仪器分析百科全书

红外吸收光谱法

分析原理：吸收红外光能引起偶极矩变化分子的振动和转动能级跃迁

谱图表示方法：相对透射光能随透射光频率变化

提供的信息：峰的位置、强度和形状，以及官能团或化学键的特征振动频率

紫外吸收光谱

分析原理：吸收紫外能量，引起分子中电子能级跃迁

谱图的表示方法：相对吸收光能随吸收光波长的变化

提供的信息：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

荧光光谱法

分析原理：受电磁辐射激发后，从最低的单重态激发态返回到单重态基态，发出荧光

谱图的表示：发射荧光能量随光波长的变化

提供的信息：荧光效率和寿命，提供分子中不同电子结构的信息

拉曼光谱Ram

分析原理：吸收光能后，引起极化率变化的分子振动，产生拉曼散射

光谱图的表示方法：散射光能随拉曼位移的变化

提供的信息：峰的位置、强度和形状，以及官能团或化学键的特征振动频率

核磁共振波谱

分析原理：在外磁场中，具有核磁矩的原子核吸收射频能量，产生核自旋能级跃迁

谱图的表示方法：吸收光能随化学位移的变化

提供的信息：峰的化学位移、强度、解理分数和耦合常数，以及原子核数目、化学环境和几何形状的信息

电子顺磁共振波谱

分析原理：在外磁场中，分子中的未配对电子吸收射频能量，产生电子自旋能级跃迁

谱图表示：吸收光能或微分能随磁场强度变化

提供信息：谱线位置，强度，分裂数，超精细分裂常数，未提供

成对电子密度、分子键特性和几何构型信息

质谱质谱

分析原理：分子在真空中被电子轰击形成离子，通过电磁场使离子以不同的m/e分离

谱图的表示方法：用条形图的形式表示离子相对峰度随M/E的变化；

提供的信息：分子离子和碎片离子的质量数和相对峰度，分子量、元素组成和结构的信息

气相色谱

分析原理：样品中各组分在流动相和固定相之间因分配系数不同而分离

谱图的表达方法：柱后出水浓度随保留值的变化

提供的信息：峰值保留值与组分的热力学参数有关，是定性依据；峰面积与组分含量有关

反相气相色谱

分析原理：探针分子保留值的变化取决于探针分子与作为固定相的聚合物样品之间的作用力；

谱图表示方法：探针分子比保留体积对数值随柱温倒数变化的曲线

提供的信息：探针分子保留值与温度的关系提供了聚合物的热力学参数

裂解气相色谱

分析原理：高分子材料在一定条件下可瞬间裂解，得到具有一定特性的碎片

谱图的表达方法：柱后出水浓度随保留值的变化

提供的信息：谱图的指纹或特征片段峰，表征聚合物的化学结构和几何形状

凝胶色谱

分析原理：样品通过凝胶柱时，根据分子的流体力学体积进行分离，大分子先流出

谱图的表达方法：柱后出水浓度随保留值的变化

提供的资料：聚合物的平均分子量及其分布

热重TG

分析原理：在温控环境中，样品重量随温度或时间变化

谱图的表示：样品重量分数随温度或时间变化的曲线

提供的资料：曲线的陡降是样品的失重区

平台区是样品的热稳定区

热差分分析

分析原理：样品与参考物处于同一温控环境中，由于两者导热系数的不同，记录温度随环境温度或时间的变化

谱图的表示方法：温差随环境温度或时间变化的曲线

提供的信息：提供聚合物的热转变温度和各种热效应的信息

差示扫描量热法

分析原理：当样品和参比物处于相同的控温环境中时，记录温差保持为零时所需能量随环境温度或时间的变化

光谱学表示法：热或其随环境温度或时间的变化率的曲线

提供的信息：提供聚合物的热转变温度和各种热效应的信息

静态热动力分析

分析原理：样品在恒力作用下的变形随温度或时间变化

谱图的表示方法：样品变形值随温度或时间变化的曲线

提供的信息：热转变温度和机械状态

动态热动力分析

分析原理：在周期性变化的外力作用下试样变形随温度的变化

谱图的表示方法：模量或tgδ随温度变化曲线

提供的信息：热转变温度模量和tgδ

透射电子显微镜

分析原理：当高能电子束穿透样品时，发生散射、吸收、干涉和衍射，使相平面形成对比度并显示图像；

谱图表示方法：质厚对比图像、明场衍射对比图像、暗场衍射对比图像、晶格条纹图像和分子图像

提供的信息：晶体形貌、分子量分布、微孔分布、多相结构、晶格和缺陷等

扫描电子显微镜

分析原理：用电子技术检测高能电子束与样品相互作用时的二次电子、背散射电子、吸收电子、X射线等，并放大成像

谱图的表示：背散射图像，二次电子图像，吸收电流图像，元素的线分布和

表面分布等

提供资料：断口形貌、表面微观组织、内部微观组织、微观元素分析和定量元素分析等

原子吸收原子吸收

原理：用雾化器将待测样品雾化，待测原子吸收待测元素空心阴极灯的光，使探测器检测到的能量变低，从而得到吸光度。吸光度与待测元素的浓度成正比。

电感耦合高频等离子体ICP

原理：利用氩等离子体产生的高温使样品完全分解，形成激发原子和离子。由于被激发的原子和离子不稳定，外层电子会从激发态跃迁到较低能级，从而发出特征谱线。光栅分光后，由探测器检测特定波长的强度，光的强度与待测元素的浓度成正比。

射线衍射

X射线是原子内层电子在高速运动电子轰击下跃迁产生的光辐射，主要包括连续X射线和特征X射线。晶体可用作X射线的光栅。这些大量原子或离子/分子的相干散射会引起光干涉，影响散射X射线的强度增减。由于原子散射波的大量叠加和相互干涉，强度最大的光束称为X射线衍射线。

若满足衍射条件，则可应用Bragg公式:2dsinθ=λ

用已知波长的X射线测量角度θ，从而计算出晶面间距d，用于X射线结构分析；另一种是利用晶体已知d测量角度θ，从而计算出特征X射线的波长，进而从现有数据中找出样品中所含的元素。

扫描隧道显微镜

扫描隧道显微镜(STM)的基本原理是利用量子理论中的隧道效应。当样品与针尖距离很近（通常小于1nm)时，在外加电场的作用下，电子会穿过两个电极之间的势垒流向另一个电极。这个

这种现象就是隧道效应。

原子力显微镜

原子力显微镜的工作原理是将探针安装在弹性微悬臂梁的一端，微悬臂梁的另一端固定。当探针在样品表面扫描时，探针与样品表面原子之间的斥力会使微悬臂梁发生轻微变形，因此微悬臂梁的轻微变形可以作为探针与样品之间斥力的直接测量。一束激光束从微悬臂梁背面反射到光电探测器上，可以精确测量微悬臂梁的微小变形，从而通过检测样品与探针之间的原子斥力来反映样品的表面形貌和其他表面结构。