熒光光譜分析儀——光譜分析

光譜分析是利用特征光譜研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)或測定化學成分方法的統(tǒng)稱。當輻射光照射試樣時，試樣中的原子或分子會選擇吸收其中特定波長的光，導致原子或分子中的電子、核子或分子本身的運動狀態(tài)發(fā)生變化引起能級躍遷。從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)將吸收一定波長的能量；處于激發(fā)態(tài)的分子極不穩(wěn)定，會以發(fā)射(或散射）一定波長電磁波的方式釋放能量。記錄被測物質(zhì)吸收或發(fā)射出來的電磁波的波長和強度形成的發(fā)射光譜、散射光譜（拉曼光譜）和吸收光譜(包括原子吸收光譜，紫外、可見、紅外光譜，穆斯堡爾譜，X熒光光譜、順磁共振譜等），可以反映了物質(zhì)原子和分子的特征性。單色儀與光譜攝譜儀的結(jié)構(gòu)相似，為從寬波段的輻射束中分離出一系列狹窄波段的電磁輻射。通過對譜圖的解析，可以對物質(zhì)的化學組分進行定性定量分析，對基團或官能團、分子結(jié)構(gòu)及其化學狀態(tài)進行剖析和研究。是現(xiàn)代材料結(jié)構(gòu)分析中不可缺少的方法。

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熒光分析的特點

靈敏度高：熒光分析的特點是靈敏度高，通常情況下要比分光光度計的靈敏度高出2-3個數(shù)量級。

選擇性強：包括激發(fā)光譜和發(fā)射光譜，在鑒定物質(zhì)時，通過選擇波長可以使分子熒光分析有多種選擇。試樣量少和方法簡便,能提供比較多的物理參數(shù)：如激發(fā)光譜、發(fā)射光譜、熒光強度、量子產(chǎn)率、熒光壽命、熒光偏振等參數(shù)。計算機采集光譜數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)（Datamax和Gram32)。這些參數(shù)反映了分子的各種特性，并通過它們可以得到被檢測分子的更多信息。

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熒光光譜儀的工作原理

當能量高于原子內(nèi)層電子結(jié)合能的高能X射線與原子發(fā)生碰撞時，驅(qū)逐一個內(nèi)層電子而出現(xiàn)一個空穴，使整個原子體系處于不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)原子壽命約為10-12-10-14s，然后自發(fā)地由能量高的狀態(tài)躍遷到能量低的狀態(tài)。這個過程稱為馳豫過程。馳豫過程既可以是非輻射躍遷，也可以是輻射躍遷。當較外層的電子躍遷到空穴時，所釋放的能量隨即在原子內(nèi)部被吸收而逐出較外層的另一個次級光電子，此稱為俄歇效應，亦稱次級光電效應或無輻射效應，所逐出的次級光電子稱為俄歇電子。它的能量是特征的，與入射輻射的能量無關。熒光壽命分析結(jié)介紹熒光壽命分析系統(tǒng)可以選裝一定波長的激發(fā)光源或者一定頻率范圍的電脈沖激發(fā)源來激發(fā)樣品池里的樣品以產(chǎn)生相應的熒光信號。當較外層的電子躍入內(nèi)層空穴所釋放的能量不在原子內(nèi)被吸收，而是以輻射形式放出，便產(chǎn)生X射線熒光，其能量等于兩能級之間的能量差。因此，X射線熒光的能量或波長是特征性的，與元素有一一對應的關系。圖10.1給出了X射線熒光和俄歇電子產(chǎn)生過程示意圖。

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