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分析仪器在各个领域的应用

来源:   编辑:   时间:2012-05-18  

分析仪器在物理学、化学的发展史上起过非常重要的作用,对认识宏观字宙和微观世界作出了重大贡献。17世纪,牛顿发现的光谱现象,曾在物理学和化学的应用中取得惊人的成就。当时用棱镜分光镜陆续发现了新元素,如铡、铅、钝、氯、钢和锦等。根据原子光谱的信息,从实验上证实了玻尔原子模型,并进一步7解到原子内部的运动状况。根据谱线的精细结构,1925年发现在原子内电子除了绕核运动之外,还存在电子自旋运动。用分辨率更高的仪器又进一步发现了光谱的超精细结构。研究表明,在原子内部还有原子核效应,包括核自旋效应和同位素效应。光谱仪器的分辨率达到10(6)~10(8),可以从实验上研究分子光诺的超招细结构。如果仪器分辨率达到10(9)~10(11)。,就可以了解分子中电子的轨道运动和原子核自旋之间的磁相互作用。如果分辨率再提高到10(13)~10(15),则可进一步研究分子中电子和原子核之间的弱相互作用、从而揭开原于、分子内部世界的奥秘。 
    分析仪器在化学中的应用非常广泛,它为化学各个领域提供了方便的分析手段,对化学组成、化学结构以及化学反应机理的研究有十分重要的作用。对未知物的剖析,对无机化合物和有机化合物的定性、定量测定,对化学反应过程的控制以及反应机理的研究都成功地解决过许多问题。红外光谱图被称为“分子指纹”。凭此指纹可以推断分子中存在的基团或键,确定分子的化学结构。紫外区的测量可作为定量分析员有用的工具之一,可以用于测量微量、超微量组分。一般紫外分光光度计的绝对灵敏度可达10(-7)g;仪器在催化、高聚物、络合物、多组分混合物中的分析,可以不受样品状态的限制,固态、液态、气态都能直接测定,甚至对一些表面徐层、胶体也可以直接获得光谱信息,成为近代分析化学、结构化学、表面化学、肢体化学中不可缺少的工具。
    微量元素在人体的生理机能上起着重要的作用。人体内约有三十”多种金属元素。如人的血清、尿中所见的金局元素,大部分为痕量元素。如果这些痕堡元素不足或过剩部将引起各种不同的疾病,无论从诊断或治疗角度,都需要对人体的体液或排泄物进行测定。在生化检验中,用原子吸收分光光度计可以迅速、准确地进行定量分析。紫外,可见分光光度计、荧光光度计以及生化分析仪、血液分析仪等,可对生物中酶、氨基酸、蛋白质、核酸的结构和浓度,人体中的谷草转氨酶、谷氨酸脱氢酶、磷酸酶、胆固酵、白蛋白、胆红素、首油三脂、尿素、葡萄糖等多种成分进行分析,样品用旦1—2uL,可自动进样连续监测或观察动力学反应。生物学中的微生物、生吻细胞及活体细胞,可以用荧光探针、显微分光光度计、微微秒激光光谱仪进行分析。
    分析仪器在地质、冶金、石油、化工、制药及环保、航天、海洋等方面有着非常广泛的应用,在工业生产流程中作为监控和分析的重要手段,是许多工业部门不可缺少的分析工具。
    在地质勘探中,发射光谱仪为地质调查、普查找矿等工作起到很大作用,目前可以定量分析的元素已达60多种。如对稀土元素的测定,解决了化学分析中难以测定的项目。
    冶金工业中,分析仪器可以分析矿物原料、中间产品和成品,对原料的选择、冶炼过程的控制、产品质量的分类提供可靠数据。如炼钢过程可以在炉前快速分析碳、硫、磷、锰、硅、硼、铬、镍等二十多种元素及氢、氧、氮等气体,为提高钢的质量、缩短冶炼时间发挥重要作用。
    铀矿中含有铀234、铀235、铀236三种同位素,其中只有铀235才是核工业需要的材料。它们的化学性质和物理性质完全相同。如果用常规的化学分析方法根本无法区别,若采用高分辨率的光谱仪则可以把它们区分开来。光谱分析仪成为同位宏分离和测量同位素丰度所必需的工具。
    在农业科学研究和生产中,谷物的蛋白质品质育种工作足近代育种科学的主要内容之一。利用紫外分光光度计在280nm、238nm处测量样品的吸光度来确定蛋白质的含量。蛋白质中赖氨酸、色氨酸、微量氮的含量可以在波长515—625nm咖处进行比色测定。水果、蔬菜中糖分及淀粉也可以用比色计测定。研究微量元素对植物的作用,对农药残留量、致癌毒物测定,对土壤、肥料及牲畜饲料的分析等,都可用紫外—可见分光光度计、近红外、红外分光光度计以及荧光、原子吸收、旋光分光光度计等进行分析。利用迢感技术对农业资源普查、农作物生长及病虫害情况的观察,在资源卫星上必须装备多光谱扫描仪、红外分光计等分析仪器。
 

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