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第1章 光谱化学信息 1

1-1 辐射和物质间的相互作用 1

1-2 光谱化学分析的本质 2

分析的类型 2

样品 3

光谱化学现象 3

实际样品分析 5

1-3 分析信息的表述 6

校准数据 6

原子和分子光谱 6

响应函数的最优化 8

1-4 光谱技术的评价标准 9

实际考虑 9

自动化以及多组分分析 9

干扰和选择性 10

性能指标 10

小结 11

习题 11

参考文献 12

第2章 光谱化学测量 13

2-1 完整的光谱化学测量 13

2-2 光强度的表示 15

辐射度系统 15

光度计量系统 18

2-3 光谱化学方法 19

发射光谱法 19

吸收光谱法 20

发光光谱法 20

散射方法 21

2-4 光谱信息的选择 22

波长选择 22

其它选择判据 23

2-5 光学信号的测量 24

分析信号 24

发射和化学发光光谱法 25

光致发光光谱法 25

吸收光谱法 26

习题 28

参考文献 29

第3章 光谱仪中的光学器件 30

3-1 基本光学关系式 30

守恒定律 30

反射和折射定律 31

吸收定律 33

3-2 电磁波的干涉、衍射和偏振 35

波的叠加 35

光的干涉 37

光的衍射 37

光的偏振化 38

3-3 调制器 44

机械切光器 44

电-光和磁-光调制器 45

声光调制器 46

3-4 成像与导光光学元件 47

反射镜 47

透镜 50

像的照度 53

光学像差 54

光线分束器 57

光纤 58

3-5 滤光片、棱镜和光栅 59

滤光片 59

棱镜 62

衍射光栅 63

3-6 色散波长选择系统 66

单色仪 66

多色器和摄谱仪 76

3-7 非色散系统 78

Fabry-Perot干涉仪 78

Michelson干涉仪 81

其它干涉仪 82

付立叶变换法的优点 83

习题 83

参考文献 86

第4章 光源、换能器和测量系统 88

4-1 黑体辐射 88

Planck定律 88

近似黑体表达式 90

爱因斯坦系数 90

黑体理论在光谱学中的应用 91

4-2 常见辐射源 92

光源特性 92

连续谱光源 93

连续谱加线谱光源 95

线光源 96

其它光源 98

标准光源 99

4-3 激光光源 99

激光原理 99

激光器类型 101

激光的特性 108

非线性光学效应 108

小结 109

4-4 光学换能器 109

换能器特性 110

热检测器 111

光子检测器 112

多道检测器 118

4-5 信号处理和读出系统 122

概述 122

调制原理 123

信号调整 126

模拟信号处理 128

计算机数据采集 132

数字信号处理过程 133

读出和显示系统 134

4-6 光学光谱仪 134

单道光谱仪 134

多通道光谱仪 136

多路系统 136

定量读出表示式 137

习题 138

参考文献 140

第5章 信噪比 142

5-1 信号和噪音的特性 142

噪音大小 143

噪音类型 143

信号特征及信噪比 144

5-2 信号处理过程以及读出系统的频率特征 145

振幅传输函数 145

系统带通 146

读出信号的噪音 147

5-3 噪音源 148

量子噪音、二次发射噪音以及散粒噪音 149

闪变效应噪音 152

其它噪音源 153

5-4 发射和发光测量中的信噪比表示式 154

一般表达式 155

空白噪音限制的S/N表达式 156

信号-散粒效应噪音限制的S/N表达式 158

信号闪变效应噪音限制的S/N表达式 158

S/N和分析信号的关系表达式 158

5-5 吸收测量中的信噪比表达式 159

一般公式 159

0%T噪音限制时的表达式 162

信号散粒效应噪音限制时的表达式 162

信号-闪变效应噪音限制时的表达式 162

其它噪音源 163

直接吸光度读出 163

5-6 信噪比增强技术 163

频域滤波 164

分析和背景信号水平的调整 164

光子计数 165

调制技术 166

双光束和双道技术 169

时域滤波 169

多道和多路系统 170

习题 171

参考文献 173

第6章 光谱化学分析中的方法论 175

6-1 外标校正 175

6-2 光谱化学方法的系统误差 176

基体误差 176

标准误差 178

样品获取、制备和测量误差 179

6-3 光谱测量的偶然误差 179

浓度标准偏差的测定 179

统计表述 180

其它考虑 181

6-4 灵敏度与检出限 182

灵敏度 182

检出限 184

6-5 减小系统和偶然误差的方法 187

分离 187

饱和、缓冲和掩蔽方法 188

稀释、基体匹配和参量法 189

内空白和内标法 189

标准加入法 190

基于光谱编码的方法 191

化学选择性 193

仪器校正方法 193

6-6 自动光谱化学测量 194

习题 198

参考文献 200

第7章 原子光谱法导论 202

7-1 样品引入和原子化 202

概述 202

雾化器 205

雾化后自由原子的形成 207

非连续进样时自由原子的形成 211

7-2 原子光谱法中的干扰 211

空白干扰 211

待测物干扰 213

7-3 原子的电子态 215

量子数 215

偶合方式 216

光谱项符号 217

选律和原子光谱 219

附加分裂效应 220

统计权重和配分函数 221

7-4 光谱线轮廓 222

寿命变宽 223

Doppler变宽 225

谱线变宽的其它原因 226

总谱线轮廓 226

7-5 光谱线强度 228

热发射 229

吸收 231

原子荧光 235

习题 238

参考文献 240

第8章 火焰和等离子体原子发射光谱法 242

8-1 理想的原子发射光谱系统 243

由发射光谱获得的信息 243

理想发射光谱的特点 243

原子化器温度 244

8-2 火焰原子发射光源 244

火焰的性质 245

样品引入火焰方法 247

原子化和激发特性 249

与理想光源的比较 250

8-3 等离子体原子发射光源 250

电感耦合等离子体 250

微波等离子体 253

DC等离子体 255

8-4 火焰和等离子体发射光谱仪 256

波长选择 256

换能器和电子元件 260

计算机控制 260

8-5 信号和噪音 260

读出信号 261

信噪比表达式 262

信噪比的最佳化 262

8-6 性能特点 264

线性 264

精密度 265

准确度 266

检出限 267

8-7 方法和应用 268

分析线的辨认和选择 269

分析操作方法 269

应用 270

习题 272

参考文献 273

第9章 电弧和火花发射光谱法 275

9-1 电弧激发光源 275

自由燃烧DC电弧 275

其它类型电弧 278

电弧作为理想发射光源 279

9-2 高压火花和其它发射光源 279

高压火花放电 279

其它激发光源 283

9-3 仪器装置和性能特点 285

电弧和火花发射的照相检测 285

性能特性 286

9-4 方法和应用 287

定性和半定量方法 287

定量方法 288

应用 288

习题 289

参考文献 289

第10章 原子吸收分光光度法 291

10-1 原子化器 292

火焰原子化器 292

电热原子化器 292

其它样品引入和原子化技术 296

10-2 信号和噪音表达式 298

读出表达式 298

信号/噪音表达式 301

10-3 仪器 304

市售原子吸收分光光度计的常见特点 305

双光束系统 306

背景校正 306

多元素分光光度计 312

10-4 性能特点 314

线性 314

精密度 316

准确度 317

特征浓度和检出限 318

10-5 方法和应用 320

火焰原子化 320

电热原子化 321

应用 323

习题 324

参考文献 325

第11章 原子荧光光谱法 328

11-1 荧光类型 328

11-2 仪器 330

激发光源 331

原子化器和样品引入 332

波长选择和信号处理 333

多元素仪器 333

11-3 信号和噪音表达式 335

信号表达式 335

饱和荧光 338

信号/噪音表达式 340

11-4 性能特点和应用 342

线性 342

精密度和准确度 342

检出限 343

应用 344

概述 345

习题 345

参考文献 346

第12章 分子光谱法导论 348

12-1 分子光谱 348

12-2 转动光谱 349

12-3 振动光谱 350

纯振动跃迁 350

转动-振动跃迁 351

12-4 双原子分子的电子吸收光谱 352

电子态 352

电子跃迁 355

12-5 多原子分子的电子吸收光谱 358

电子态和跃迁 358

电子光谱 359

电子谱带的形状和强度 361

12-6 发光光谱 362

去活化过程 362

量子效率和功率产率 364

发光寿命 366

猝灭和激发态的反应 367

谱带形状 369

结构效应 369

环境的影响 371

发光的偏振 372

习题 374

参考文献 375

第13章 紫外和可见分子吸收分光光度法 377

13-1 仪器装置 377

仪器部件 378

读出装置原理 385

其它特性 388

13-2 信号和噪音的表达式 389

读数表示式 390

信噪比表达式 392

13-3 比尔定律的表观偏差 397

非零截距 397

化学平衡产生的非线性 397

其它化学效应产生的非线性 399

多色辐射引起的非线性 399

杂散辐射引起的非线性 401

其它仪器原因引起的非线性 404

13-4 方法和性能特征 406

定量分析一般原理 406

性能特征 409

13-5 应用 411

定性分析 411

基础应用 412

常规定量测定 413

非有机组分的测定 413

多组分测定 416

分光光度滴定法 416

反应速率法测定 418

其它定量技术和用途 421

色谱应用 422

自动测量 424

反射测量 425

旋光色散和圆二色性测量 425

习题 426

参考文献 429

第14章 红外光谱法 433

14-1 红外吸收基础 433

红外吸收要求 433

振动模式数目 434

基团频率 435

振动耦合 436

14-2 仪器 437

色散红外分光光度计 437

付里叶变换红外光谱仪 440

非色散IR仪器 444

14-3 样品制备技术 445

气体样品 446

液体样品 446

固体样品 448

微量进样装置 448

14-4 定性分析和结构测定 449

相关图 449

光谱的收集和检索系统 452

应用 452

14-5 定量红外吸收分光光度法 453

非线性 453

吸收的测量 454

IR吸收测量的精密度 455

应用 456

14-6 近红外和远红外吸收 457

近红外光谱 457

远红外光谱法 461

14-7 红外反射和发射 462

红外反射法 462

红外发射光谱 465

习题 466

参考文献 467

第15章 分子发光光谱法 469

15-1 仪器装置 469

激发光源 470

波长选择器件 472

样品室和样品池 473

样品池几何结构 473

检测器 474

数据处理、操作和读出装置 474

数据报告 474

补偿和校正技术 477

15-2 信号和噪音的表达式 481

信号表达式 481

信号表达式的改进 486

溶液变量 487

校正测量 488

饱和效应 489

信噪比表达式 490

检出限 491

15-3 分子荧光光谱法 493

方法 493

背景信号 494

性能特征 495

定性分析 497

基本应用 498

量子效率测定 498

定量分析 499

多组分分析 502

分光荧光滴定 503

荧光色谱检测 503

气相荧光 504

免疫测定 504

遥感 505

15-4 分子磷光光谱法 505

低温磷光 505

室温磷光 506

仪器装置 508

方法 510

性能特征 510

应用 511

15-5 化学发光 511

原理 511

仪器装置 513

溶液化学发光 515

生物发光 517

气相化学发光 518

电化学发光 518

15-6 寿命和偏振测量 518

寿命测量 518

偏振技术 524

习题 524

参考文献 526

第16章 分子散射法 530

16-1 辐射散射原理 530

弹性散射 530

非弹性散射 533

16-2 拉曼光谱 534

理论 535

仪器装置 538

拉曼与IR光谱法比较 542

共振拉曼光谱 544

应用 545

非线性拉曼散射 547

16-3 比浊法和散射浊度法 550

仪器装置和理论 550

应用 551

16-4 激光散射法 552

分子量的测定 553

小角散射 555

准弹性光散射 556

Brillouin散射 558

16-5 激光遥感 559

激光雷达 559

应用 560

习题 561

参考文献 562

第17章 刚出地平线的光谱化学技术 564

17-1 光声光谱法 564

仪器设备 564

原理 566

应用 567

17-2 热透镜光谱法 568

仪器装置 568

热透镜形成模型 570

分析应用 571

其它有关热光方法 571

17-3 原子的激光电离 571

激光增强电离法 573

共振电离法 575

小结 576

17-4 其它以激光为基础的技术 576

内腔吸收 577

分子多光子电离 577

无多普勒吸收光谱 578

参考文献 582

附录A 统计学概念 584

A-1 统计量 584

平均偏差和标准偏差 584

几率分布 585

假设检验 588

置信区间 588

A-2 不确定度的传递 589

参考文献 591

附录B 光学材料的性质 593

B-1 折射率 593

B-2 透射特性 594

B-3 反射镜材料的反射率 595

B-4 其它性质 597

参考文献 597

附录C 光学滤光片的特性 598

参考文献 600

附录D 光电倍增管 601

附录E 样品制备方法 603

E-1 样品溶解方法 603

E-2 分离和预浓缩 603

参考文献 604

附录F 原子和分子跃迁 605

F-1 Einstein系数 605

F-2 振子强度 606

F-3 实验和基本量之间的关系 607

F-4 单位问题 609