1、光譜分析法包括

光譜分析法指的是物質的一類分析方法，主要有原子發射光譜法、原子吸收光譜法、紫外-可見吸收光譜法、紅外光譜法等

光譜分析又可分為分子光譜和原子光譜。它主要是利用分子之中價電子的躍進而產生的，因此這種吸收光譜決定于分子中價電子的分布和結合情況。光譜分析法具有分析速度較快、操作簡便 、不需純樣品、可同時測定多種元素或化合物、選擇性好 、靈敏度高、樣品損壞少等優點，當然它也有一定的局限性

如：光譜定量分析應建立在相對比較的基礎上，必須有一套標準樣品作為基準，而且要求標準樣品的組成和結構狀態應與被分析的樣品基本一致。

2、光譜分析法有哪些類型

光譜分析法的類型包括：

1、可見及紫外分光光度法

分光光度法的理論基礎是朗伯-比爾（Lamber-Beer）定律。

Lamber-Beer定律：A=k·b·c

A為吸光度

k—吸光系數

b—光徑，單位：cm

c—溶液濃度，單位：g/L

2、原子吸收分光光度法

原子吸收分光光度法是基于元素所產生的原子蒸汽中待測元素的基態原子，對所發射的特征譜線的吸收作用進行定量分析的一種技術。在一定條件下，原子的吸光度同原子蒸汽中待測元素基態原子的濃度成正比。常用的定量方法有：標準曲線法、標準加入法、內標法。

3、熒光分析法(發射光譜分析法)

利用熒光強度進行分析的方法，稱為熒光法。在熒光分析中，待測物質分子成為激發態時所吸收的光稱為激發光，處于激發態的分子回到基態時所產生的熒光稱為發射光。熒光分析法測定的是受光激發后所發射的熒光強弱。

3、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,反映了試樣的特征。在紫外可見光的范圍內,對于一個特定的波長,吸收的程度正比于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征離子區分開來,通過這些特征離子來判別其產地。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征。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

紅外光譜屬于分子光譜,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),對于大多數的物質來說,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,并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于礦物成分中的絡陰離子(基團)的振動而產生,每種基團都有其特征的頻率范圍,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征頻率吸收帶。

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,紅外光譜應該采取定向采集,這樣可以控制由于采集方向不同而獲得不同光譜的現象。由于刻面寶石通常難以滿足這樣的條件,因此,為了更準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采集。

紅外光譜為樣品官能團在紅外區域的特征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為坦桑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為莫桑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,由于這些礦物的吸收峰特征有差異,據此我們可以分析剛玉中包體的種類,從而找出其產地特征的紅外鑒別指標。

圖2-11 坦桑尼亞溫扎紅寶石(A)與莫桑比克紅寶石(B)5000cm-1和1500cm-1之間的中紅外區域內光譜特征

圖2-12 剛玉晶體中常見的幾種粘土礦物的紅外吸收光譜

(三)拉曼散射光譜儀

拉曼散射光譜和紅外光譜一樣,都屬于分子振動光譜,都是研究分子結構的有力手段。紅外光譜測定的是樣品對紅外光波段的吸收和透射特征,拉曼散射光譜測定的是樣品在特定激光光源激發下所產生的散射光特征。當單色激光照射在樣品上時,分子的極化率發生變化,產生拉曼散射,檢測器檢測到的是拉曼散射光。

與屬于彈性散射的瑞利散射不同,拉曼散射可分為斯托克斯(Stokes)散射和反斯托克斯(Antistokes)散射,拉曼散射負載有樣品分子結構特征的信息,是一種非彈性散射,它將瑞利散射光濾除掉,使檢測器檢測到的只是拉曼散射光。

對于分子中的同一基團,它的紅外光譜吸收峰的位置和拉曼散射光譜峰的位置是相同的。在紅外光譜圖中,橫坐標的單位可以用波數(cm-1)表示,在拉曼散射光譜圖中,雖然橫坐標的單位也用波數(cm-1)表示,但表示的是拉曼位移。拉曼檢測器檢測到的是拉曼散射光,當用不同波長的激光激發樣品時,拉曼檢測器檢測到的拉曼散射光的波長是不相同的。雖然使用的激光波長不同,但對于同一個基團,拉曼位移是相同的。拉曼散射光譜記錄了所研究樣品的特征散射峰值,由此我們可以解析所測樣品的物相品種和結構。

拉曼散射光譜中,晶體結構的微小差異在2000~100cm-1低頻區域可得到反映。

拉曼散射光譜包含了礦物晶體結構的多種信息,譜帶尖銳,數據準確,且屬于非破壞性、非接觸性檢測手段,被廣泛應用于樣品定性(根據特征峰的拉曼散射光譜位移)、定量(計算)分析,可獲得晶格振動性質方面的詳細結構信息。激光拉曼散射光譜儀由于使用高倍率物鏡,激光光斑區域可細小到1~2μm,故對體積很微小的物相(如寶玉石中極其微小的雜質、顯微包體和人工摻雜物)可準確測定。

激光拉曼散射光譜技術在彩色寶石產地鑒別方面有所應用,它可以無損分析寶石近表面的各種相態的包體,以獲得產地來源的重要信息。拉曼技術有時是一種必不可少的檢測分析手段,如產自哥倫比亞和尼日利亞的祖母綠,其位于3608cm-1的拉曼峰強于3598cm-1。即I3598I/3608(其中I是峰值強度)的值<1,而其他產地的祖母綠I3598/I3608的值>1,中國祖母綠I3598/I3608的值接近于1。很明顯,3598cm-1拉曼峰的強弱和存在與否,以及I3598/I3608值和堿金屬離子的含量有關。在堿金屬離子含量高的祖母綠中,如產于巴西某礦區(Socotó)的祖母綠,堿金屬含量高達1.7%,I3598/I3608值超過了4;在堿金屬離子含量低的祖母綠中,如哥倫比亞的契沃祖母綠礦,堿金屬含量約0.4%,I3598/I3608值為0.7,由于來自不同產地的祖母綠堿金屬離子含量不同,所以,拉曼技術對祖母綠產地來源的鑒定非常有用,盡管有些產地祖母綠的拉曼峰有些重疊。

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

4、afs是什么光譜分析法

afs光譜分析法是：原子熒光光譜法。原子熒光光譜法(Atomic Fluorescence Spectroscopy,AFS)是1964年以后發展起來的分析方法。是介于原子發射光譜（AES）和原子吸收光譜（AAS）之間的光譜分析技術。原子熒光光譜分析法 - 優點有較低的檢出限，靈敏度高，干擾較少，譜線比較簡單，分析校準曲線線性范圍寬，能實現多元素同時測定。

不足：適用分析的元素范圍有限，有些元素的靈敏度低、線性范圍窄。原子熒光轉換效率低，因而熒光強度較弱，給信號的接收和檢測帶來一定困難。散射光對原子熒光分析影響較大，但采用共振熒光線做分析線，可有效降低散射光的影響。

原理：原子熒光為光致發光，二次發光，激發光源停止時，再發射過程立即停止。對于某一元素來說，原子吸收了光輻射之后，根據躍遷過程中所涉及的能級不同，將發射出一組特征熒光譜線。

由于在原子熒光光譜分析的實驗條件下,大部分原子處于基態，而且能夠激發的能級又取決于光源所發射的譜線,因而各元素的原子熒光譜線十分簡單。根據所記錄的熒光譜線的波長即可判斷有哪些元素存在，這是定性分析的基礎。

當原子蒸氣吸收光輻射并被激發時，測量到的共振熒光輻射通量可以用下式表示：式中ΦF為熒光輻射通量；Ω為測量熒光輻射通量的立體角;ΦA為被測原子所吸收的激發光束輻射通量；Y為熒光量子效率，即發射熒光的量子數和吸收激發光的量子數之比值；f為在原子化器中,由于再吸收而引起的熒光輻射損失校正系數。

在一定的實驗條件下,Ω和Y可視為常數。當原子濃度十分稀薄時，ΦA正比于光源強度和原子濃度,f可忽略不計。當光源強度一定、原子濃度與溶液中被測元素濃度c成正比：ΦF=Kc，上式為原子熒光定量分析的基本關系式，即熒光強度與元素的濃度成正比。

請添加微信號咨詢：19071507959

在線報名

上一篇：光譜分析,光譜分析名詞解釋

下一篇：光譜范圍,光譜中紅外，紫外，可見光的光譜范圍分別為多少