微量元素分析儀中的光學(xué)原理

人們都知道，微量元素對于人體的重要作用。對于這一點(diǎn)，醫(yī)學(xué)院的專家們也做了大量的研究，研究表明，身體微量元素含量正常的人，抵抗力強(qiáng)，不容易得各種疾病，相反，身體中某種微量元素含量偏低的人，其身體會出現(xiàn)各種不適癥狀，抵抗力弱，容易患各種疾病，微量元素分析儀就是用于檢測微量元素含量的儀器。

光學(xué)原理是指主要是指利用光的各種屬性，將其應(yīng)用與各種儀器中的原理。光學(xué)原理在微量分析儀中，是基于物質(zhì)對光的選擇性吸收，即咱們說的分光光度法，其測量的原理也是這個(gè)。單色器將光源發(fā)出的復(fù)色光分解成為單色光，每個(gè)單色光的波長都不一樣，特定波長的單色光通過樣品溶液后，光電轉(zhuǎn)換器將透射光轉(zhuǎn)換為電信號后送入信號處理系統(tǒng)進(jìn)行分析。

對不同分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)對于電磁輻射的選擇吸收性而建立起來的方法，我們成為分光光度法，當(dāng)特殊單色光通過樣品溶液的時(shí)候，被檢測物質(zhì)分子吸收某一種波長的單色光，被吸收的光強(qiáng)度與光通過的距離成正比。Bouguer早在1729年已提出上述關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式，但通常認(rèn)為Lambert于1760年最早發(fā)現(xiàn)表達(dá)式，其數(shù)學(xué)形式為:

    T=I/I0=e-kb

    其中I0為入射光強(qiáng)，I為透射光強(qiáng)，e為自然對數(shù)的底，k為常數(shù)，b為光程長度(通常以cm表示)。比爾定律等同于Bouguer定律，只是比爾定律以濃度來表達(dá)。將兩個(gè)定律結(jié)合起來，組成Beer-Bouguer定律: T=I/I0=e-kbc其中c為吸光物質(zhì)的濃度(通常以g/L或mg/L為單位)。將上式取以10為底的對數(shù)后，得到線性表達(dá)式:

 A=-logT=-log(I/I0)=log(I0/I)=εbc 其中A為吸光度，ε是摩爾吸收光系數(shù)或消光系數(shù)。

上述表達(dá)式通常稱為比爾定律。它表明，當(dāng)特定波長的單色光通過溶液時(shí)，樣品的吸光度與溶液中吸收物濃度和光通過的距離成正比。在波長、溶液和溫度確定的情況下，摩爾消光系數(shù)是由給定物質(zhì)的特性決定的。實(shí)際上，測得的摩爾消光系數(shù)也和使用的儀器有關(guān)。因此，在定量分析中，通常并不用已知物質(zhì)的摩爾消光系數(shù)，而是用一個(gè)或多個(gè)已知濃度的待測物質(zhì)作一條校準(zhǔn)或工作曲線。 由于電子躍遷在基態(tài)和激發(fā)態(tài)之間能量差別較大，因此，室溫下幾乎所有分子的電子都處于基態(tài)。吸收光及返回基態(tài)的速度非常快，平衡迅速實(shí)現(xiàn)，這使得光吸收的定量準(zhǔn)確性相當(dāng)高。