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