仪器分析实验报告

《现代分析仪器观摩见习》

实习报告

姓名：朱亚伟

学号： 15124059

院（系）: 生物化学系

年级专业：12级化学工程与工艺

《现代分析仪器观摩见习》实习报告

作者：朱亚伟

摘要：随着科学技术的发展，仪器分析的应用日益普遍，而且越来越趋向于快速、准确、自动、灵敏及适应特殊分析的方向发展。所以能够了解现代分析仪器的工作原理和性能及操作步骤，将会对以后的学习和工作有极大的帮助。本次观摩的现在分析仪器有红外吸收光谱仪、气相色谱仪、荧光分光光度计、紫外可见分光光度计、液相色谱和质谱、核磁共振波普仪、等离子光谱仪、原子吸收光谱仪和原子荧光光度计。

关键词：构造操作步骤系统测量

现代仪器分析是利用较特殊的仪器，以测量物质的物理性质为基础的一大类化学分析法。物质几乎所有的物理性质，都可用于分析化学上。可用于分析目的的物理性质及仪器分析方法的分类，可以简单归纳为色谱光谱电化学及其它方面。习惯上也有按分析目的来进行分类为成分分析、分离分析、形态分析、结构分析。现代分析仪器有如下特点：灵敏度高、选择性好、分析速度快、应用范围广、相对误差较大、设备复杂昂贵。

基于以上所述本文将对红外吸收光谱仪、气相色谱仪、荧光分光光度计、紫外可见分光光度计、液相色谱和质谱、核磁共振波普仪、等离子光谱仪、原子吸收光谱仪和原子荧光光度计的原理、构造、以及主要操作步骤做出简述。

一、红外吸收光谱仪(VERTEX80)

1、原理

傅立叶变换红外光谱仪被称为第三代红外光谱仪，利用麦克尔逊干涉仪将两束光程差按一定速度变化的复色红外光相互干涉，形成干涉光，再与样品作用。探测器将得到的干涉信号送入到计算机进行傅立叶变化的数学处理，把干涉图还原成光谱图。如图：

2、仪器构造

光源、单色器、检测器、放大器。

3、操作步骤

(1)、称取烘干的KBr粉末0.5g ，倒入玛瑙研钵中研磨10分钟，过筛(2um)，过筛后的药品质量应在0.05-0.08g之间，放到压片磨具中压片，之后装入样品池。

(2)、扫描背景谱图，保存。

(3)、称取烘干的待测样品0.005g放入研钵中，加入0.5gKBr粉末混匀，倒入玛瑙研钵中研磨10分钟，过筛(2um)，之后压片。

(4)、扫描样品谱图。

(5)、将待测试样的扫描谱图与标准谱图相比较，确定未知组分。

(6)、在实验预习报告上记录待测试样扫描谱图的最大吸收波长及其强度，画出吸收峰，确定待测组分。

(7)、测量结束后，用无水乙醇将研钵，压片器具清洗干净。

4、仪器应用

应用于染织工业、环境科学、生物学、材料科学、高分子化学、催化、煤结构研究、石油工业、生物医学、生物化学、药学、无机和配位化学基础研究、半导体材料、日用化工等研究领域。

二、气相色谱仪（GC-2010）

1、仪器原理

气相色谱仪是以气体作为流动相（载气）。当样品被送入进样器后由载气携带进入色谱柱。由于样品中各组份在色谱柱中的流动相（气相）和固定相（液相或固相）间分配或吸附系数的差异。在载气的冲洗下，各组份在两相间作反复多次分配，使各组份在色谱柱中得到分离，然后由接在柱后的检测器根据组份的物理化学特性，将各组份按顺序检测出来。

2、仪器构造

气路系统、进样系统、分离系统、温控系统、检测记录系统。

3、操作步骤

(1)、打开氮气、氢气、空气发生器的电源开关(或氮气钢瓶总阀)。

(2)、打开色谱仪气体净化器的氮气开关转到“开”的位置。

(3)、设置各工作部温度。

(4)、点火：待检测器（按“显示、换档、检测器”可查看检测器温度）温度升到150℃以上后，打开净化器上的氢气、空气开关阀到“开”的位置。

(5)、打开电脑及工作站，待基线稳定后进样品并同时点击“启动”按钮或按一下色谱仪旁边的快捷按钮，进行色谱数据分析。分析结束时，点击“停止”按钮，数

据即自动保存。

(6)、关机程序：首先关闭氢气和空气气源，使氢火焰检测器灭火。在氢火焰熄灭后再将柱箱的初始温度、检测器温度及进样器温度设置为室温（20-30℃），待温度降至设置温度后，关闭色谱仪电源。最后再关闭氮气。

4、仪器应用

应用于环境保护、生物化学、食品发酵、中西药物、石油加工、有机化学、卫生检查、尖端科学等研究领域。

三、荧光分光光度计（F-4500）

1、仪器原理

荧光分析法是测定物质吸收了一定频率的光以后，物质本身所发射的光的强度。物质吸收的光，称为激发光；物质受激后所发射的光，称为发射光或荧光。如果将激发光用单色器分光后，连续测定相应的荧光的强度所得到的曲线，称为该荧光物质的激发光谱。

2、仪器结构

激发光源、激发单色器、发射单色器、接收系统、显示系统、样品系统3、操作步骤

(1)、打开电脑主机电源

(2)、打开F-4500主机电源。10秒后按下氘灯开关键，当黄灯不熄灭时，打开主板电源。

(3)、打开仪器工作程序窗口。

(4)、将待测溶液倒入荧光比色皿，过滤后放入仪器专用位置，盖好盖子。

(5)、点击“方法”图标，选择扫描方式为“发射”设置好扫描波长。点击“测量”图标开始进行发射光谱扫描。

(6)、点击“方法“图标，选择扫描方式为“激发”设置好扫描波长。点击“测量”图标开始进行激发光谱扫描。

(7)、重复5、6操作直至获得激发波长和发射波长的数值不再明显变化为止。

(8)、点击“方法”图标校正曲线并调整相应参数，在Ex和Em项填写获得的最佳激发波长和发射波长，填写相应的数值。点击“确定”。

(9)、点击“样品”图标，选择测定的样品数目，点击“确定”

(10)、将待测溶液装入荧光比色皿，放入一起荧光架。点击“测量”，按提示逐步操作。记录测量样品溶液的荧光强度、浓度回归方程、相关系数及样品溶液浓度。计算含量。

(11)、结束后清洗荧光比色皿，关闭仪器工作程序窗口。顺序关闭主板电源、主机电源。

4、仪器应用

对经光源激发后产生荧光的物质或经化学处理后产生荧光的物质成份分析，可应用于生物化学、生物医学、环境化工等部门。

四、紫外可见分光光度计（U-4100）

1、仪器原理

分子的紫外可见吸收光谱是由于分子中的某些基团吸收了紫外可见辐射光后，发生了电子能级跃迁而产生的吸收光谱。它是带状光谱，反映了分子中某些基团的信息，可以用标准光谱图再结合其它手段进行定性分析。

朗伯-比尔定律：当一束平行单色光通过含有吸光物质的稀溶液时，溶液的吸光度与吸光物质浓度、液层厚度乘积成正比，即

A= kcl

式中比例常数k与吸光物质的本性，入射光波长及温度等因素有关。c为吸光物质浓度，l为透光液层厚度。

2、仪器结构

光源、单色器、吸收池、检测器及信号指示系统。

3、操作步骤

(1)、开启电源进行初始化。

(2)、检验吸收池的成套性。

(3)、选择工作波长。

(4)、选择测量方式。

(5)、润洗比色皿，依次加入参比溶液和测量溶液。

(6)、参比溶液与光路中，透射比模式下同时调0和100%

(7)、在吸光模式下，测定溶液的吸光度

4、仪器应用

在水和废水监测中的应用，对于一个水系的监测分析和综合评价，一般包括水相（溶液本身）、固相（悬浮物、底质）、生物相（水生生物）。在水质的常规监测中，紫外可见分光光度法占有较大的比重。由于水和废水的成分复杂多变，待测物的浓度和干扰物的浓度差别很大，在具体分析时必须选择好分析方法。

五、液相色谱质谱联用仪（LTQ ORBITRAP XL）

1、仪器原理

气相色谱法是利用不同物质在固定相和流动相中的分配系数不同，使不同化合物从色谱柱流出的时间不同，达到分离化合物的目的。质谱法是利用带电粒子在磁场或电场中的运动规律，按其核质比(m/z)实现分离分析，测定离子质量及强度分布，他可以给化合物的分子量、元素组成、分子式和分子结构信息，具有定性专属性、灵敏度高、检测快速等特点。

2、仪器结构

真空系统、进样系统、离子源、质量分析器、检测器、采集数据和控制仪器的工作站。

3、操作过程

(1)、通入氮气后开启电源。

(2)、调整柱箱温度和气化室温后加热。

(3)、通入空气、氮气后点火。

(4)、调整基准线后在色谱分析仪中注入试样，同时按动START 键。

(5)、分析完数据后关氢气、空气，关掉加热器。继续通入氮气降温至室温，关电源最后关氮气。

4、仪器应用

检测土壤污染，特别是评估人、动物和植物暴露于的土壤环境，并且尝试降低这种长期暴露，是必须进行的。

气相色谱(GC)和液相色谱(LC)配备质谱(MS)被广泛应用于土壤检测和分析。特别是液相色谱配备三重四级杆质谱仪(LC/MS/MS)，为土壤样品中的中等极性、极性和离子型化合物的痕量分析提供了很多优势。

六、核磁共振波普仪（A V ANCEⅡ400）

1、仪器原理

是将物质置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发物质内原子核，引起原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被接受器收录，经电子计算机处理获得图像。

2、仪器结构

磁铁、探头、射频发生器、射频接收器、扫描发生器、信号放大器及记录仪组成。

3、操作步骤

(1)、打开相关软件进入程序界面。

(2)、使用search打开图谱。

(3)、清洗样品表面，确定样品与转子的相对位置。

(4)、将样品放入磁体样品室内，让样品管旋转。

(5)、观看锁线的状态，输入lock命令，锁场。锁线升高后调整各方向的磁场强度，让锁线达到最高点。

(6)、使用zg命令开始采样，采样后使用efp进行傅立叶变换并将谱图传递到谱图查看窗口。

(7)、保存结果，取出样品，实验结束。

4、仪器应用

主要适于化学、生物、医药、石油化工等领域的分子结构分析、含量测定及反应机理研究等。

七、等离子光谱仪（IRIS IntrepidⅡSP）

1、仪器原理

高频振荡器发生的高频电流，经过耦合系统连接在位于等离子体发生管上端，铜制内部用水冷却的管状线圈上。石英制成的等离子体发生管内有三个同轴氢气流经通道。冷却气(Ar)通过外部及中间的通道，环绕等离子体起稳定等离子体炬及冷却石英管壁，防止管壁受热熔化的作用。工作气体(Ar)则由中部的石英管道引入，开始工作时启动高压放电装置让工作气体发生电离，被电离的气体经过环绕石英管顶部的高频感应圈时，线圈产生的巨大热能和交变磁场，使电离气体的电子、离子和处于基态的氖原子发生反复猛烈的碰撞，各种粒子的高速运动，导致气体完全电离形成一个类似线圈状的等离子体炬区面，此处温度高达6000一10000摄氏度。样品经处理制成溶液后，由超雾化装置变成全溶胶由底部导入管内，经轴心的石英管从喷咀喷入等离子体炬内。样品气溶胶进入等离子体焰时，绝大部分立即分解成激发态的原子、离子状态。当这些激发态的粒子回收到稳定的基态时要放出一定的能量(表现为一定波长的光谱)，测定每种元素特有的谱线和强度，和标准溶液相比，就可以知道样品中所含元素的种类和含量。

2、仪器结构

进样系统、等离子体系统、气路控制系统、射频发射器、光学系统和检测器。

3、操作步骤

(1)、依次把稳压器，光谱仪主开关打开，打开氩气钢瓶、冷却循环水、空压机和抽风开关。

(2)、更换清洗吸样管用的高纯水。

(3)、打开计算机，并打开相关程序。

(4)、等离子点火后，吸入蒸馏水仪器稳定大约30分钟后，建立分析方法，然后进行手动分析，进行标准和式样的分析测定并存储数据。

(5)、清洗吸样管，关闭等离子炬，退出软件并关闭计算机和周边设备的电源，关闭氩气主阀、冷却循环水、空压机和抽风开关。

(6)、将空压机和过滤中的水排出。

4、仪器应用

广泛应用于稀土、地质、冶金、化工、环保、临床医药、石油制品、半导体、食品、生物样品、刑事科学、农业研究等各个领域。

八、M6型原子吸收光谱仪（MSRIES）

1、仪器原理

每一种元素的原子不仅可以发射一系列特征谱线，也可以吸收与发射线波长相同的特征谱线。当光源发射的某一特征波长的光通过原子蒸气时，即入射辐射的频率等于原子中的电子由基态跃迁到较高能态（一般情况下都是第一激发态）所需要的能量频率时，原子中的外层电子将选择性地吸收其同种元素所发射的特征谱线，使入射光减弱。特征谱线因吸收而减弱的程度称吸光度A，与被测元素的含量成正比：A=lg(1/T)=Kbc

式中K为常数；C为试样浓度；b为吸收池厚度。按上式可从所测未知试样的吸光度，对照着已知浓度的标准系列曲线进行定量分析。

2、仪器结构

光源、原子化器、分光器、检测系统。

3、操作步骤

(1)、接通稳压电源，打开计算机，打印机及原子吸收光谱仪主开关。使待测元素空心阴极灯预热10-20分钟。

(2)、在计算机上确定最佳仪器工作参数。

(3)、打开空压机和乙炔钢瓶开关，调节空气压力为0.3Mpa，乙炔压力为0.06Mpa。

(4)、点火，调节助燃比及燃烧头高度，确定最佳燃烧条件。

(5)、测定标准溶液及待测样品溶液。

(6)测定结束后，依次关闭乙炔钢瓶，空压机主机计算机及稳压器电源。

4、仪器应用

因原子吸收光谱仪的灵敏、准确、简便等特点，现已广泛用于冶金、地质、采矿、石油、轻工、农业、医药、卫生、食品及环境监测等方面的常量及微痕量元素分析。

九、原子荧光光度计（AFS-3100）

1、仪器原理

是利用硼氢化钾或硼氢化钠作为还原剂，将样品溶液中的待分析元素还原为挥发性共价气态氢化物（或原子蒸汽），然后借助载气将其导入原子化器，在氩—氢火焰中原子化而形成基态原子。基态原子吸收光源的能量而变成激发态，激发态原子在去活化过程中将吸收的能量以荧光的形式释放出来，此荧光信号的强弱与样品中待测元素的含量成线性关系,因此通过测量荧光强度就可以确定样品中被测元素的含量。

2、仪器结构

进样系统、激发光源、光学系统、原子化器、检测器、数据处理系统。3、操作步骤

(1)、打开电脑、氩气，压力调节0.2Mpa左右，换上需要的元素灯，打开排风

机。

(2)、打开仪器电源，进入工作站。

(3)、放入调光器，检测调光器

(4)、点击仪器“控制仪器”后点击“参数设置”填写参数后点击应用。

(5)、设置好“进样与测量设置”、“样品浓度”，和“样品设置”。

(6)、根据需要把标准空白、标准曲线、样品空白、样品按照自动进样样品位置设置中的位置放入样品架中，压好泵管，清洗池中倒入载流，放好还原剂和载流的瓶子,并把相应的管子放入瓶中。

(7)、依次点击点火、温控开。

(8)、点击样品测量，等软件左侧的炉温和设置的温度接近时进行自动测量。

(9)、点击标准曲线，根据需要打印测量结果。

(10)、仪器清洗后关闭氩气，退出工作站关闭仪器主机电源，松开泵卡。

4、仪器应用

广泛应用于食品厂、药品厂、化妆品厂、饲料厂、高校、研究所等单位对十二种重金属含量的分析。

总结：

通过这次观摩学习，让我了解到现代科技带给人们的便利。并且仪器分析的应用范围十分广泛，仪器分析与科学四大理论（天体、地球、生命、人类起源和深化）及人类社会面临的五大危机（资源、粮食、能源、人口、环境）问题的解决密切相关，也与工农业生产及人们日常衣食住行用的质量保证等领域密切相关。这次观摩让我更深认识到仪器分析这门课程，对以后的工作学习有极大的帮助。

参考文献：

[1] 中华人民共和国国家计量技术规范(JJG 375-96单光束紫外-可见分光光度计检定规程).

[2] 李昌厚.紫外可见分光光度计书[M],北京:化学工业出版社,2005.

[3] 倪一,黄梅珍，袁波等.紫外可见分光光度计的发展与现状.现代科学仪器,2004,3:3-7.

[4]秦宏伟;朱爱国;姜国华;王剑.原子荧光光度计常见干扰因素与排除.化学分析计量.2009.69-70