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第1章

引言

光谱分析技术是一种根据物质的光谱来鉴别物质及确定其化学组成和相对含量的方法,是在光谱检测、化学计量学、计算机等技术基础上发展起来的综合性分析技术。常见的光谱分析技术包括红外光谱、拉曼光谱、紫外光谱、原子光谱等 [1]

红外光谱是一种分子振动转动光谱,常用于分子结构的基础研究和化学组成的分析。按照红外波长,通常将红外光谱分成近红外、中红外及远红外光谱。近红外光谱主要是含氧基团振动吸收的倍频与组合频,谱带重叠严重,特征性较差,但借助于化学计量学建模等方法,目前近红外光谱技术在国内外得到了广泛应用。中红外光谱主要包含有机化合物与无机离子的振动基频,吸收强度较强,谱峰特征性好;中红外光谱使用范围广、应用成熟,但是样品制备相对较为麻烦。远红外光谱区域能量较弱,一般不在此区域进行分析。

紫外—可见吸收光谱是由分子中价电子的跃迁所产生的光谱。紫外—可见吸收光谱应用广泛,不仅可进行定量分析,还可利用吸收峰的特性进行定性分析和简单的结构分析,测定一些平衡常数、配合物配位比等,也可用于无机化合物和有机化合物的分析,对于常量、微量、多组分都可测定。但是,物质的紫外—可见吸收光谱是其分子中生色团及助色团的特征,不能完全反映物质的分子结构,必须与红外光谱、核磁共振波谱、质谱以及其他化学、物理方法共同配合才能得出可靠的结论。

原子光谱包括原子发射光谱和原子吸收光谱,主要适用于金属元素的测定。原子发射光谱利用物质在热激发或电激发下,每种元素的原子或离子发射特征光谱来研究物质化学组成。原子吸收光谱法是基于物质所产生的原子蒸气对特定谱线的吸收作用来进行定量分析的一种方法。

拉曼光谱是一种分子散射光谱,是对分子结构进行“指纹”识别的分析技术。拉曼散射是由光照射到物质上发生的非弹性散射所产生,谱峰的位置和强度直接反映了物质的结构与含量信息,而化学计量学的引入对简化模型以及减少样本标定具有重要意义。拉曼光谱具有快速、无损、样品无须预处理及可实现在线分析等优点,特别在近20年,随着拉曼光谱仪成本的不断降低,其面向的对象逐渐从传统的学术研究拓展到工业应用领域 [2] 。拉曼光谱技术由于其独特的优点,成为目前发展最快的分析技术之一,已被广泛应用于石化、材料、食品、生物、医学等领域 [3]

随着科学技术与社会经济的不断发展,食品安全、恐怖主义袭击、药品安全及环境污染等问题日益突出。食品安全方面,地沟油、水果上色、农药残留、假鸡蛋等屡见不鲜,这些问题无时无刻不在侵蚀着人们的健康。随着科技的发展,恐怖主义袭击手段越来越高明,方法越来越隐蔽,如何对其进行有效检测是防止恐怖主义袭击的关键。当今社会各种疾病发病率不断增加,健康问题受到广泛重视,由于药品市场巨大,假药利润率极高,利益的驱使使得不法分子铤而走险,制假贩假现象频频见诸报端,如何有效地识别假药关系着人们的切身利益。环境污染问题日益突出,由环境污染而引起的疾病也不断出现,如最常见的癌症,有些地方的村庄由于受周边化工企业排污的影响,癌症的发病率极高,被称为“癌症村”。据统计,我国目前癌症村数量已超200个。所有这些问题关系着我国人民的健康之源、生存之本。解决这些问题除了需要各级政府的积极作为、监督机制的不断健全外,还需要各种先进的检测方法及设备。作为无损检测的先锋,拉曼光谱技术起到了重要的作用。 bV+pN1pW8uWLd1bD/EHPMDC3i0vfsaUKwGwIvnpySA7wNBRPoa7eFlKKehAqNdxj

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