 提供的信息：高聚物的平均分子量及其分布 根據(jù)所用凝膠的性質(zhì)，可以分為使用水溶液的凝膠過(guò)濾色譜法（GFC）和使用有機(jī)溶劑的凝膠滲透色譜法（GPC）,。 只依據(jù)尺寸大小分離,，大組分最先被洗提出 色譜固定相是多孔性凝膠，只有直徑小于孔徑的組分可以進(jìn)入凝膠孔道,。大組分不能進(jìn)入凝膠孔洞而被排阻,，只能沿著凝膠粒子之間的空隙通過(guò)，因而最大的組分最先被洗提出來(lái),。 直徑小于孔徑的組分進(jìn)入凝膠孔道 小組分可進(jìn)入大部分凝膠孔洞,，在色譜柱中滯留時(shí)間長(zhǎng),，會(huì)更慢被洗提出來(lái)。溶劑分子因體積最小,，可進(jìn)入所有凝膠孔洞,，因而是最后從色譜柱中洗提出。這也是與其他色譜法最大的不同,。 依據(jù)尺寸差異,，樣品組分分離 體積排阻色譜法適用于對(duì)未知樣品的探索分離。凝膠過(guò)濾色譜適于分析水溶液中的多肽,、蛋白質(zhì),、生物酶等生物分子；凝膠滲透色譜主要用于高聚物（如聚乙烯,、聚丙烯,、聚苯乙烯、聚氯乙烯,、聚甲基丙烯酸甲酯）的分子量測(cè)定,。 熱重法 TG 分析原理：在控溫環(huán)境中，樣品重量隨溫度或時(shí)間變化 譜圖的表示方法：樣品的重量分?jǐn)?shù)隨溫度或時(shí)間的變化曲線 提供的信息：曲線陡降處為樣品失重區(qū),，平臺(tái)區(qū)為樣品的熱穩(wěn)定區(qū) 自動(dòng)進(jìn)樣過(guò)程 熱重分析過(guò)程 靜態(tài)熱―力分析 TMA 分析原理：樣品在恒力作用下產(chǎn)生的形變隨溫度或時(shí)間變化 譜圖的表示方法：樣品形變值隨溫度或時(shí)間變化曲線 提供的信息：熱轉(zhuǎn)變溫度和力學(xué)狀態(tài) TMA進(jìn)樣及分析 透射電子顯微術(shù) TEM 分析原理：高能電子束穿透試樣時(shí)發(fā)生散射,、吸收、干涉和衍射,，使得在相平面形成襯度,，顯示出圖象 譜圖的表示方法：質(zhì)厚襯度象、明場(chǎng)衍襯象,、暗場(chǎng)衍襯象,、晶格條紋象、和分子象 提供的信息：晶體形貌,、分子量分布,、微孔尺寸分布、多相結(jié)構(gòu)和晶格與缺陷等 TEM工作圖 TEM成像過(guò)程 STEM成像不同于平行電子束的TEM,，它是利用聚集的電子束在樣品上掃描來(lái)完成的,，與SEM不同之處在于探測(cè)器置于試樣下方，探測(cè)器接收透射電子束流或彈性散射電子束流,，經(jīng)放大后在熒光屏上顯示出明場(chǎng)像和暗場(chǎng)像,。 STEM分析圖 入射電子束照射試樣表面發(fā)生彈性散射，一部分電子所損失能量值是樣品中某個(gè)元素的特征值,，由此獲得能量損失譜（EELS）,，利用EELS可以對(duì)薄試樣微區(qū)元素組成、化學(xué)鍵及電子結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分析。 EELS原理圖 掃描電子顯微術(shù) SEM 分析原理：用電子技術(shù)檢測(cè)高能電子束與樣品作用時(shí)產(chǎn)生二次電子,、背散射電子,、吸收電子、X射線等并放大成象 譜圖的表示方法：背散射象,、二次電子象,、吸收電流象、元素的線分布和面分布等 提供的信息：斷口形貌,、表面顯微結(jié)構(gòu),、薄膜內(nèi)部的顯微結(jié)構(gòu)、微區(qū)元素分析與定量元素分析等 SEM工作圖 入射電子與樣品中原子的價(jià)電子發(fā)生非彈性散射作用而損失的那部分能量（30～50eV）激發(fā)核外電子脫離原子,，能量大于材料逸出功的價(jià)電子從樣品表面逸出成為真空中的自由電子,，此即二次電子。 電子發(fā)射圖 二次電子探測(cè)圖 二次電子試樣表面狀態(tài)非常敏感,，能有效顯示試樣表面的微觀形貌,，分辨率可達(dá)5～10nm。 二次電子掃描成像 入射電子達(dá)到離核很近的地方被反射,，沒(méi)有能量損失,；既包括與原子核作用而形成的彈性背散射電子，又包括與樣品核外電子作用而形成的非彈性背散射電子,。 背散射電子探測(cè)圖 用背反射信號(hào)進(jìn)行形貌分析時(shí),，其分辨率遠(yuǎn)比二次電子低�,？筛鶕�(jù)背散射電子像的亮暗程度,，判別出相應(yīng)區(qū)域的原子序數(shù)的相對(duì)大小，由此可對(duì)金屬及其合金的顯微組織進(jìn)行成分分析,。 EBSD成像過(guò)程 原子力顯微鏡（AFM） 分析原理：將一個(gè)對(duì)微弱力極敏感的微懸臂一端固定,，另一端有一微小的針尖，由于針尖尖端原子與樣品表面原子間存在極微弱的作用力,，通過(guò)在掃描時(shí)控制這種力的恒定，帶有針尖的微懸臂將在垂直于樣品的表面方向起伏運(yùn)動(dòng),。從而可以獲得樣品表面形貌的信息 譜圖的表示方法：微懸臂對(duì)應(yīng)于掃描各點(diǎn)的位置變化 提供的信息：樣品表面形貌的信息 AFM原理：針尖與表面原子相互作用 AFM的掃描模式有接觸模式和非接觸模式,，接觸式利用原子之間的排斥力的變化而產(chǎn)生樣品表面輪廓；非接觸式利用原子之間的吸引力的變化而產(chǎn)生樣品表面輪廓,。 接觸模式 掃描隧道顯微鏡（STM） 分析原理：隧道電流強(qiáng)度對(duì)針尖和樣品之間的距離有著指數(shù)依賴關(guān)系,，根據(jù)隧道電流的變化，我們可以得到樣品表面微小的起伏變化信息,，如果同時(shí)對(duì)x-y方向進(jìn)行掃描,，就可以直接得到三維的樣品表面形貌圖，這就是掃描隧道顯微鏡的工作原理。 譜圖的表示方法：探針隨樣品表面形貌變化而引起隧道電流的波動(dòng) 提供的信息：軟件處理后可輸出三維的樣品表面形貌圖 探針 隧道電流對(duì)針尖與樣品表面之間的距離極為敏感,，距離減小0.1nm,，隧道電流就會(huì)增加一個(gè)數(shù)量級(jí)。 隧道電流 針尖在樣品表面掃描時(shí),，即使表面只有原子尺度的起伏,，也將通過(guò)隧道電流顯示出來(lái)，再利用計(jì)算機(jī)的測(cè)量軟件和數(shù)據(jù)處理軟件將得到的信息處理成為三維圖像在屏幕上顯示出來(lái),。 原子吸收 AAS 原理：通過(guò)原子化器將待測(cè)試樣原子化,，待測(cè)原子吸收待測(cè)元素空心陰極燈的光，從而使用檢測(cè)器檢測(cè)到的能量變低,，從而得到吸光度,。吸光度與待測(cè)元素的濃度成正比。 待測(cè)試樣原子化 原子吸收及鑒定 電感耦合高頻等離子體ICP 原理：利用氬等離子體產(chǎn)生的高溫使用試樣完全分解形成激發(fā)態(tài)的原子和離子,，由于激發(fā)態(tài)的原子和離子不穩(wěn)定,，外層電子會(huì)從激發(fā)態(tài)向低的能級(jí)躍遷，因此發(fā)射出特征的譜線,。通過(guò)光柵等分光后,，利用檢測(cè)器檢測(cè)特定波長(zhǎng)的強(qiáng)度，光的強(qiáng)度與待測(cè)元素濃度成正比,。 Icp設(shè)備構(gòu)造 形成激發(fā)態(tài)的原子和離子 檢測(cè)器檢測(cè) X射線衍射XRD 原理：X射線是原子內(nèi)層電子在高速運(yùn)動(dòng)電子的轟擊下躍遷而產(chǎn)生的光輻射,，主要有連續(xù)X射線和特征X射線兩種。晶體可被用作X光的光柵,，這些很大數(shù)目的原子或離子/分子所產(chǎn)生的相干散射將會(huì)發(fā)生光的干涉作用,，從而影響散射的X射線的強(qiáng)度增強(qiáng)或減弱。由于大量原子散射波的疊加,，互相干涉而產(chǎn)生最大強(qiáng)度的光束稱為X射線的衍射線,。 滿足衍射條件，可應(yīng)用布拉格公式：2dsinθ=λ 應(yīng)用已知波長(zhǎng)的X射線來(lái)測(cè)量θ角,，從而計(jì)算出晶面間距d,，這是用于X射線結(jié)構(gòu)分析;另一個(gè)是應(yīng)用已知d的晶體來(lái)測(cè)量θ角，從而計(jì)算出特征X射線的波長(zhǎng),，進(jìn)而可在已有資料查出試樣中所含的元素,。 以下是使用XRD確定未知晶體結(jié)構(gòu)分析過(guò)程： XRD確定未知晶體結(jié)構(gòu)分析過(guò)程 4 V) g }& o) `( w1 N3 ]" T# T
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發(fā)表于 2019-6-10 15:40:43
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