什么是吸收光谱法（Absorption Spectroscopy）?
发布时间：2023-05-18 08:00:00 阅读数： 851
吸收光谱法指的是一种光谱学方法，用于识别样品中的物质存在并测量其数量。这种技术的特征是基于它的特性，它决定了样品对光的吸收。这些特性对应于分子的电子状态之间的能量差，可以用其频率或波长来描述。
在吸收光谱法中，样品与不同频率或波长的光相互作用，样品在每个频率下吸收的光量被测量。由此产生的吸收光谱显示样品在每个频率下吸收的光量，这种吸收模式对样品中存在的物质来说是独一无二的。因此，吸收光谱是样品在不同频率下吸收的光量的图形表示，它提供了关于样品中物质身份和浓度的宝贵信息。
图1：吸收光谱法
这种方法在各种分析背景下都有应用，有近红外（NIR）和紫外-可见光（UV-VIS）光谱。吸收光谱技术显示在图1中。
吸收光谱
图2：吸收光谱
吸收光谱是物质吸收的电磁辐射波长的图形表示，通常以吸收率或透射率与波长或频率的关系图形式出现。光谱的暗带代表样品吸收的不透射的光的频率。这些带子是在电子吸收能量时出现的，使它们从基态移动到更高的能量状态。这种类型的光谱产生于原子对能量的吸收。图2显示了吸收光谱的表示。
当来自光源的光束穿过溶液或蒸汽时，会产生一个由暗线组成的图案。这个图案可以用光谱仪来检查。当光穿过样品时，样品中的化学或元素选择性地吸收某些辐射，这些吸收取决于化学或元素的性质。
吸收光谱中的暗线与发射光谱中可见的彩色线的位置完全对应。这是因为吸收和发射所涉及的能量转换是彼此相反的。换句话说，在激发过程中吸收的能量在发射过程中被释放出来，而这种能量的释放与吸收发生在相同的波长上。因此，产生的光谱被称为吸收光谱。
虽然发射光谱可以显示电磁波谱中的所有颜色，但由于光子的吸收和改向，吸收光谱可能不会显示几种颜色。通过检查被吸收的光的波长，有可能确定样品中存在的物质的数量。
吸收光谱法的原理
吸收光谱法的原理是基于原子和离子，其中原子是物质的基本单位，是化学元素的组成部分，而离子是带电的原子或分子。自由原子可以吸收和发射特定波长的光，吸收光谱定义了将它们激发到更高能量状态所需的能量大小。这种光谱允许通过分析吸收模式来识别溶液的化学成分。
一个被称为光谱仪的设备被用来检测被样品吸收或发射的电磁辐射的波长变化。光谱仪捕捉到的吸收光谱对不同的材料来说是特定的，这使它成为许多领域的宝贵工具。分光光度计测量这些波长的强度，并使用一个光源和一个单色器来产生电磁光谱特定区域内的光束，该光束可以被导向样品。检测器也被用来分析信号的强度，然后显示在屏幕上供用户分析。
吸收光谱法的类型
吸收光谱法的不同类型有：
X射线吸收光谱法（XAS）： 它使用X射线来确定样品的原子结构、电子状态和磁特性。
紫外线-可见光吸收光谱法： 它测量电磁波谱的紫外线和可见光区域内的光波长的吸收。
红外线吸收光谱法： 它用于测量电磁光谱中红外区域内的样品的吸收光谱。
微波吸收光谱法： 它使用微波辐射来诱导分子旋转能量的变化，产生独特的吸收模式，可用于描述分子的特征。
吸收光谱法的应用
吸收光谱法被广泛用于医学诊断中。红外线（IR）吸收光谱法在医学领域被用来分析各种样品的化学成分，包括血液、尿液和组织。这种技术在诊断癌症等疾病时特别有用，因为癌症通常有明显的红外光谱。
紫外线-可见光（UV-Vis）吸收光谱法被用于环境科学，以测量水和空气样本中的污染物浓度。它还可以监测空气污染对植物和动物的影响。
在材料科学领域，吸收光谱法被用来研究材料的特性，如聚合物、陶瓷和金属。X射线吸收光谱可以提供材料在原子水平上的电子结构和结合的信息。XAS也被用于研究催化剂，这在许多工业过程中是很重要的。
它被用于天文学中，通过分析恒星、行星和其他天体发出的光的吸收光谱来确定化学成分、温度和其他属性。它还被用于遥感，以检测有害元素的存在，而不需要与测量设备进行物理接触。
