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  • 仗剑少年游

    第21楼2014/05/22

    前排占座!

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  • zhangxuanzhong

    第23楼2014/05/22

    (8)
    说了光电倍增管,我们就再朝前走一步,那就到光栅了。很多用原子吸收的化学家与分析工程师,从来没有打开过单色器,可能也没有见过光栅,其实光栅就是一块玻璃,上面刻了很多槽,每毫米多少格呢?
    我是读物理出身,当我遇见每毫米多少格这样的问题,一定会从物理的角度去想,我知道光的波长在500纳米这个级别,而光栅每格的尺寸我估计应该是光的波长这个级别,所以我就估计光栅每毫米应该是几百格吧。 这就是一个读物理的人的思维方式,一般就是估计个数量级,从来如此。 希望我没有估计错吧。
    好了,光栅是分光的东西,因为光进来的时候是各个波长都有,俗话说就是一大坨,你怎么把各个波长的光分开?这就需要用棱镜或者光栅。
    棱镜是牛顿用过的,牛顿那时候就早了,1660年代,这是什么时代,我感觉这就是崇祯在煤上上吊的时代。我自己在家里也用三棱镜分光太阳光,确实看到了7色的彩虹。但棱镜分光的效果应该是不怎么好的。棱镜利用的是玻璃对光的折射率,对我来说,这是一个高中物理题目,只好懂斯涅尔定理,基本可以算出折射角度与波长的关系的。所以,不展开讲。
    我们要谈光栅。
    光栅当然是分种类的,有所谓闪耀光栅与一般光栅的区别。我们从历史的角度来看光栅,会发现它的发明者可能是弗朗禾费(参考《日出:量子力学与相对论》chapter1),此人是一个光学仪器公司的经理,物理学家。
    复制光栅以后,可以用化学的刻蚀的办法,细节先不说。刻完以后,你可以拿电镜看一下效果。
    本节主要要谈的是,AAS仪器是如何实现光栅的分光的。
    我们从数学上来说,分光的发生是满足一个光栅方程,波长与光栅的转动角度满足一个sin的三角函数。所以,在机械上要做的事情,就是把这个三角函数实现出来。注意,波长不是与转角成正比,而是与转角的sin数值成正比,在小角度的时候,2者是可以近似的,但大角度的时候,会有误差,所以需要所谓正弦机构来实现。
    单色器的分辨率与光栅方程之实现具有关系。所以这在光机部分对仪器的设计提出了一定的要求,如果你懂了这些原理,那么就可以在这个基础上创新了:在作者看来,机器人或者其他领域一直存在类似的问题,那就是如何把电机的转动转变为直线运动,或者更复杂的螺旋运动等等,涉及到很多关节的时候这些问题会越来越有趣,这背后其实有机器人学的知识,数学上与李群有关。
    李群是什么呢?
    那就是数学中所谓的群论,群论本身是关于对称性的学问,也可以解释原子发出的光谱的起源。
    写到这里,我陷入了沉思……

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  • magnetite

    第24楼2014/05/22

    好像这是原子发射的原理,一楼一直讲的是原子吸收

    jack510070(jack510070) 发表:“1个电子伏特是1万度,2000度就是0.2个电子伏特,基本就是分子键的能量吧,一定可以打碎,而且还有剩余,这剩余的能量就可以把原子搞成激发态”,这个说法不对。
    ICP不是燃烧,所以我们一般说ICP炬,而不是ICP焰,它是放电形成的,温度至少有7000度。

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  • magnetite

    第25楼2014/05/22

    你说的是原子发射,而楼主讲的是原子吸收,两个原理存在区别

    jack510070(jack510070) 发表:“1个电子伏特是1万度,2000度就是0.2个电子伏特,基本就是分子键的能量吧,一定可以打碎,而且还有剩余,这剩余的能量就可以把原子搞成激发态”,这个说法不对。
    ICP不是燃烧,所以我们一般说ICP炬,而不是ICP焰,它是放电形成的,温度至少有7000度。

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  • magnetite

    第26楼2014/05/22

    你说的是原子发射,而楼主讲的是原子吸收,两个原理存在区别

    jack510070(jack510070) 发表:“1个电子伏特是1万度,2000度就是0.2个电子伏特,基本就是分子键的能量吧,一定可以打碎,而且还有剩余,这剩余的能量就可以把原子搞成激发态”,这个说法不对。
    ICP不是燃烧,所以我们一般说ICP炬,而不是ICP焰,它是放电形成的,温度至少有7000度。

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  • 冰山

    第27楼2014/05/22

    应助达人

    请问为什么分光系统对原子荧光不重要?难道不考虑特异性吗?

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  • 秋月芙蓉

    第28楼2014/05/22

    时间为每年的7月1日-12月31日,这是去年的详情http://www.instrument.com.cn/activity/2013yc/

    第七届原创大赛,真诚期待您的作品!

    zhangxuanzhong(zhangxuanzhong) 发表:怎么才能参加啊

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  • zhangxuanzhong

    第29楼2014/05/22

    (9)
    前面谈到光栅的分光对原子吸收具有很重要的作用.那么自然会引起一个问题,为什么对于原子荧光来说,不再需要分光系统,可以用非色散的方法来检测荧光。
    说到荧光,我们需要知道,荧光是一种受激辐射,类似于发射光谱,但因为它发出的光是四面八方的,所以在检测器所在的方向是很弱的。这第一小节,我们似乎已经谈过这个问题。
    这与爱因斯坦在1917年的工作有关。爱因斯坦在1917年的时候,用他特有的物理洞察力与高中数学,用2能级系统来推导黑体辐射的普朗克公式,结果很意外,它发现光不但存在自发辐射,还存在受激辐射。这就好象在一个公司里,处于高层的领导,一部分会自发地下台,一部分会在外部刺激下下台。
    这受激辐射出来的光的强度,是正比与入射的光强度的。自发辐射的部分光强与入射光强没有关系。这就是爱因斯坦著名的B系数与A系数。
    荧光是与B系数有关的。
    大家可以看出,这部分就是说荧光是与入射光的强度成正比。当然,荧光还与处于激发态的原子的个数成正比。
    在一个平衡的系统里,处于激发态的原子的个数,在总的原子个数中的比率是固定的,满足所谓的blotzmann分布。
    说了那么多,有些人可能已经晕了。我打一个比喻,就是说,在一个社会中,如果我们把人群分为富人与穷人2个阶级,那么在这个社会中,富人的个数与穷人的个数是相对固定的,但是,某些富人也会变穷人,某些穷人也会变富人。那些富人变穷人的时候掉出来的钱,就是荧光。
    总的荧光强度其实并不弱,但这个富人掉出钱的时候,是各个方向都撒钱,所以到某个方向的钱就很少了。
    这就是在某个角度来检测荧光的时候荧光很弱的基本道理。
    那么,处于激发态的原子其实并不是只有爱因斯坦假设的一个激发能级,可以有好多的,从4楼可以跳到3楼,从3楼可以跳到2楼,从3楼也可以直接跳到1楼,这些跳楼过程发出的光全部是荧光。
    因为荧光很弱,所以大家也不想再去区分到底是哪里跳下来的,整个打包在一起,把不同波长的荧光全部检测出来,认为这个光强度是正比与激发态的原子总数的,所以可以用来说化学分析。
    从物理的角度来说,这是在弱光检测的条件下的无奈之举,这种打包处理的原因是因为如果你再去分光,各个波长的荧光会变得更弱,你更难从背景杂散光里把它挑选出来。再说了,如果你只挑选某个波长的荧光,那么你只是检测了其中处于4楼跳到3楼的那部分原子,而这不是激发态原子的全部,与总原子数的关系则更加复杂,这里面有复杂的与温度相关的一个对数函数,这是没有必要的复杂,所以大家也就懒得去分光了。

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  • zhangxuanzhong

    第30楼2014/05/22

    那我参加吧,怎么报名我看看

    秋月芙蓉(ljhciq) 发表:时间为每年的7月1日-12月31日,这是去年的详情http://www.instrument.com.cn/activity/2013yc/

    第七届原创大赛,真诚期待您的作品!

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