光谱吸收检测方法

‘壹’ 红外吸收光谱法和紫外可见光谱法有什么不同地点和共同点

红外吸收光谱法和紫外可见光谱法相同点：都是吸收光谱
不同点：
1）吸收的波长不一样。红外吸收光谱法中，样品吸收的是红外波段的电磁辐射；紫外可见光谱法中，样品吸收的是紫外-可见波段的电磁辐射。
2）仪器原理有区别。目前的红外光谱法应用的是傅立叶变换红外光谱，红外光经过迈克尔逊干涉仪发生干涉后照射样品，采集到样品的干涉图再经过傅立叶变换得到样品的光谱；
而紫外-可见吸收光谱是用双光路分别检测样品和参比的透过光强，然后做差得到的样品光谱。
3）光谱反映的意义不同。红外吸收光谱能给出样品分子的振-转结构信息，可以用于鉴定分子结构；
紫外-可见光谱给出的是分子的电子态跃迁信息，用于确定分子的激发性质。

‘贰’ 原子吸收光谱法

用原子吸收光谱法测定铜，干扰少，方法灵敏、快速、简便，特别适用于低含量铜的测定。当试样中铜含量很低时，也可用APDC-MIBK、CHCl₃或乙酸乙酯萃取，将铜富集于有机相中，直接在有机相中进行铜的测定。本法适用于0.001%～5%铜的测定，采用萃取有机相可测定0.1×10^-6铜。

方法提要

试样经盐酸、硝酸分解，在(2+98)～(5+95)盐酸中进行测定，盐酸、硝酸不干扰测定，大于4%硫酸(或SO^2-₄)使铜吸收降低。本法适用于铜矿石及多金属矿石中0.00x%～x%铜的测定。

仪器

原子吸收光谱仪。

试剂

盐酸。

硝酸。

铜标准储备溶液ρ(Cu)=1.00mg/mL配制方法同本章40.3.1碘量法。

铜标准溶液ρ(Cu)=100.0μg/mL由铜标准储备溶液稀释配制，介质φ(HNO₃)=4%。

校准曲线

分别吸取0.00mL、0.50mL、1.00mL、2.00mL、4.00mL、6.00mL、8.00mL铜标准溶液(100.0μg/mL)，分别置于100mL容量瓶中，加入4mL(1+1)HCl，用水稀释至刻度，摇匀。在原子吸收光谱仪上，于324.8nm波长处，测量吸光度，绘制校准曲线。

分析步骤

称取0.1～0.5g(精确至0.0001g，称样量视铜含量而定)试样，置于100mL烧杯中，用少许水润湿，徐徐加入15mLHCl，加盖表面皿，摇动，置于电热板上加热溶解数分钟。待硫化氢气体逸出完后，加5mLHNO₃，继续加热使试样分解完全(如有黑色残渣，可加入少量氟化铵助溶)，加热蒸发至湿盐状，取下，冷却，加入4mLHCl，用水冲洗表面皿及杯壁，加热使可溶性盐类溶解。冷却后移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。分取5.0～10.0mL溶液于100mL容量瓶中，加入4mL(1+1)HCl，用水稀释至刻度，摇匀。澄清后按校准曲线分析步骤操作，测得铜量。

铜含量的计算公式同式(40.2)。

注意事项

1)对于含硫较高的试样，必须在600～650℃灼烧1h，否则容易使铜的结果偏低。

2)用原子吸收光谱法测定铜时，干扰元素较少，金、钒、铟、铊、钾、镉、钼、钨、铅、铁、锌、铂、钯、钠、锰、锶、铝、铬、钴、锆、镁、镍、钙、钡、银，以及(1+9)(体积比)以下的盐酸或王水均不影响测定。硫酸或磷酸由于黏度大，当浓度分别在(4+96)以上和(1+99)以上时，对铜测定有影响，使吸收降低，铜的测定一般采用盐酸或硝酸介质。当选用324.8nm为吸收线时，铕对测定有干扰，此时可用化学方法分离或选用其他吸收线进行测定。

‘叁’ 红外光谱的测定方法与紫外光谱有何不同

1、原理不同

红外光谱：吸收红外光能量，引起具有偶极矩变化的分子的振动、转动能级跃迁。

紫外光谱：吸收紫外光能量，引起分子中电子能级的跃迁，主要是引起最外层电子能级发生跃迁。

2、谱图的表示方法不同

红外光谱：相对透射光能量随透射光频率变化。

紫外光谱：相对吸收光能量随吸收光波长的变化。

3、提供的信息不同

紫外光谱：吸收峰的位置、强度和形状，提供分子中不同电子结构的信息。

红外光谱：峰的位置、强度和形状，提供功能团或化学键的特征振动频率。

4、表示单位不同

紫外光谱：一般用纳米（nm）为单位。

红外光谱：一般用微米（μm）为单位。

‘肆’ 原子吸收光谱仪检测重金属含量的方法

火焰原子吸收光谱法(FAAS)一般可用于溶液中微量金属元素的定量分析，半微量或常量的稀释后也可以分析。
要测定白酒中重金属的含量，如Pb,Cd等，
1.首先要有该元素的空心阴极灯，
2.其次要用该元素的标准溶液做合适的标准工作曲线：
测定样品前首先要做标准工作曲线，可以配制1ppm,2ppm, 5ppm, 10ppm (至少两个）的标准溶液（这儿可以考虑用50％ 的乙醇水溶液配制标液），以该溶剂（0ppm）作空白/背景，测定吸收值，做吸收值vs浓度的标准工作曲线。所得直线线性关系要好。
3. 检测白酒样品中该元素的浓度：
先直接测量，若样品浓度在工作曲线的范围内，就可以直接根据吸收值计算该金属在白酒样品中的浓度；若样品浓度过高，在工作曲线范围之外，要稀释样品然后测量吸收值，根据吸收值计算溶液的浓度，再根据稀释倍数计算样品中该金属的浓度。

‘伍’ 原子吸收光谱法常用的方法有哪几种

石墨炉原子化器，火焰原子化器，氢化物原子化，冷原子化器。前两种用得比较多

‘陆’ 什么是光谱如何进行光谱检测确定元素

光谱
光谱
光波是由原子内部运动的电子产生的．各种物质的原子内部电子的运动情况不同，所以它们发射的光波也不同．研究不同物质的发光和吸收光的情况，有重要的理论和实际意义，已成为一门专门的学科——光谱学．下面简单介绍一些关于光谱的知识．

分光镜观察光谱要用分光镜，这里我们先讲一下分光镜的构造原理．图6-18是分光镜的构造原理示意图．它是由平行光管A、三棱镜P和望远镜筒B组成的．平行光管A的前方有一个宽度可以调节的狭缝S，它位于透镜L1的焦平面①处．从狭缝射入的光线经透镜L1折射后，变成平行光线射到三棱镜P上．不同颜色的光经过三棱镜沿不同的折射方向射出，并在透镜L2后方的焦平面MN上分别会聚成不同颜色的像（谱线）．通过望远镜筒B的目镜L3，就看到了放大的光谱像．如果在MN那里放上照相底片，就可以摄下光谱的像．具有这种装置的光谱仪器叫做摄谱仪．

发射光谱物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱．发射光谱有两种类型：连续光谱和明线光谱．

连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱（彩图6）．炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱．例如电灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱．

只含有一些不连续的亮线的光谱叫做明线光谱（彩图7）．明线光谱中的亮线叫做谱线，各条谱线对应于不同波长的光．稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱．明线光谱是由游离状态的原子发射的，所以也叫原子光谱．观察气体的原子光谱，可以使用光谱管（图6-19），它是一支中间比较细的封闭的玻璃管，里面装有低压气体，管的两端有两个电极．把两个电极接到高压电源上，管里稀薄气体发生辉光放电，产生一定颜色的光．

观察固态或液态物质的原子光谱，可以把它们放到煤气灯的火焰或电弧中去烧，使它们气化后发光，就可以从分光镜中看到它们的明线光谱．

实验证明，原子不同，发射的明线光谱也不同，每种元素的原子都有一定的明线光谱．彩图7就是几种元素的明线光谱．每种原子只能发出具有本身特征的某些波长的光，因此，明线光谱的谱线叫做原子的特征谱线．利用原子的特征谱线可以鉴别物质和研究原子的结构．

吸收光谱高温物体发出的白光（其中包含连续分布的一切波长的光）通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱，叫做吸收光谱。例如，让弧光灯发出的白光通过温度较低的钠气（在酒精灯的灯心上放一些食盐，食盐受热分解就会产生钠气），然后用分光镜来观察，就会看到在连续光谱的背景中有两条挨得很近的暗线（见彩图8．分光镜的分辨本领不够高时，只能看见一条暗线）．这就是钠原子的吸收光谱．值得注意的是，各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该种原子的发射光谱中的一条明线相对应．这表明，低温气体原子吸收的光，恰好就是这种原子在高温时发出的光．因此，吸收光谱中的谱线（暗线），也是原子的特征谱线，只是通常在吸收光谱中看到的特征谱线比明线光谱中的少．

光谱分析由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成．这种方法叫做光谱分析．做光谱分析时，可以利用发射光谱，也可以利用吸收光谱．这种方法的优点是非常灵敏而且迅速．某种元素在物质中的含量达10-10克，就可以从光谱中发现它的特征谱线，因而能够把它检查出来．光谱分析在科学技术中有广泛的应用．例如，在检查半导体材料硅和锗是不是达到了高纯度的要求时，就要用到光谱分析．在历史上，光谱分析还帮助人们发现了许多新元素．例如，铷和铯就是从光谱中看到了以前所不知道的特征谱线而被发现的．光谱分析对于研究天体的化学组成也很有用．十九世纪初，在研究太阳光谱时，发现它的连续光谱中有许多暗线（参看彩图9，其中只有一些主要暗线）．最初不知道这些暗线是怎样形成的，后来人们了解了吸收光谱的成因，才知道这是太阳内部发出的强光经过温度比较低的太阳大气层时产生的吸收光谱．仔细分析这些暗线，把它跟各种原子的特征谱线对照，人们就知道了太阳大气层中含有氢、氦、氮、碳、氧、铁、镁、硅、钙、钠等几十种元素．

‘柒’ 怎样用原子吸收光谱法测定铁的含量

用原子吸收光谱法测定铁的含量的方法：
每种元素的原子能够吸收特定波长的光能，而吸收的能量值与该光路中该元素的原子数目成正比。用特定波长的光照射这些原子，测量该波长的光被吸收的量，与标准溶液制成的效正曲线对比，求出被测元素的含量。
原子吸收光谱（Atomic
Absorption
Spectros，AAS)，即原子吸收光谱法，是基于气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量被测元素含量为基础的分析方法，是一种测量特定气态原子对光辐射的吸收的方法。此法是上世纪50年代中期出现并在以后逐渐发展起来的一种新型的仪器分析方法，它在地质、冶金、机械、化工、农业、食品、轻工、生物医药、环境保护、材料科学等各个领域有广泛的应用。该法主要适用样品中微量及痕量组分分析。

‘捌’ 原子吸收光谱的测量

(1)积分吸收(K_ν)

在吸收线轮廓内，吸收系数的积分称为积分吸收系数，简称为积分吸收，它表示吸收的全部能量。从理论上可以得出，积分吸收与原子蒸气中吸收辐射的原子数成正比。数学表达式为

现代岩矿分析实验教程

可以看出，峰值吸收系数与原子浓度成正比，只要能测出K₀，就可得出N₀。

‘玖’ 油气污染监测的红外吸收光谱法

1800年英国天文学家赫谢尔（Hershl）用温度计测量太阳光可见光区内外温度时，发现红色光以外黑暗部分的温度比可见光部分高，这种人类视觉看不见的红外光，称为红外辐射或红外线。

图9.2.1 地下污染区的探地雷达检测剖面图

红外线被发现后，逐渐被应用到各个方面，在化学上，利用不同物质对不同波长红外辐射的吸收程度不同，用来推断物质分子的组成和结构。这种方法称之为红外分子吸收光谱法，简称红外吸收光谱法或红外光谱法。常以IR（Infrared）为缩写。例如1892年就发现凡是含有甲基的物质，都会强烈地吸收3.4 μm波长的红外光。当不同波长（波数）的红外辐射依次照射到样品时。某些波长的辐射能被样品选择吸收而减弱，于是形成红外吸收光谱。一般纵坐标以百分透过率标度，定性分析多用这种标度，定量分析多用吸光度（A）标度。横坐标以波数ν（cm^-1）标度。波数是指每cm长度上波的数目，它与波长成倒数关系，见如下关系式

环境地球物理学概论

由于不同物质具有不同的分子结构，就会吸收不同的红外辐射能量而产生相应的红外吸收光谱，用仪器测量物质的红外吸收光谱，然后根据这种物质的红外特征吸收峰位置、数目、相对强度和形状（峰宽）等参数，就可推断样品中有哪些基团，并确定其分子结构，这就是红外光谱的定性和结构分析的依据。同一物质不同浓度时，在同一吸收峰位置具有不同的吸收峰强度，在一定条件下，试样物质的浓度与吸收峰的强度成正比关系，这就是红外吸收光谱定量分析的依据。

红外光谱的范围很广，为0.75～1000 μm（13 300～10 cm^-1）。按应用波段不同，红外光谱划分为三个区域，括号内数字为波数范围。

近红外（NIR）区：0.75～2.5 μm（13 300～4000 cm^-1）；

中红外（MIR）区：2.5～25 μm（4000～400 cm^-1）；

远红外（FIR）区：25～1000 μm（400～10 cm^-1）。

近红外区是可见光红色末端的一段，只有X-H或多键振动的倍频和合频出现在该区，其应用有限，仅在研究含氢原子的官能团，如O-H，N-H和C-H的化合物，特别是醇、酚、胺和碳氢化合物上，以及研究末端亚甲基、环氧基和顺反双键等时比较重要。在研究化合物的氢键方面也很有用。

中红外区是红外光谱中应用最早和最广的一个区。波数范围在4000～1000 cm^-1区内的吸收峰为化合物中各个键的伸缩和弯曲振动，故为双原子构成的官能团的特征吸收。伸缩和弯曲振动都是基团内部原子间化学键的振动。波数范围1400～650 cm^-1区的吸收峰大多是整个分子中多个原子间键的复杂振动，可以得到官能团周围环境的信息，用于化合物的鉴定。

远红外区应是200～10 cm^-1。由于一般红外仪的中红外范围是5000～650 cm^-1或5000～400 cm^-1，所以，650～200 cm^-1也包括在远红外区。含重原子的化学键伸缩振动和弯曲振动的基频在远红外光区，如C-X键的伸缩振动频率为650～450 cm^-1，弯曲振动频率为350～250 cm^-1，均是强峰。

不同物质对红外光谱的吸收，是基于分子受到红外光的辐射，产生振动能级跃迁，在振动时伴有偶极距改变者就吸收红外光子，形成红外吸收光谱，若用单色的可见光照射，入射光被样品散射，在入射光垂直面方向测到的散射光，构成拉曼光谱。所以说，只有分子在振动时有偶极距（双键）改变时，才会产生明显的吸收峰。图9.2.2是水和二氧化碳的吸收光谱。分子吸收一定频率的红外光后，其振动能级由基态（υ=0）跃迁到第一激发态时产生的吸收峰称为基峰。而由基态跃迁到第二激发态、第三激发态所产生的吸收峰，称为二倍频峰、三倍频峰等。三倍频峰以上因其跃迁几率很小，一般都很弱而不能被检测。

图9.2.2 水和二氧化碳的吸收光谱

吸收峰的强度：分子吸收光谱的吸收峰强度，可用摩尔吸光系数ε表示。吸收峰的强弱取决于基团偶极距改变的难易程度。基团的极性越大，吸收峰越强。在红外光谱中，吸收峰的强度有以下4种表达式。

（1）透过率（percent transmission）

环境地球物理学概论

式中：T为透射比（transmittance）；I₀为入射光强度；I为透过光强度。

（2）吸收率（percent absorption）100-T

（3）吸光度（absorbance）

环境地球物理学概论

式中：A为吸光度；T₀为波数υ处吸收峰基线的透射比；T为峰顶的透射比。

图9.2.3给出了甲苯的芳香烃吸收峰（3050 cm^-1）强度的图。

图9.2.3 甲苯的芳香烃吸收峰（3050 cm^-1）强度

（4）摩尔吸光系数（molar absorptivity）

根据比耳定律吸收强度与样品浓度和光穿透的距离成比例。

环境地球物理学概论

式中：c为溶液浓度，mol/L；l为吸收池厚度，cm；

lg（及lg（是在波数υ（cm^-1）处的吸光度。

下面介绍一种非色散红外（NDIR）对大气中CO₂的测量原理及方法

NDIR（Non-DispersiveInfraRed）非扩散红外气体分析方法是基于吸收光谱原理的一种分析方法。是一种先进的红外分析法，如图9.2.4所示为一般吸收光谱方法的基本原理图。

图9.2.4 一般吸收光谱法示意图

当激光发射一束光强为I₀激光到吸收池，由于气体吸收使光强变小为I，探测器可以探测到这一变化。气体的吸收公式为

环境地球物理学概论

γ（ν）为吸收系数，C为吸收池内气体组分的浓度，L为吸收池长度。

γ（ν）当吸收池内的压力比较小的时候，γ（υ）近似为一洛仑兹线型（Lorentzian profile），严格来说为福依特线型（Voigt profile）。激光束到达探测器，探测器产生电信号，电信号可以被微机采集处理。经过对采集数据的Levenberg-Marquardt拟合，又由于L为已知量，可以求得吸收池内气体的浓度。非扩散红外气体分析方法正是基于上式来测量吸收池中气体组分浓度。

‘拾’ 食品安全检测光谱方法主要分为哪些类型

食品安全检测光谱方法主要分为4种方法，紫外可见光光度法，原子吸收分光光度法，荧光风光光度法，近红外光谱分析法。
扩展：
质吸收波长范围在200-760nm区间的电磁辐射能而产生的分子吸收光谱称为该物质的紫外-可见吸收光谱，利用紫外-可紫外-可见分光
见吸收光谱进行物质的定性、定量分析的方法称为紫外-可见光度法
分光光度法。其在食品分析领域应用相当广泛，特别是在测定食品中的铅、铁、铅、铜、锌等离子的含量中的应用。
随着用于准确测定生物样品中痕量矿物质的原子吸收方法的发展，原子吸收光谱仪日渐普及，为食品分析、食品营养、食品生物化学、食品毒理学等诸多领域的空前发展铺平了道原子吸收分光光
路。特别是采用等离子体作为原子发射光谱的激光光源，导度法
致了20世纪70年代后期开始的感应耦合等离子体发射光谱仪的商业化普及。原子吸收光谱法既能测定食品中常规金属元素，如锌、铜等离子，又可精密测定钾、错、硒等多种稀有元素。
荧光分析方法操作简单、快速、灵敏度高、精密度和准确度好，并且线形范围宽，检出限低。以AFS-2201型双道原子荧光光谱仪为例，在对食品中的铅，进行原子荧光法测定时，荧光分光光度法
检出限为0.3g/L,线形范围1.00-500g/L,回收率87%-98%。而对食品中用荧光法进行相关性研究测定时，其变异系数可达到0.63%-0.66%,平均回收率为95.1%。
近红外光谱分析方法省去了通常分析中的称量、定容和提取分离等烦琐步骤，一旦建立好合适的定标，就可以同时测定出同一样品中多个不同组分的含量。在食品分析中，即能有近红外光谱分析
效地分析食品中防腐剂成分又能对粮食中的水分、蛋白质、脂肪、氨基酸、纤维素、灰分以及谷物加工品品质进行检测其在食品分析领域应用相当广泛，特别在测定食品中的铅铁、铜、锌等离子的含量中的应用。