常用实验室仪器原理说明

1、紫外吸收光谱仪UV

分析原理：吸收紫外光能量，引起分子中电子能级的跃迁；

谱图的表示方法：相对吸收光能量随吸收光波长的变化；

提供的信息：吸收峰的位置、强度和形状，提供分子中不同电子结构的信息；

2、荧光光谱仪FS

分析原理：被电磁辐射激发后，从最低单线激发态回到单线基态，发射荧光；

谱图的表示方法：发射的荧光能量随光波长的变化； 

提供的信息：荧光效率和寿命，提供分子中不同电子结构的信息； 

3、红外吸收光谱仪IR

分析原理：吸收红外光能量，引起具有偶极矩变化的分子的振动、转动能级跃迁； 

谱图的表示方法：相对透射光能量随透射光频率变化； 

提供的信息：峰的位置、强度和形状，提供功能团或化学键的特征振动频率；

4、拉曼光谱仪Ram 

分析原理：吸收光能后，引起具有极化率变化的分子振动，产生拉曼散射； 

谱图的表示方法：散射光能量随拉曼位移的变化； 

提供的信息：峰的位置、强度和形状，提供功能团或化学键的特征振动频率；

5、核磁共振波谱仪

分析原理：在外磁场中，具有核磁矩的原子核，吸收射频能量，产生核自旋能级的跃迁；

谱图的表示方法：吸收光能量随化学位移的变化； 

提供的信息：峰的化学位移、强度、裂分数和偶合常数，提供核的数目、所处化学环境和几何构型的信息； 

6、电子顺磁共振波谱仪ESR

分析原理：在外磁场中，分子中未成对电子吸收射频能量，产生电子自旋能级跃迁； 

谱图的表示方法：吸收光能量或微分能量随磁场强度变化； 

提供的信息：谱线位置、强度、裂分数目和超精细分裂常数，提供未成对电子密度、分子键特性及几何构型信息；

7、质谱分析仪MS

分析原理：分子在真空中被电子轰击，形成离子，通过电磁场按不同m/e分离； 

谱图的表示方法：以棒图形式表示离子的相对峰度随m/e的变化； 

提供的信息：分子离子及碎片离子的质量数及其相对峰度，提供分子量，元素组成及结构的信息； 

8、气相色谱仪GC

分析原理：样品中各组分在流动相和固定相之间，由于分配系数不同而分离；

谱图的表示方法：柱后流出物浓度随保留值的变化； 

提供的信息：峰的保留值与组分热力学参数有关，是定性依据；峰面积与组分含量有关； 

9、反气相色谱仪IGC

分析原理：探针分子保留值的变化取决于它和作为固定相的聚合物样品之间的相互作用力； 

谱图的表示方法：探针分子比保留体积的对数值随柱温倒数的变化曲线； 

提供的信息：探针分子保留值与温度的关系提供聚合物的热力学参数； 

10、裂解气相色谱仪PGC

分析原理：高分子材料在一定条件下瞬间裂解，可获得具有一定特征的碎片；

谱图的表示方法：柱后流出物浓度随保留值的变化； 

提供的信息：谱图的指纹性或特征碎片峰，表征聚合物的化学结构和几何构型； 

11、凝胶色谱仪GPC

分析原理：样品通过凝胶柱时，按分子的流体力学体积不同进行分离，大分子先流出；

谱图的表示方法：柱后流出物浓度随保留值的变化； 

提供的信息：高聚物的平均分子量及其分布； 

12、热重仪TG

分析原理：在控温环境中，样品重量随温度或时间变化 

谱图的表示方法：样品的重量分数随温度或时间的变化曲线 

提供的信息：曲线陡降处为样品失重区，平台区为样品的热稳定区 

13、热差分析仪DTA

分析原理：样品与参比物处于同一控温环境中，由于二者导热系数不同产生温差，记录温度随环境温度或时间的变化 

谱图的表示方法：温差随环境温度或时间的变化曲线 

提供的信息：提供聚合物热转变温度及各种热效应的信息 

14、示差扫描量热分析仪DSC

分析原理：样品与参比物处于同一控温环境中，记录维持温差为零时，所需能量随环境温度或时间的变化

谱图的表示方法：热量或其变化率随环境温度或时间的变化曲线 

提供的信息：提供聚合物热转变温度及各种热效应的信息 

15、透射电子显微镜TEM

分析原理：高能电子束穿透试样时发生散射、吸收、干涉和衍射，使得在相平面形成衬度，显示出图像；

谱图的表示方法：质厚衬度像、明场衍衬像、暗场衍衬像、晶格条纹像和分子像；

提供的信息：晶体形貌、分子量分布、微孔尺寸分布、多相结构和晶格与缺陷等；

16、扫描电子显微镜SEM

分析原理：用电子技术检测高能电子束与样品作用时产生二次电子、背散射电子、吸收电子、X射线等并放大成像 

谱图的表示方法：背散射象、二次电子象、吸收电流象、元素的线分布和面分布等 

提供的信息：断口形貌、表面显微结构、薄膜内部的显微结构、微区元素分析与定量元素分析等 

17、原子吸收分光光度计AAS

原理：通过原子化器将待测试样原子化，待测原子吸收待测元素空心阴极灯的光，从而使用检测器检测到的能量变低，从而得到吸光度。吸光度与待测元素的浓度成正比。

18、电感耦合高频等离子体ICP

原理：利用氩等离子体产生的高温使用试样完全分解形成激发态的原子和离子，由于激发态的原子和离子不稳定，外层电子会从激发态向低的能级跃迁，因此发射出特征的谱线。通过光栅等分光后，利用检测器检测特定波长的强度，光的强度与待测元素浓度成正比。

19、扫描隧道显微镜（STM）

扫描隧道显微镜（STM）的基本原理是利用量子理论中的隧道效应。将原子线度的极细探针和被研究物质的表面作为两个电极，当样品与针尖的距离非常接近时（通常小于1nm），在外加电场的作用下，电子会穿过两个电极之间的势垒流向另一电极。这种现象即是隧道效应。

20、原子力显微镜(AFM)

原子力显微镜的工作原理就是将探针装在一弹性微悬臂的一端，微悬臂的另一端固定，当探针在样品表面扫描时，探针与样品表面原子间的排斥力会使得微悬臂轻微变形，这样，微悬臂的轻微变形就可以作为探针和样品间排斥力的直接量度。一束激光经微悬臂的背面反射到光电检测器，可以精确测量微悬臂的微小变形，这样就实现了通过检测样品与探针之间的原子排斥力来反映样品表面形貌和其他表面结构。

（内容来源小木虫论坛）