各种仪器分析的原理及谱图的表示方法

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分析方法
缩写
分析原理
6 g; k) @. C$ a4 g. Y( ]谱图的表示方法
8 a/ d6 Y6 w2 O; p提供的信息
. B7 q% I7 T7 G) x) @) i5 v) i
紫外吸收光谱
2 E4 R* {7 B& M9 O7 \$ V# rUV
4 L7 F* Q& n5 Q. z吸收紫外光能量，引起分子中电子能级的跃迁
) L- u  r3 x1 I* f3 u" K相对吸收光能量随吸收光波长的变化
吸收峰的位置、强度和形状，提供分子中不同电子结构的信息

1 n9 z* ^- }% H$ r6 ^% D荧光光谱法
8 f+ |3 N" R* g4 U3 yFS
  j: U! J$ t! k, i被电磁辐射激发后，从最低单线激发态回到单线基态，发射荧光
3 a# C- c0 E* G1 V, Y+ S发射的荧光能量随光波长的变化
0 k2 y! W2 N# U9 j7 w; }6 p荧光效率和寿命，提供分子中不同电子结构的信息
/ Z. D. v  z2 G+ S
. ^) G9 a6 r5 R3 D红外吸收光谱法
5 V" \% E% X! h3 C* y* @( }IR
$ ?; |+ _( w0 X吸收红外光能量，引起具有偶极矩变化的分子的振动、转动能级跃迁
相对透射光能量随透射光频率变化
峰的位置、强度和形状，提供功能团或化学键的特征振动频率

  N" j0 }! S, E8 m9 {拉曼光谱法
+ J& d' g8 J7 c9 E0 z6 x/ ~Ram
+ c% Y; |; Q) R吸收光能后，引起具有极化率变化的分子振动，产生拉曼散射
散射光能量随拉曼位移的变化
峰的位置、强度和形状，提供功能团或化学键的特征振动频率

1 z- c0 Q& C7 k核磁共振波谱法
: Q4 g) O3 z  Q! u( M6 c/ L8 ONMR
在外磁场中，具有核磁矩的原子核，吸收射频能量，产生核自旋能级的跃迁
吸收光能量随化学位移的变化
4 j/ y/ M9 H/ k0 u4 x+ X峰的化学位移、强度、裂分数和偶合常数，提供核的数目、所处化学环境和几何构型的信息
- C+ t6 H' y: i5 p
) c( F" q! ^* G& ^# K电子顺磁共振波谱法
ESR
2 P6 W' O3 \  o- H& P* h在外磁场中，分子中未成对电子吸收射频能量，产生电子自旋能级跃迁
: e7 M: I6 J& u. F6 S8 T# O9 d吸收光能量或微分能量随磁场强度变化
谱线位置、强度、裂分数目和超精细分裂常数，提供未成对电子密度、分子键特性及几何构型信息
  V; ^% @  s7 O/ T: v
质谱分析法
MS
. x/ H' T' E/ J分子在真空中被电子轰击，形成离子，通过电磁场按不同m/e分离
. |; C( D$ s/ v3 o* A- m9 C7 f以棒图形式表示离子的相对峰度随m/e的变化
分子离子及碎片离子的质量数及其相对峰度，提供分子量，元素组成及结构的信息
; I2 d. \% N* p, H8 O- Y0 W7 v
2 u* s+ a* R4 X+ Q& e气相色谱法
3 V& {4 l8 |  U  N. lGC
样品中各组分在流动相和固定相之间，由于分配系数不同而分离
) v3 E3 h7 l  X9 L柱后流出物浓度随保留值的变化
峰的保留值与组分热力学参数有关，是定性依据；峰面积与组分含量有关
% ^8 C8 _1 I+ M2 q. u4 z
反气相色谱法
IGC
探针分子保留值的变化取决于它和作为固定相的聚合物样品之间的相互作用力
探针分子比保留体积的对数值随柱温倒数的变化曲线
探针分子保留值与温度的关系提供聚合物的热力学参数
- r; u4 f& |# \0 |
裂解气相色谱法
; A) o# _) D2 W; O0 ?PGC
高分子材料在一定条件下瞬间裂解，可获得具有一定特征的碎片
. ~& k# ]! n+ B( Y柱后流出物浓度随保留值的变化
( V5 Q, o% N2 [% U( }4 U谱图的指纹性或特征碎片峰，表征聚合物的化学结构和几何构型

凝胶色谱法
1 g- @1 j, e/ t; \! SGPC
4 l0 e+ H. k+ D1 l' E$ ~样品通过凝胶柱时，按分子的流体力学体积不同进行分离，大分子先流出
$ F5 E6 ]; Q# l9 q2 `! y7 h柱后流出物浓度随保留值的变化
) Q8 S0 J  P* z3 w高聚物的平均分子量及其分布
8 `1 L9 A  \" ^4 i+ J& X5 u! a
9 r, D( a2 A+ x  U( E热重法
TG
8 S' L  ~$ A5 E在控温环境中，样品重量随温度或时间变化
# C# l( _/ V; V4 e$ |" |/ L% q9 ?样品的重量分数随温度或时间的变化曲线
& }  p# S) f# o4 v曲线陡降处为样品失重区，平台区为样品的热稳定区

* S) t/ u" m' S  W9 o% `热差分析
DTA
样品与参比物处于同一控温环境中，由于二者导热系数不同产生温差，记录温度随环境温度或时间的变化
+ j2 C1 T& ^6 P: w& ?温差随环境温度或时间的变化曲线
5 J) u1 ^. ?. p2 e  G提供聚合物热转变温度及各种热效应的信息
) G5 z- `8 w3 Y1 ]; Z9 z
示差扫描量热分析
DSC
样品与参比物处于同一控温环境中，记录维持温差为零时，所需能量随环境温度或时间的变化
热量或其变化率随环境温度或时间的变化曲线
提供聚合物热转变温度及各种热效应的信息
3 ^4 d5 j5 g* D
静态热―力分析
TMA
样品在恒力作用下产生的形变随温度或时间变化
5 S% u, T, Z2 T2 |7 ?) f. b样品形变值随温度或时间变化曲线
热转变温度和力学状态

2 Q; U* a+ q* R; h# g; R" Z动态热―力分析
DMA
4 X! ~  A5 K' S$ }6 J7 D样品在周期性变化的外力作用下产生的形变随温度的变化
. F$ r9 Q* z  _+ f' J( y模量或tgδ随温度变化曲线
- h* E' ?1 O- g$ n+ o. o8 [) t热转变温度模量和tgδ
+ q$ Y5 I/ n1 p9 U8 Y# s% o
4 d- o; j& e4 g透射电子显微术
9 ?4 a7 d5 P) r$ M6 r& ]( O* g5 DTEM
高能电子束穿透试样时发生散射、吸收、干涉和衍射，使得在相平面形成衬度，显示出图象
质厚衬度象、明场衍衬象、暗场衍衬象、晶格条纹象、和分子象
晶体形貌、分子量分布、微孔尺寸分布、多相结构和晶格与缺陷等

* p8 s" }8 X  z2 L* T- n扫描电子显微术
' d/ u, A8 u, R7 ?6 Q. O  rSEM
& L$ ?! q, ~8 N- w" R用电子技术检测高能电子束与样品作用时产生二次电子、背散射电子、吸收电子、X射线等并放大成象
% I, T4 D7 G; D; T背散射象、二次电子象、吸收电流象、元素的线分布和面分布等
断口形貌、表面显微结构、薄膜内部的显微结构、微区元素分析与定量元素分析等