22种类型的光谱定义，原理，步骤，用途

表的内容

光谱学是什么?

光谱学是研究光和物质之间相互作用的学科，研究和测量物质对光或其他辐射的吸收和发射。
光谱研究主要涉及由物体引起的光和其他辐射的分散，这允许研究物体的各种性质。
光谱学中的测量是被观测辐射的波长的函数。
光谱学已被广泛利用，因为它允许测定组成，物理和电子结构，以确定各种粒子的分子或原子水平。

什么是光谱仪？

光谱仪是一种科学仪器，用于测量物体在特定范围内所引起的各种性质的变化或差异。
光谱仪观察的性质随着所使用的光谱仪类型而变化。
NMR光谱仪测量核谐振频率的变化，质谱仪测量质量差与电荷比，而光学光谱仪测量电磁辐射的变化。
基于这些变化的测量，可以测量和观察颗粒的不同性质。

什么是分光光度计？

分光光度计是一种特殊类型的光谱仪，测量电磁辐射从样品的相互作用(吸收，反射，散射)或电磁辐射通过不同样品的发射(荧光，磷光，电致发光)。
它也被称为电磁光谱仪，因为它处理测量光的不同性质及其与物质的相互作用。
这是实验室中常用的根据样品吸收的总光量来测量各种样品浓度的方法。

什么是分光镜?

光谱镜或光学光谱仪是在用于分析各种物体的频谱中的特定范围内测量光的不同性质的装置。
测量的性质主要是光的强度，尽管在某些条件下也会测量光的极化。
光谱常用于关于分析各种样品的天文学和化学的研究。
传统上使用棱镜作为分光镜，但现在使用衍射光栅、移动狭缝和光电探测器。
这些主要用于基于不同物体产生的辐射来推导物体的化学成分。

什么是光谱仪？

光谱仪是一种科学仪器，它可以探测不同的光，并通过多种探测器记录的波长或频率将它们分离。
这些主要用于获得和记录天文谱。
摄谱仪作为望远镜用于天文研究。
在摄谱仪中，光线通过望远镜传输到摄谱仪中，望远镜配有一面镜子，镜子的作用是使所有光线相互平行。
然后光线到达衍射光栅，衍射光栅将光线分散成不同的波长，然后通过探测器对各个波长进行分析。
这对于分析来自不同天体的射入光，分析这些天体的化学成分是非常有用的。

什么是光谱？

光谱，光学中的奇异光谱，是白光通过棱镜散射时观察到的颜色。
光谱是指与光和其他波相关的各种变量的范围。
在光中，电磁波谱是最常用的。电磁频谱包括电磁辐射的频率范围，用于描述被物体吸收或发射的电磁辐射的分布特征。
此外，基于离子丰度作为质荷比的函数，质谱也被用于光谱分析。
电子光谱是用于物理学中使用的另一个光谱，其是根据颗粒能量的粒子束的数量或强度。

1.吸收光谱

吸收光谱是一种光谱技术，测量光与样品相互作用的结果所吸收的光的波长频率。

吸收光谱原理

吸收光谱是基于材料具有吸收光谱的原理，吸收光谱是材料在不同频率下吸收的辐射范围。
材料的吸收光谱取决于该材料的原子和分子组合物。
物质吸收的光辐射频率取决于分子的两种能量状态之间的能量差。
吸收导致形成吸收管线，与其他线一起形成吸收光谱。
因此，当具有足够能量的光子到达物体时，电能被导致它们撞到更高能量状态的电子。
吸收的光子（辐射）的量导致吸收光谱，然后可以在吸光度方面测量。
样品的吸光度取决于激发电子数，而激发电子数又取决于样品中分子的浓度。

吸收光谱的步骤

溶剂液体和样品溶液在两个运输血管中脱节，也称为比色皿。
然后将具有溶剂液体的容器置于光谱仪中，以确定由于溶剂散射和吸光度引起的光损失。在该方法中观察到的任何吸光度将从样品的吸光度中减去。
然后将具有样品溶液的比色皿置于光谱仪中。
样品的吸光度在不同频率中注意到通常为200-800nm的范围。
不同浓度的样品形成了相似的光谱。
测量的吸光度与样品浓度的曲线图，然后可以用于测定未知的样品浓度。

吸收光谱学的用途

吸收光谱法用于测定样品中特定物质的存在，然后对当前物质进行量化。
该技术已应用于遥感，允许在没有仪器和样品的直接相互作用的情况下测定有害物质的浓度。
吸收光谱还用于测定各种物质的原子和分子结构。

2.天文光谱

天文光谱是通过使用光谱法测量电磁谱的原理来研究天文结构，从恒星或其他天体辐射。

天文光谱原理

由天体来自天体的光产生的光谱与白光的光谱不一样光滑。
通过使光通过衍射光栅通过光来产生光的吸收和发射光谱。
光，当分散时，形成吸收和发射线，这依赖于存在于源中的物体的原子和分子中的电子能级。
基于特定波长处的辐射的吸收，绘制波长和吸收和排放线的磁通之间的曲线图。
这些线条大部分是由于金属的存在而形成的。因此，根据这些线的高度和深度，这些金属的丰度可以被量化。

天文光谱学步骤

在天文光谱学中，来自不同恒星的入射光通过望远镜进入分光镜。
当光线到达分光镜的衍射光栅时，光线被分散到不同的波长。
分散的波长在光电探测器上造成分析波长的性质。
通过与标准恒星的观测值比较，探测器形成了取决于波长的光谱通量尺度。

天文光谱的用途

恒星对光线的吸收揭示了恒星的各种属性，如化学成分、温度、密度、质量和相对运动。
恒星谱的研究有助于Galaxies的研究和星系的组成。
天文光谱学还可以通过多普勒效应和红移来测定恒星和星系的运动。

3.原子吸收光谱

原子吸收是一种利用光谱原理定量测定化学元素的分析技术。

原子吸收光谱法

原子吸收光谱利用雾化器中产生的自由电子的原理吸收不同波长的辐射。
自由电子吸收UV或可见光，使电子转移到更高的能量轨道。
在这个过程中，吸收光谱被释放出来，被光电探测器检测到。
形成的吸收光谱允许对物质气态的自由电子进行量化。
吸收的光子（辐射）的量导致吸收光谱，然后可以在吸光度方面测量。
样品的吸光度取决于样品中分子的浓度。

原子吸收光谱的步骤

将液体样品与特定体积的精神混合，所述精神被加入烧瓶中，然后通过富含富含富含燃料的乙炔 - 氧化物火焰蒸发成气体。
一盏灯设置有必要的波长作为光源。
然后通过液体样品形成的气体通过检测气体中原子的吸光度的检测器。
类似的方法用于检测溶剂库和标准溶液的吸光度。
吸光度与样品中分子浓度的关系曲线被绘制出来。

原子吸收光谱的用途

原子吸收光谱法可用于生物系统中金属元素的定量和定性测定。
这也有助于检测合金和其他混合物中的金属杂质。
原子吸收光谱已被用于纯化水和土壤等环境样品。
该方法也可用于药品和油品中金属的检测。

4.圆形二色谱

圆形二色性光谱是一种光吸收光谱，测量右偏振光的吸光度的差异。

圆形二色性光谱的原理

入射光的左偏振光和右偏振光被样品吸收的方式不同，从而产生吸收系数的不同。这种差异称为圆二色性。
圆偏振光由于左圆偏振光和右圆偏振光的折射率不同，所以圆偏振光将以不同的速度通过光学活性介质。
旋光性手性分子将优先吸收圆偏振光的一个方向。
蛋白质中的肽键起着发色团的作用。肽键是蛋白质的旋光性手性分子，发色团的数量与吸收的大小成正比。
因此，吸收的大小被用来验证所采用的蛋白质二级结构。

圆二色光谱的步骤

将样品置于具有缓冲器的运输容器中，然后将其置于光谱仪中。
在光谱仪中，左右圆偏振光以交替的方式通过样品。
光谱仪中的光电倍增器检测器产生与从样品中出现的所得梁的圆形二色性（左右偏振光的吸光度之间的差异）成比例的电压。
然后将样品的圆二色性与标准蛋白质进行比较，以确定蛋白质二级结构的差异。

圆形二分频谱光谱的用途

CD光谱的主要应用是验证蛋白质的假定二级结构。该方法允许检测蛋白质碱基中的α-螺旋和β-片材的百分比。
圆二色光谱法也可用于监测样品中二级结构随时间的变化。
这项技术也可以用来比较两个大分子，以检测分子结构的差异。
它还可以用于药品的分析，以确保它们仍然存在于折叠的主动构象中。

5.电化学阻抗谱(EIS)

电化学阻抗光谱是一种先进的电化学技术，通过应用不同的AC电位频率来测量系统的阻抗。

电化学阻抗谱(EIS)原理

电化学阻抗光谱是一种测量新材料或设备如何阻碍电力流动的技术。
这是通过连接到样品的电极施加交流信号来实现的。
将不同频率的AC电压施加到样品上，测量电流。
通过在y轴上绘制阻抗，在x轴上绘制频率，可以从频率对电阻抗的响应生成奈奎斯特图。
仪器对样品施加交流电电压并测量电流响应。
通过确定相移和不同频率的幅度的变化来计算阻抗的真实和虚部。

电化学阻抗谱的步骤

首先将一个测试模块挂接到EIS上，以确认连接到系统的线是正确的，并且所有部件都工作正常。
为了启动系统中的电流，在计算机上运行Zplot软件。设置好所需参数，交流振幅设置为10mV。初始频率设置为1× 10^6.最后的频率为100Hz。
然后运行Zview软件来查看结果。
然后从测试模块中取出电极。
样品被准备并组装到位于通风柜内的试验炉中。
电极连接到组件上，EIS的操作与之前的程序相同。

电化学阻抗谱的应用

当细菌在样品中生长时，样品的阻抗可用于确定微生物的群体。
EIC还可用于筛选电流阻抗随细胞结构和大小变化的癌组织。
这也已用于研究将化学物质，聚合物或涂层层的应用应用于电子转移和敏感性方面提供有用的增强。

6.电子自旋共振(ESR)谱学

电子自旋共振(ESR)也称为电子磁共振(EMR)或电子顺磁共振(EPR)是一种吸收光谱的辐射在微波频段频率(0.04 - 25厘米)是由顺磁性物质吸收导致磁电子能级之间的转换未配对旋转。

ESR光谱学原理

电子旋转共振光谱基于原子，分子或离子由于电子旋转而表现出磁性的原因。
当一个分子或化合物被置于磁场中时，未配对电子的自旋可以以两种不同的状态排列。
如果自旋与磁场方向一致，就会产生较低的能态。相反，磁场的相反排列会导致更高的能态。
因此，未配对的电子可以通过吸收或发射光子的能量在这两个能级之间移动，从而产生共振条件。
在该吸收期间产生的光谱传递给检测器，用于分析样品的电子结构。

ESR光谱步骤

ESR仪器打开并加热30分钟。在ESR中设置了必要的参数。
通过添加一个空ESR管来进行校准，以确保没有来自该管或仪器的背景信号。
然后将样品置于ESR管中，并测量ESR谱。

ESR光谱的应用

电子自旋共振光谱是研究含过渡金属的金属蛋白的重要方法之一。
这种方法也允许研究蛋白质的变性和蛋白质折叠。
ESR还有助于确定不同金属的催化速率。
它还广泛应用于反应性氮物质（RNS）和活性氧（ROS）的定量和定性分析的生物学研究领域。

7.发射光谱学

发射光谱法是一种光谱技术，其测量由原子或分子发射的光子的波长，同时从高能量水平转换到较低的能量状态。

发射光谱原理

当电子或化合物在火焰或电加热器上加热时，它们以光的形式发出能量。
化合物发出的光进入光谱仪，然后分散成不同波长的光。
每种元素形成不同的原子光谱，这表明一个原子只能辐射一定数量的能量。
每个元件发射一组离散波长，其基于其电子结构，并且从这些波长，可以确定样品的元素组成。

发射光谱步骤

在火焰或电加热器中加热含有样品的溶液。
溶剂首先蒸发，而精细分离的固体颗粒与其他分子和离子一起留在火焰中心。
这导致产生产生特定波长的辐射的电子的激发。
通过光谱仪通过辐射，其中单色仪将光分散到不同的波长中。
探测器探测分光镜中的波长。
绘制出波长与浓度的关系图，以确定样品的浓度。

发射光谱学的用途

发射光谱在农业和环境分析以及金属和合金的工业分析中有着广泛的应用。
它也可以用于测定汽油中的铅。
这已被应用于确定离子交换树脂的平衡常数。

8.能量色散谱

能量色散光谱学，也称为电子色散x射线光谱学，是一种利用x射线与样品相互作用对样品的元素或化学表征进行分析的技术。

能量分散光谱原理

能量色散光谱的原理与发射光谱相似，只是电子的激发是由x射线束引起的。
样品中的化合物具有基态的电子与原子核结合。
当x射线聚焦在化合物上时，底层的电子被激发并到达内壳层。
这就在外层形成了一个电子空穴，然后被另一个来自外层高能量层的电子填满。
高能壳层和低能壳层之间的能量差以x射线束的形式释放出来。
能量色散光谱学确定了从样品中释放出的x射线束的能量和数量。
两个壳之间的能量差异是样品原子结构的特征，这有助于确定样品的组成。

能量色散光谱的步骤

在运输容器中截取两个已知和未知浓度的样品，也称为比色皿。
然后将容器依次放置在分光光度计中，该分光光度计的激发源可以是电子束或x射线束和探测器。
操作分光光度计，其通过样品通过X射线。
分光光度计中的光敏探测器检测通过样品的x射线，然后将其转换为电压信号。
然后，电压信号进入测量信号的脉冲处理器并将它们传递给分析器以进行数据显示和进一步分析。

使用能量分散光谱

能量色散x射线能谱(EDS)作为电子显微镜的一部分，由于能够提供精确的亚细胞结构化学组成信息而被广泛应用于许多研究领域。
EDS已被用于医学诊断，因为x射线显微分析可能有助于确定恶性组织形成的标准。
电子色散光谱技术在环境分析中的应用是评估污染空气对人体健康危害的有效工具。
以不同浓度沉积在植物表面的农药滴(0.5µl - 1µl)也可以用这种方法进行分析。

9.荧光光谱

荧光光谱是一种电磁光谱，其利用物体在样品中产生的荧光，其不一定在光谱的可见范围内。

荧光光谱原理

荧光光谱的原理与发射光谱相似，其中电子从一个状态转换到另一个状态导致发射光谱。
荧光是一种发射现象，从高能态到低能态的跃迁伴随着辐射。
只有处于激发态的分子才能发出荧光;因此，它们必须在发射现象发生之前进入一个更高的能态。
发射的辐射表现为带谱，因为有许多密切相关的波长值依赖于所达到的振动和转动能级。
分子的荧光光谱与激发辐射的波长无关，并且具有与吸收光谱的镜像关系。
电子从激发态跃迁到基态的概率与发射光的强度成正比。
分子的荧光特性通过分子本身的特征确定，从而有助于测定分子的组成。

荧光光谱步骤

在运输容器中截取两个已知和未知浓度的样品，也称为比色皿。
然后将容器置于另一个之后，在具有光源和探测器的光谱荧光仪中。
操作光谱荧光计，其通过样品通过特定波长的光。
分光光度计中存在的光敏检测器检测通过样品的光，然后转换成数字值。
测量的荧光与样品浓度的曲线图，然后可以用于测定未知的样品浓度。

荧光光谱的用途

荧光光谱法用于生物医学、医学和化学研究中分析有机化合物。
这也被用来区分恶性肿瘤和良性肿瘤。
原子荧光光谱也可用于检测空气，水和土壤等各种环境样品中的金属。
在分析化学中，荧光探测器与HPLC.．

10.傅里叶变换红外光谱(FTIR)

傅立叶变换红外光谱是用于检测固体，液体或气相中的吸收和分子发射的红外光谱的技术。已经使用了傅里叶变换术语，因为该过程需要数学过程称为傅立叶变换以将原始数据转换为实际频谱。

FTIR光谱原理

傅里叶变换红外光谱技术使用与色散光谱相同的原理，不同的是它使用的是多频率的光束，而不是单一频率的光束。
然后，该技术测量样品吸收多少梁。
同样，使用不同频率的第二束进行样品处理，并收集数据。
这个过程在短时间内重复多次。
所有获得的数据然后交给计算机，计算机反向工作以确定每个波长的吸收。
光谱仪有一种特殊的结构称为迈克尔逊干涉仪，它由一定数量的镜子组成，其中一个镜子向光源移动。
随着镜子的运动，由于波干扰，周期性地阻塞和传输每个波长的光。
结果，从干涉仪出来的光束每次都有不同的光谱。

FTIR光谱步骤

将样品置于FTIR光谱仪中。样品应该足够薄，以便为红外线通过。
该装置将红外指向样品，并测量样品吸收的光束的多少和频率。
在参考数据库的帮助下，对样本进行了识别。

使用FTIR光谱

傅里叶变换红外光谱通常用于有机、聚合物甚至是无机化合物的分析。
这种技术可以测定各种样品的化学成分。
傅立叶变换红外光谱与气相色谱相结合用于检测分离出的物质。
在研究疏水膜环境的同时，FTIR可以直接检测给定部位的极性。

11.γ射线光谱

γ射线光谱是用于研究由样品中放射性物体形成的伽马射线的能谱研究的分析技术。

γ射线光谱原理

在放射性衰减期间，放射性物质也看到伽马腐烂。
在伽玛衰变中，在离散能级中发现的核子向较低的能态移动，而能量差以伽玛射线的形式释放出来。
然后通过将辐射转换为计算机的电信号的探测器来传递伽马射线。
伽马射线的检测和定量有助于确定源的性质。
通过将测量到的能量与放射性同位素产生的伽马射线的已知能量进行比较，就可以确定发射者的身份。

γ射线光谱的步骤

计数室使用手柄打开。计数室的内部通常用铅屏蔽，然后用铜衬里，以减少由铅发出的x射线造成的本底辐射。
将样品容器仔细放置在探测器的顶部，并且计数室关闭。
本底计数是为了确定污染或天然辐射的数量是否会干扰样本数据。
进一步的分析是通过计算系统完成的。

使用γ射线光谱

伽玛射线能谱专门用于测定核结构、核跃迁和核反应。
这也被用于天文学研究，如其他行星上的水堡。
γ射线光谱已经用于太阳系中的无气体的元素和同位素分析，特别是月球和火星。

12.红外（IR）光谱/振动光谱

红外光谱，又称振动光谱，是一种利用红外与样品相互作用的技术。

红外光谱/振动光谱原理

用于分析有机化合物的波长范围为2,500至16,000nm，相应的频率范围为1.9×10^13.到1.2×10^14.赫兹。
这些光线没有足够的能量来激发电子，但它们确实导致共价键合原子或组的振动激发。
在原子中观察到的振动是这些原子的特征，因此有助于对分子的检测。
红外光谱是红外光谱中获得的基本测量。
光谱是测量红外强度与光波长（或频率）的曲线图。
IR光谱测量原子的振动，并基于此;可以确定功能组。

红外光谱/振动光谱的步骤

打开红外光谱仪，让其预热30分钟。
采用未知样品，记录其外观。
收集背景频谱以消除自然原因获得的频谱。
通过使用金属刮刀将少量样品置于探针下方。
通过扭曲探头设置到位。
得到了未知样品的红外光谱。如果有必要，这个过程会重复，以获得高质量的光谱。
记录表明存在的官能团的吸收频率。
分析所获得的光谱以确定未知样品的可能识别。

红外光谱/振动光谱的应用

红外光谱已经广泛用于蛋白质的表征和各种固体，液体和气态样品的分析。
IR光谱可用于检测官能团，有助于鉴定分子及其组合物。
IR光谱技术的应用允许由于身体变化而识别分子变化，了解各种疾病的分子机制，并鉴定可用于诊断的特异性光谱生物标志物。

13.核磁共振光谱学

磁共振波谱是与磁共振成像(MRI)一起使用的一种诊断技术，可以测量身体不同部位发生的生化变化。

磁共振波谱学原理

磁共振波谱分析样品中存在的氢原子。
通过施加磁场使原子核向特定方向旋转，原子核被激发。
旋转的不同方向的能量的差异导致原子核的光谱特征。
光谱的频率被确定，这有助于分析各种代谢物的浓度。
通过测量代谢产物的浓度，并将其与各种细胞中的正常浓度进行比较，就可以确定体内发现的组织类型。

磁共振波谱的步骤

打开MR仪器并加热30分钟。在磁共振谱仪中设置必要的参数。
校准是通过添加一个空MR管来完成的，以确保没有来自该管或仪器的背景信号存在。
然后将样品放入磁共振管中，测量磁共振谱。

磁共振光谱的用途

磁共振波谱使医生和化学家能够获得有关人体组织的生化信息，这有助于诊断过程。
磁共振光谱学被用于辅助MRI技术，通常在医院进行诊断目的。
它越来越多地用于医学项目的研究。
该技术也被用于从诊断为肝细胞癌(HCC)的患者中生成代谢谱血清样本。

14.质谱法

质谱是一种通过分析离子的质量与电荷比，帮助确定样品中化学物质的数量和类型的光谱技术。

质谱学原理

质谱基于原理，当用电子轰击样品时，化合物中的分子被电离成离子。
离子的分离取决于它们的质量电荷比。对于大多数离子来说，电荷是1，这意味着这个比值就是离子的分子质量。
然后这些离子受到电场和磁场的作用，从而导致离子的偏转。电荷质量比相似的离子也表现出相似的偏转。
然后在探测器的帮助下检测每个这些离子的相对丰度。
质谱是通过标绘离子的相对丰度与质量与电荷的比值而形成的。
然后可以使用光谱来确定样品的元素构型，颗粒或分子的质量和样品的化学结构。

质谱步骤

200µl的样品与1.8 ml 65%的硝酸混合。
然后将混合物加入50°C的水浴中过夜。
然后将管冷却至室温，并通过加入8ml蒸馏水来稀释样品以获得低于20％的硝酸浓度。
然后将样品加入分光镜并运行。
结果通过计算机上的软件以质谱的形式得到。

质谱学的应用

质谱是量化已知物质的有价值的工具。
它还允许识别未知化合物和测定各种物质的结构和化学组成。

15.分子光谱

分子光谱学是利用分子与电磁辐射的相互作用来确定样品结构组成的光谱学。

分子光谱学原理

分子光谱学涉及材料与电磁辐射的相互作用，以产生吸收模式(即光谱)，从中可以推断结构或成分信息。
分子光谱是分子由于与不同的电磁辐射相互作用而从一个能态移动到另一个能态时形成的。
所涉及的机制与原子类似，但过程更为复杂。
不同的原子核和电子之间的相互作用发生在分子中，而在原子中观察不到。
这些相互作用可以是电子的、旋转的或振动的。根据相互作用的类型，不同的光谱技术可用于化合物的分析。
同样，吸收光谱或发射光谱都可以根据所利用的相互作用类型加以利用。

分子光谱的步骤

不同类型的谱仪系统，如发射谱仪和傅里叶变换谱仪可以用于分子光谱分析。
所有这些系统包括一个辐射源、一个样品和一个检测和分析样品的系统。
将样品添加到光谱仪中，其中辐射源侧重于其。
在运输容器中截取两个已知和未知浓度的样品，也称为比色皿。
然后将这些容器依次放置在有光源和检测器的分光光度计中。
操作分光光度计，使特定波长的光通过样品。
分光光度计中存在的光敏检测器检测通过样品的光，然后转换成数字值。
测量的吸光度与样品浓度的曲线图，然后可以用于测定未知的样品浓度。

分子光谱学的应用

分子光谱允许分析各种化合物的原子和分子结构。
它还有助于测定气体组合物以及其他化合物的组成。

16. Mossbauer光谱学

穆斯堡尔光谱是一种基于鲁道夫Mössbauer发现的穆斯堡尔效应的技术，利用固体粒子中核伽马射线的吸收或发射形成的光谱。

穆斯堡尔光谱原理

Mossbauer效果指出，与光子的吸收或发射相关的反冲能量可以通过守恒来描述动量。
在固体中，原子的细胞核不自由，但与特定的晶格结合。
当固体粒子中的原子核发射或吸收伽马射线时，能量损失总是发生在被称为声子的离散包中，这是晶格的量子化振动。
然而，在某些情况下，没有声子可能被释放，在这种情况下动量守恒是由晶格的动量作为一个整体来维持的。
因此，一个原子核发出的伽马射线可以被含有同一同位素原子核的样品完全吸收，并且这种吸收可以被测量出来。
测得的穆斯堡尔谱可用于检测放射性样品的存在。

穆斯堡尔光谱的步骤

样品被放置在光谱仪内。
然后一束伽马射线通过样品。发射伽马射线的辐射源中的原子必须与吸收它们的样品中的原子具有相同的同位素。
然后检测器测量通过样品的光束强度。
然后对形成的光谱进行各种用途的分析。

用途莫斯堡谱仪

穆斯堡尔光谱学是一种灵敏的技术，可以探测到核环境的细微变化。
它提供了关于各种物体的化学、结构和磁性的精确信息。
它还被用于地质探测陨石和月球岩石的组成。
该技术已经高度应用于生物有机化学，用于研究含铁蛋白和酶。

17.核磁共振波谱学

核磁共振光谱是一种利用细胞核的磁共振来确定各种化合物的结构的技术。

核磁共振波谱原理

核磁共振波谱是基于这样一个事实:原子、分子或离子中的原子核是带电的并具有自旋的。
当分子或化合物置于磁场中时，核的旋转可以在两个不同的状态下对准。
如果旋转在磁场的方向上对齐，则它导致较低的能量状态，而磁场的相反对准导致更高的能量状态。
因此，原子核可以通过吸收或发射光子的能量在这两种能量状态之间移动，从而产生共振状态。
在该吸收期间产生的光谱通过探测器，用于分析样品的核结构。

核磁共振波谱步骤

NMR仪器接通并预热30分钟。必要的参数在NMR中设置。
校准通过添加空核磁共振管来执行，以确保没有来自管或仪器的背景信号存在。
然后将样品置于NMR管中，并测量NMR谱。

使用NMR光谱

NMR光谱用于质量控制。
它还用于确定样品的含量和纯度，同时检测化合物的结构。
固体核磁共振光谱用于确定固体的分子结构。
它还可用于蛋白质结构的测定。

18.光电子能谱

光电子能谱，又称光电发射能谱，是一种光谱测量技术，通过测量由于光电效应从物质中释放出的电子来确定电子的结合能。

光电子能谱原理

光电子光谱利用光电效应的原理。
将样品暴露于诱导物质的光相的UV射线。
发射的光电子具有其原始能量状态的特征和电子的振动和旋转水平的能量。
这些电子的能量用于通过给定公式确定原子中的电子的结合能量：

BE= hν- KE，其中hν为入射辐射，KE为发射光电子的能量。

然后绘制了禁止ke的图。
光谱中的峰值表示原子中不同亚层中的电子。最低的峰表示价电子，而最高的峰对应于核心电子。

光电子能谱的步骤

将样品置于光谱仪中，从辐射源暴露于电离辐射。
发射的电子击中探测器，然后将能量转换为电信号。
将信号传输到分析仪，从信号中获取模拟数据。
然后绘制曲线图的发射电子的动能和结合能量。
根据图中形成的峰值，可以检测到未知元素。

光电子能谱的应用

电子能谱对除氢和氦以外的所有元素都敏感，因此在化学的各个阶段都能发挥重要作用。
由于原子的电子能级对其所处的环境很敏感，因此这种技术是确定分子中原子氧化态的最佳方法。
从光电子能谱可以得到不同元素和同一元素不同原子的相对比值。
这项技术对许多重要的研究领域都很敏感，如腐蚀研究、催化、半导体研究、吸附气体功和电极研究。

19.拉曼光谱学

拉曼光谱是一种分析技术，提供有关化合物内的化学结构，多态性，结晶度和分子相互作用的详细信息。

拉曼光谱原理

拉曼光谱产生于对样品散射光的分析。
入射光束的最大部分通过样品(传输)。一小部分是各向同性散射的，即均匀地向各个方向散射，并且与入射光束具有相同的波长。
拉曼光谱产生的事实是，由样品散射的微小比例的光比入射光的频率不同。
作为入射光子的结果，分子移动到一个激动的旋转-振动-电子状态，光子从样品发射出来。
为了在分子移动到一个更高的状态后保持系统的能量，散射光子转移到一个新的状态。
散射光子的新状态和原始状态之间的能量差等于分子的两个振动状态之间的能量差。
在拉曼光谱中出现峰值的标准是在转变期间分子的极化性的变化。
退偏振计算为垂直偏振和平行偏振两种强度相对于入射光束的比值。

拉曼光谱步骤

大多数使用水溶液，选择合适的波长后打开所需的激光器。
然后通过使用适当的曝光能量和时间使用参考样品校准光谱仪。
然后将样品置于显微镜下，同时聚焦在要研究的层上。
单色仪扫描一系列的波数，得到拉曼光谱。
然后通过适当的软件研究数据，并且基于在光谱上形成的峰进行分析。

拉曼光谱的用途

RAMAN光谱通过红外光谱学采用，因为它允许在水性条件下分析样品。
该技术还可用于确定各种样品的化学组成和结构。

20.紫外光谱法

紫外线光谱学是一种吸收光谱学，其中紫外线被电子吸收，使它们激发到一个高能态。

紫外光谱原理

在UV光谱学中，传递给样品的UV射线被电子吸收，这增加了系统的能量。
这导致从较低能量状态的电子激发电子到更高的能量状态。
该激发形成可通过光谱仪中的检测器检测的吸收光谱。
吸收的光子（辐射）的量导致吸收光谱，然后可以在吸光度方面测量。
样品的吸光度取决于激发电子数，而激发电子数又取决于样品中分子的浓度。

UV光谱学步骤

在运输容器中截取两个已知和未知浓度的样品，也称为比色皿。
然后将这些容器依次放置在有光源和检测器的分光光度计中。
操作分光光度计，使特定波长的光通过样品。
分光光度计中存在的光敏检测器检测通过样品的光，然后转换成数字值。
测量的吸光度与样品浓度的曲线图，然后可以用于测定未知的样品浓度。

紫外线光谱学的用途

UV光谱是一种用于检测有机物质中杂质的技术。
这也可用于定量测定可以吸收紫外线辐射的化合物。
它还可以用于研究紫外线通过反应池的反应动力学，并研究吸光度的变化。

21.紫外线和可见（UV / VI）光谱

紫外可见光谱学是一种吸收光谱学技术，利用紫外范围内的辐射和相邻可见范围内的电磁辐射。

紫外/可见光谱原理

紫外/可见光谱是基于材料产生吸收光谱的原理，吸收光谱是材料在不同频率下吸收的辐射的吸收范围。
材料的吸收光谱取决于该材料的原子和分子组合物。
物质吸收的光辐射频率取决于分子的两种能量状态之间的能量差。
吸收导致吸收线的形成，吸收线与其他线一起形成吸收光谱。
该光谱仪的入射光在电磁光谱的紫外光谱和可见光谱范围内。
因此，当具有足够能量的光子到达物体时，电能被导致它们撞到更高能量状态的电子。
吸收的光子（辐射）的量导致吸收光谱，然后可以在吸光度方面测量。
样品的吸光度取决于激发电子数，而激发电子数又取决于样品中分子的浓度。

紫外/可见光谱分析步骤

溶剂液体和样品溶液在两个运输血管中脱节，也称为比色皿。
然后将具有溶剂液体的容器置于光谱仪中，以确定由于溶剂散射和吸光度引起的光损失。在该方法中观察到的任何吸光度将从样品的吸光度中减去。
然后将具有样品溶液的比色皿置于光谱仪中。
样品的吸光度在不同频率中注意到通常为200-800nm的范围。
由不同浓度的样品形成类似的光谱。
测量的吸光度与样品浓度的曲线图，然后可以用于测定未知的样品浓度。

UV / VI光谱的用途

定性分析可以在UV/Vis区域进行，以确定某些类别的化合物(蛋白质和核酸)在纯态和生物混合物中。
这种类型的光谱用于直接或通过比色测定来定量生物样品。

22. X射线光电子能谱

x射线光电子能谱是一种灵敏的、基于光电效应的定量光谱技术，用于识别化合物内部、表面的电子以及化合物的化学状态和电子构型。

x射线光电子能谱原理

光电子光谱利用光电效应的原理。
样品暴露在特定波长的x射线下，引起物质的光电离。
发射的光电子具有其原始能量状态的特征和电子的振动和旋转水平的能量。
这些电子的能量用于通过给定公式确定原子中的电子的结合能量：

BE= hν- KE，其中hν为入射辐射，KE为发射光电子的能量。

然后绘制了禁止ke的图。
光谱中的峰值表示原子中不同亚层中的电子。最低的峰表示价电子，而最高的峰对应于核心电子。

X射线光电子体光谱的步骤

将样品置于光谱仪中，从辐射源暴露于电离辐射。
发射的电子击中探测器，然后将能量转换为电信号。
将信号传输到分析仪，从信号中获取模拟数据。
然后绘制曲线图的发射电子的动能和结合能量。
根据图中形成的峰值，可以检测到未知元素。

x射线光电子能谱的应用

x射线光电子能谱通常用于测量各种有机和无机物的组成、化学状态和电子构型。
这也有助于各种化合物的表面分析。

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