譜分析方法研究

① 什麼是譜分析

弱弱的回答，就是一個意思，畫出信號的幅度譜、相位譜，對其進行分析，研究其特性……

② 光譜分析法

(一)紫外—可見光—近紅外分光光度計

紫外—可見光—近紅外分光光度計是對彩色寶石內所含致色雜質離子在不同波段選擇性吸收而進行檢測的儀器。其常用的檢測范圍為190~1100nm,最遠可檢測3000nm的區域。其原理是:利用一定頻率的紫外—可見光照射被分析的物質,引起分子中價電子的躍遷,紫外—可見光被選擇性地吸收了。一組隨波長變化的吸收光譜,反映了試樣的特徵。在紫外可見光的范圍內,對於一個特定的波長,吸收的程度正比於試樣中該成分的濃度,因此測量光譜可對某些成分的含量進行定性分析,根據所測吸收光譜與已知濃度的標樣的比較,可進行定量分析。

對不同產地同一品種的彩色寶石而言,內部所含的雜質離子可能存在差異,對這些寶石進行紫外—可見—近紅外范圍內的光譜測量,光譜中吸收峰位置的差異可將其特徵離子區分開來,通過這些特徵離子來判別其產地。此外,可見光吸收光譜還能直接反映致色因子的組成(包括缺陷、雜質等)。這里需要指出的是彩色寶石多數為中級晶族的礦物,具多色性,且有的品種很明顯,在測量紫外—可見光吸收光譜時需要盡可能多測量幾個不同的結晶方位,以便找出雜質離子與結晶方位的關系。如圖2-9為馬達加斯加安卓魯綠藍色與綠黃色藍寶石垂直光軸(c軸)和平行光軸的典型吸收光譜,它表明晶體在垂直光軸方向上比平行光軸方向對可見光的吸收要強,主要吸收峰的位置差異也解釋了藍寶石的二色性特徵。藍寶石在280~880nm范圍內包含Fe²⁺/Ti⁴⁺的吸收帶,同時含有較強的Fe³⁺和較弱的T³⁺i的吸收帶。鐵和鈦的不同價態在不同的結晶方位有異。其不同價態的譜峰強弱決定了藍寶石多色性的顏色變化和強弱。

圖2-9 馬達加斯加安卓魯綠藍色(上)與綠黃色(下)藍寶石垂直光軸(c軸)和平行光軸的吸收光譜

(二)傅立葉變換紅外光譜儀

紅外光譜屬於分子光譜,與核磁共振光譜、質譜、紫外光譜一樣,是確定分子組成和結構的有力工具。

人們習慣將紅外光譜區間劃分為三個區,即近紅外區(11000~4000cm^-1)、中紅外區(4000~400cm^-1)和遠紅外區(400~10cm^-1),對於大多數的物質來說,中紅外區的光譜包含的光譜信息最多。寶石學研究中常用到400~11000cm^-1的中紅外區和近紅外區光譜。

寶石在紅外光的照射下,引起晶格(分子)、絡陰離子團和配位基的振動能級發生躍遷,並吸收相應的紅外光而產生的光譜稱為紅外光譜。寶石材料在紅外區的電磁波譜吸收主要是由於礦物成分中的絡陰離子(基團)的振動而產生,每種基團都有其特徵的頻率范圍,根據光譜吸收帶的頻率可以判斷該礦物含有何種絡陰離子或其他基團(如H₂O),由吸收帶的強度還可以判斷基團的含量。如果一種礦物含有幾種基團,則光譜上會出現若干相應的特徵頻率吸收帶。

另外,礦物分子的振動與陽離子有關。絡陰離子與不同陽離子連接的鍵不同,使絡陰離子本身的鍵強或鍵長發生改變,從而導致振動頻率發生變化,這種變化比較明顯時,就可據此了解陽離子的種類及其相對含量。

固體樣品的測試方法有常規透射光譜法、顯微紅外光譜法、漫反射光譜法、衰減全反射光譜法、光聲光譜法、高壓紅外光譜法等。固體的常規透射光譜制樣方法分為壓片法、糊狀法和薄膜法。

圖2-10 利用傅立葉變化紅外光譜儀對寶石進行光譜測量

應該注意的是,紅外吸收光譜與紅外光入射樣品的方向有關。理想狀態下,紅外光譜應該採取定向採集,這樣可以控制由於採集方向不同而獲得不同光譜的現象。由於刻面寶石通常難以滿足這樣的條件,因此,為了更准確地確定某一樣品的產地,應盡可能從兩到三個不同的方向進行光譜採集。

紅外光譜為樣品官能團在紅外區域的特徵吸收提供了一種測試方法。不同產地同一品種的彩色寶石其紅外吸收峰的位置、形狀或強度可能存在某些差異。圖2-11中A為坦尚尼亞溫扎紅寶石的紅外吸收光譜,在5000~1500cm^-1波段可見3160cm^-1明顯的吸收峰,伴隨有3350c^-1m、3240cm^-1和2420cm^-1處的吸收;圖2-11中B為莫三比克紅寶石的紅外吸收光譜,在5000~1500cm^-1波段中可見3695cm^-1、3670cm^-1、3650cm^-1和3620cm^-1的一組吸收峰。又如剛玉晶體中常含有粘土礦物包體,圖2-12為最常見的幾種粘土礦物(水鋁石、綠泥石、高嶺石、針鐵礦)的典型紅外光譜,由於這些礦物的吸收峰特徵有差異,據此我們可以分析剛玉中包體的種類,從而找出其產地特徵的紅外鑒別指標。

圖2-13 NGTC北京實驗室使用拉曼散射光譜儀分析彩色寶石內的包體

③ 光譜分析法是如何誕生的

1859年的一天，德國分析化學家本生碰到了好朋友物理學家基爾霍夫，兩人就交談起來。「我近來有一種新的發現。」本生說，「就是不管什麼物質在火焰上一燒就會出現固定的顏色。像鈉是黃色，鉀是紫色。可是最近又發現不同的物質可以燒出同樣顏色，如鉀鹽和鍶鹽都是深紅色。」

基爾霍夫聽後靈機一動，說：「我們不去看火焰的顏色，而是看它的光譜。」

「哦，好辦法。」本生眼前豁然一亮。第二天，本生和基爾霍夫聯手，製成了世界上第一台分光鏡，光譜分析法也隨之誕生。

1860年，本生和基爾霍夫找來礦泉水濃縮後放在燈上燒，從分光鏡里一看，光譜里出現了從來沒有見過的天藍色線條，就這樣，他們發現了新元素銫；1861年，兩人又在研究鋰雲母樣品的光譜時發現了兩條深紅色的線條，從而找到了新元素銣。

④ 用家譜分析法研究遺傳與智力的關系問題的第一個科學家是誰

法蘭西斯·高爾頓（Francis Galton 1822.02.16－1911.01.17）是英國人類學家、生物統計學家、英國探險家、優生學家、心理學家、差異心理學之父，也是心理測量學上生理計量法的創始人，遺傳決定論的代表人物。
法蘭西斯·高爾頓於1822年2月16日出生於英格蘭伯明翰市斯帕克布洛(Sparkbrook)附近的拉傑斯(Larches)一個顯赫的銀行家家庭。父親特鐵斯·高爾頓和祖父塞繆爾·約翰都是熱愛自然的科學家。高爾頓是家中第9個孩子，他的外祖父正是達爾文的祖父，因此與達爾文是表兄弟。姐姐阿黛爾是幼年高爾頓的啟蒙老師，他從小智力超常、聰穎過人，顯然是一位神童。
高爾頓6-7歲時，就對博物學產生興趣，並按自己的方法對昆蟲、礦物標本進行分類。8歲時他被送進寄宿學校正式接受教育。13歲時就打算從事一項「高爾頓飛行計劃」。15歲開始在伯明翰市立醫院做了兩年內科見習醫生。18歲時到倫敦國王學院學習解剖學和植物學，隨後又轉到劍橋大學三一學院學習自然哲學和數學，但因身體原因未獲學位即離開學校，後又進入聖喬治醫院繼續學醫。與童年時代的「神童」相比，高爾頓的高等教育雜亂無章也不太成功，有人認為正是這樣為他日後成為維多利亞時代最博學的學者奠定了基礎。
22歲那年父親去世之後高爾頓獲得了一筆可觀的遺產。他放棄醫業決定過一種無拘無束的學者生活，這使他成為在自己書齋里完成科學創造的「紳士科學家」。從1845年開始，高爾頓對地理科學發生興趣。1850年，他與友人先後遠赴馬爾他、埃及尼羅河流域和南非進行科學考察，還曾隻身進入巴勒斯坦腹地。這使他成為一位大無畏的知名探險家，在科考中他搜集了許多珍貴資料。1853年被選為皇家地理學會會員，1856年又被選為皇家學會會員，時年34歲。1852年高爾頓返回英國後不再遠游。和達爾文一樣，由於遠出考察患上了一種「神秘的疾病」（神經不穩症）。1853年高爾頓結婚。1857年定居倫敦，正式開始了他的書齋式的科學研究活動。
高爾頓平生著作，據卡爾·皮爾遜（Karl Pearson）不完全統計，著書15種，撰寫各種學術論文220篇，涉獵范圍包括地理、天文、氣象、物理、機械、人類學、民族學、社會學、統計學、教育學、醫學、生理學、心理學、遺傳學、優生學、指紋學、照像術、登山術、音樂、美術、宗教等，是一位網路全書式的學者。
1909年，高爾頓被英國王室授予勛爵稱號。1911年1月17日，高爾頓因急性支氣管炎逝於英國薩里郡(Surrey)黑索米爾鎮(Haslemere)。爾，享年89歲。他雖然創立了優生學，自己卻沒有留下一個後代。高爾頓死後，皮爾遜被委託整理其學術遺物。1914-1930年先後出版了三卷本的《法蘭西斯·高爾頓的生平、書信和工作》留傳於世。

⑤ 發射光譜分析的光譜分析法

1859年，英國物理學家普呂克發現了關於氣體光譜的研究報告，並以數據說明裝在密封管中的氣體當放電時產生的光譜是有特徵的。在報告中，普呂克指出氣體產生兩種形狀的光譜，即線狀光譜和帶狀光譜，並且認為氣體的化學性質可以通過譜線來描述。同在這一年，范德維立根、基爾霍和本生等人在氣體光譜的研究上也取得了很大成就，特別是基爾霍夫和本生兩人設計製造了第一台以光譜分析為目的分光鏡。他們兩人從實用的觀點把光譜學的研究轉變為光譜分析法的實踐，使光譜分析法終於成為分析化學的一個重要分支。這一年是光譜學史上令人難忘的一年。
光譜分析法的誕生很快就產生了令人驚喜的成果。用這種方法對以前研究過的某些物質進行重新分析，從中找到了許多新元素。並且，人們發現這種方法比所有以前的方法都更加靈敏。從此，在冶金分析和礦物分析中，它逐漸取代了濕法分析對少量組分的檢測。
本生和基爾霍夫兩人分別是研究化學和光學的科學家，在光譜分析法的研究上，兩人相互合作，取得了重大成果。他們曾指出，一種元素不管存在於何種化合物，即使元素存在的物質在火焰中發生了變化，甚至不管火焰溫度、火焰類型是否相同，在這時，某一元素的特徵光譜線不會受到以上任何條件的影響，其位置不變。但是，他們又補充說，以上論點並不是說化合物沒有自己的譜線。本生和基爾霍夫認為，任何存在的元素，如果其含量太少，用通常分析法不能檢測出它們，就可以採用光譜分析法來解決這一難題。正如他們所說，元素銫、鉈、銦和鎵等等相繼用檢測光譜的方法被人們找出來了。
1863年之後，光譜分析法的研究逐漸轉向了紅外光譜的領域，到1893年的30年內，這一方面的研究也有了初步成果。並且，在這時人們已經應用了攝影技術，將從光譜儀上得來的光譜記錄在照相底片上。

⑥ 光譜分析的光譜研究的內容

根據研究光譜方法的不同，習慣上把光譜學區分為發射光譜學、吸收光譜學與散射光譜學。這些不同種類的光譜學，從不同方面提供物質微觀結構知識及不同的化學分析方法。發射光譜可以區分為三種不同類別的光譜：線狀光譜、帶狀光譜和連續光譜。線狀光譜主要產生於原子，帶狀光譜主要產生於分子，連續光譜則主要產生於白熾的固體或氣體放電。 現在觀測到的原子發射的光譜線已有百萬條了。每種原子都有其獨特的光譜，猶如人的指紋一樣是各不相同的。根據光譜學的理論，每種原子都有其自身的一系列分立的能態，每一能態都有一定的能量。 我們把氫原子光譜的最小能量定為最低能量，這個能態稱為基態，相應的能級稱為基能級。當原子以某種方法從基態被提升到較高的能態上時，原子的內部能量增加了，原子就會把這種多餘的能量以光的形式發射出來，於是產生了原子的發射光譜，反之就產生吸收光譜。這種原子能態的變化不是連續的，而是量子性的，我們稱之為原子能級之間的躍遷。 在分子的發射光譜中，研究的主要內容是二原子分子的發射光譜。在分子中，電子態的能量比振動態的能量大50～100倍，而振動態的能量比轉動態的能量大50～100倍。因此在分子的電子態之間的躍遷中，總是伴隨著振動躍遷和轉動躍遷的，因而許多光譜線就密集在一起而形成帶狀光譜。 從發射光譜的研究中可以得到原子與分子的能級結構的知識，包括有關重要常數的測量。並且原子發射光譜廣泛地應用於化學分析中。 當一束具有連續波長的光通過一種物質時，光束中的某些成分便會有所減弱，當經過物質而被吸收的光束由光譜儀展成光譜時，就得到該物質的吸收光譜。幾乎所有物質都有其獨特的吸收光譜。原子的吸收光譜所給出的有關能級結構的知識同發射光譜所給出的是互為補充的。
一般來說，吸收光譜學所研究的是物質吸收了那些波長的光，吸收的程度如何，為什麼會有吸收等問題。研究的對象基本上為分子。
吸收光譜的光譜范圍是很廣闊的，大約從10納米到1000微米。在200納米到800納米的光譜范圍內，可以觀測到固體、液體和溶液的吸收，這些吸收有的是連續的，稱為一般吸收光譜；有的顯示出一個或多個吸收帶，稱為選擇吸收光譜。所有這些光譜都是由於分子的電子態的變化而產生的。 選擇吸收光譜在有機化學中有廣泛的應用，包括對化合物的鑒定、化學過程的控制、分子結構的確定、定性和定量化學分析等。 分子的紅外吸收光譜一般是研究分子的振動光譜與轉動光譜的，其中分子振動光譜一直是主要的研究課題。 分子振動光譜的研究表明，許多振動頻率基本上是分子內部的某些很小的原子團的振動頻率，並且這些頻率就是這些原子團的特徵，而不管分子的其餘的成分如何。這很像可見光區域色基的吸收光譜，這一事實在分子紅外吸收光譜的應用中是很重要的。多年來都用來研究多原子分子結構、分子的定量及定性分析等。 在散射光譜學中，喇曼光譜學是最為普遍的光譜學技術。當光通過物質時，除了光的透射和光的吸收外，還觀測到光的散射。在散射光中除了包括原來的入射光的頻率外(瑞利散射和廷德耳散射)，還包括一些新的頻率。這種產生新頻率的散射稱為喇曼散射，其光譜稱為喇曼光譜。 喇曼散射的強度是極小的，大約為瑞利散射的千分之一。喇曼頻率及強度、偏振等標志著散射物質的性質。從這些資料可以導出物質結構及物質組成成分的知識。這就是喇曼光譜具有廣泛應用的原因。 由於喇曼散射非常弱，所以一直到1928年才被印度物理學家喇曼等所發現。他們在用汞燈的單色光來照射某些液體時，在液體的散射光中觀測到了頻率低於入射光頻率的新譜線。在喇曼等人宣布了他們的發現的幾個月後，蘇聯物理學家蘭茨見格等也獨立地報道了晶體中的這種效應的存在。 喇曼效應起源於分子振動(和點陣振動)與轉動，因此從喇曼光譜中可以得到分子振動能級(點陣振動能級)與轉動能級結構的知識。 喇曼散射強度是十分微弱的，在激光器出現之前，為了得到一幅完善的光譜，往往很費時間。自從激光器得到發展以後，利用激光器作為激發光源，喇曼光譜學技術發生了很大的變革。激光器輸出的激光具有很好的單色性、方向性，且強度很大，因而它們成為獲得喇曼光譜的近乎理想的光源，特別是連續波氬離子激光器與氨離子激光器。於是喇曼光譜學的研究又變得非常活躍了，其研究范圍也有了很大的擴展。除擴大了所研究的物質的品種以外，在研究燃燒過程、探測環境污染、分析各種材料等方面喇曼光譜技術也已成為很有用的工具。 其它光學分支學科： 光學、幾何光學、波動光學、大氣光學、海洋光學、 量子光學、光譜學、生理光學、 電子光學、集成光學、 空間光學、光子學等。

⑦ 高效液相色譜法研究分析方法學有哪些

精密度，准確度，線性，專屬性，耐用性

⑧ 發明光譜分析方法的人是誰

在科學面前，連太陽也失去了神秘性。緊接著，所有的天體的神秘性也逐漸消失了。亞里士多德月上界，月下界的劃分，在科學面前，在更深的認識層次上被完全、徹底地推翻了。

在戴維用電解法發現了許多種新的元素以後，其它科學家也用同樣的方法去尋找新的元素。很快就發現了十幾種新的元素，但是，當人們把能夠電解的物質分析完了以後，就再也找不到新的元素了。要想發現新的元素必須使用新的方法。

於是，光譜分析方法就應運而生了。

用光譜分析的方法在化學新元素的發現中作出了傑出貢獻的是一對非常要好的朋友：本森和基爾霍夫。

本森是一位化學家，基爾霍夫卻是一位物理學家，他們兩個人都是德國人，都在德國的海德爾堡大學教學，而且還是一對非常要好的朋友。本森身材高大，體態魁偉；基爾霍夫卻身材矮小，只有他的大個子朋友的一半。本森沉默少言，很難得說句話，而基爾霍夫呢，則是有名的貧嘴。他媽從小就叫他「小尤麗婭」，就因為他長得又小、又矮、又愛說，像個小女孩子。人們無法想像他們兩個人怎麼會成為一對形影不離的好朋友。

其實，這一對好朋友的關系很簡單，基爾霍夫是個學者，除去科學，什麼也不想知道，而本森呢，為了自己的科學事業一輩子連婚也沒顧上結，這是兩個把自己完全獻給了科學事業的科學家。他們每天在一起討論著他們共同關心的東西，他們怎麼能不成為好朋友呢？

⑨ DEPT譜的分析方法

DEPT譜是在NMR中用來區分伯仲叔季碳的一種譜圖
為了區分不同的碳，一般要做三次分別為不同的角度，其中季碳不出峰：
135度的DEPT譜圖：CH、CH3的峰向上（即信號為正），CH2為倒峰（即信號為負）
90度的DEPT譜圖：只能看到CH 向上的峰
45度的DEPT譜圖：所有的CH、CH2、CH3的峰都向上（不常用，因為無法達到區分的目的）
通過135度和90度譜圖即可區分出伯碳、仲碳、叔碳，由於季碳在所有的DEPT譜圖中都沒有信號，因此只要和全譜比較，就很容易的得到季碳。

⑩ 譜分析有幾種方法

一種