《實(shí)驗(yàn)室分析儀器》PPT課件.ppt

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1、儀表儀器 INSTRUMENT,目錄 1、定義 2、發(fā)展和趨勢(shì) 3、分類 4、通用分析儀器,儀器儀表是用以檢出、測(cè)量、觀察、計(jì)算各種物理量、物質(zhì)成分、物性參數(shù)等的器具或設(shè)備。 廣義來(lái)說(shuō)，儀器儀表也可具有自動(dòng)控制、報(bào)警、信號(hào)傳遞和數(shù)據(jù)處理等功能。,1 儀表儀器的定義,儀器儀表能改善、擴(kuò)展或補(bǔ)充人的官能。,儀器儀表發(fā)展已有悠久的歷史。 據(jù)韓非子有度記載，中國(guó)在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期已有了利用天然磁鐵制成的指南儀器，稱為司南。,古代的儀器在很長(zhǎng)的歷史時(shí)期中多屬用以定向、計(jì)時(shí)或供度量衡用的簡(jiǎn)單儀器。,2 發(fā)展和趨勢(shì),1718世紀(jì)，歐洲的一些物理學(xué)家開(kāi)始利用電流與磁場(chǎng)作用力的原理制成簡(jiǎn)單的檢流計(jì)

2、； 利用光學(xué)透鏡制成的望遠(yuǎn)鏡，奠定了電學(xué)和光學(xué)儀器的基礎(chǔ)。,2 發(fā)展和趨勢(shì),19世紀(jì)到20世紀(jì)，工業(yè)革命和現(xiàn)代化大規(guī)模生產(chǎn)促進(jìn)了新學(xué)科和新技術(shù)的發(fā)展，后來(lái)又出現(xiàn)了電子計(jì)算機(jī)和空間技術(shù)等，儀器儀表因而也得到迅速的發(fā)展。 現(xiàn)代儀器儀表已成為測(cè)量、控制和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化必不可少的技術(shù)工具。,2 發(fā)展和趨勢(shì),發(fā)展趨勢(shì)： 1、新工作原理、新材料、新元器件； 2、小型化，減輕重量、降低生產(chǎn)成本和更便于使用與維修； 3、提高自動(dòng)化、智能化程度和數(shù)據(jù)處理能力。,2 發(fā)展和趨勢(shì),如何區(qū)分儀器和儀表？ 儀器一種組合意義上的機(jī)器，里面一般會(huì)至少含有幾種儀表。 儀表一般只是用來(lái)指示數(shù)據(jù)用。,3 分類,儀表儀器的分類：,通用

3、分析儀器 在線檢測(cè)儀器 環(huán)境檢測(cè)儀器 實(shí)驗(yàn)室設(shè)備 物性測(cè)試儀器,3 分類,包含： 色譜儀 質(zhì)譜儀 光譜儀 元素分析儀 顯微鏡 熱分析儀,4 通用分析儀器,4.1 色譜儀,色譜法： 又稱色譜分析、色譜分析法、層析法，是一種分離和分析方法，色譜法利用不同物質(zhì)在不同相態(tài)的選擇性分配，以流動(dòng)相對(duì)固定相中的混合物進(jìn)行洗脫，混合物中不同的物質(zhì)會(huì)以不同的速度沿固定相移動(dòng)，最終達(dá)到分離的效果。,氣相色譜（IC）： 氣-固分離，流動(dòng)相為載氣 液相色譜（HPLC）： 液-固分離，流動(dòng)相為液體 毛細(xì)管電泳 薄層分離,4.1.1 氣相色譜儀,工作過(guò)程：,構(gòu)成： 1. 載氣系統(tǒng) 2. 進(jìn)樣系統(tǒng) 3. 色譜柱 4. 檢測(cè)

4、器 5. 記錄系統(tǒng) 6. 溫度控制系統(tǒng),4.1.1 氣相色譜儀,特點(diǎn)： 高靈敏度。 高選擇性。 高效能。 速度快。 應(yīng)用范圍廣。 所需試樣量少。 設(shè)備和操作比較簡(jiǎn)單。,局限性： 僅適用于分析蒸氣壓低、沸點(diǎn)低的樣品，而不能分析熱穩(wěn)定性差的化合物以及生物活性物質(zhì)。,4.1.1 氣相色譜儀,應(yīng)用舉例： 冶金行業(yè)中的煉鐵過(guò)程中，高爐爐頂煤氣中 含量,4.1.1 氣相色譜儀,GC推薦品牌： 安捷倫（Aglient）， Waters，島津（Shimadzu)，瓦里安（Varian ），資生堂(Shiseido）。 國(guó)產(chǎn)品牌：上海天美，大連依立特 ，北京東西電子,4.1.2 液相色譜儀,LC

5、推薦品牌： 安捷倫（Aglient）， Waters，島津（Shimadzu)，瓦里安（Varian ），資生堂(Shiseido），戴安DIONEX 。 國(guó)產(chǎn)品牌：上海天美，北分，上分,上海科創(chuàng),4.1.2 液相色譜儀,4 離子色譜儀,離子態(tài)物質(zhì)：在水溶液中電離，具有+或-電荷的元素。,離子色譜儀（IC）： 利用色譜技術(shù)測(cè)定離子型物質(zhì)的方法叫做離子色譜法，所采用的儀器叫做離子色譜儀。,例如： 陰離子： 陽(yáng)離子：,4.1.3 離子色譜儀,4.1.3 離子色譜儀,質(zhì)譜儀： 利用電磁力將被電離的混合物試樣按質(zhì)荷比分離進(jìn)行定性和定量分析的儀器。 離子的質(zhì)量與電荷之比稱為質(zhì)荷比。,質(zhì)譜儀 Mass S

6、pectrometer,4.2 質(zhì)譜儀,,樣品,,,,,,離子束,偏轉(zhuǎn)不同,聚焦位置不同,質(zhì)量譜,加速聚焦,,,,,,氣化電離,電壓,磁場(chǎng),真空,,質(zhì)量譜,,輸出,質(zhì)譜儀 Mass Spectrometer,4.2 質(zhì)譜儀,組成： 進(jìn)樣系統(tǒng) 離子源 質(zhì)量分析器 檢測(cè)器 質(zhì)譜儀廣泛應(yīng)用于物質(zhì)成分分析，同位素分離和測(cè)量，原子量和分子量測(cè)量。,質(zhì)譜儀 Mass Spectrometer,4.2 質(zhì)譜儀,無(wú)機(jī)質(zhì)譜分析： 主要用于冶金工業(yè)、半導(dǎo)體和原子能工業(yè)中高純物質(zhì)中的雜質(zhì)分析，在生物、環(huán)保和池質(zhì)領(lǐng)域中的固體、粉末、液體和超純氣體如氫、氬和氦中的痕量雜質(zhì)測(cè)定等方面，無(wú)機(jī)質(zhì)譜都發(fā)揮了重要作用，該方法鑒定

7、金屬中的雜質(zhì)多達(dá)70余種，可作半定量分析。,4.2 質(zhì)譜儀,分類（按應(yīng)用范圍）： 同位素質(zhì)譜儀 無(wú)機(jī)質(zhì)譜儀 有機(jī)質(zhì)譜儀,4.2 質(zhì)譜儀,色譜和質(zhì)譜的區(qū)別： 色譜:分離混合物，分析能力弱； 質(zhì)譜：分析能力強(qiáng)。,MS品牌推薦： 安捷倫，伯金埃爾默PE，熱電，耶拿，瓦里安,4.3 光譜儀,光譜儀： 通過(guò)區(qū)分不同物質(zhì)的光譜特征和強(qiáng)弱來(lái)定性定量分析以及結(jié)構(gòu)分析的儀器。,將被分析的樣品，置于電弧、火花或其他光源中間，由光源對(duì)它進(jìn)行激發(fā)使之發(fā)光，然后使該光分光色散成光譜，最后用光敏元件檢測(cè)以得出被測(cè)樣品的成分。,,樣品,,,,,發(fā)光,樣品成分,輸出,,,,,光源（電弧、 火花、ICP等）,光敏元件,光譜,光

8、譜儀 Spectrometer,4.3 光譜儀,4.3.1 X射線熒光光譜儀,X熒光射線光譜儀： 一種射線式分析儀器，是X射線分析儀器的一種常用形式。X射線熒光光譜儀能分析原子序數(shù) 1292的所有元素，選擇性高，分析微量組分時(shí)受基體的影響小，在地質(zhì)、采礦和冶金等部門應(yīng)用很廣。,光譜儀 Spectrometer,工作原理：,X射線熒光光譜儀的主要組成部分是一次X射線源(X光管)和樣品室、分光晶體和平行光管、檢測(cè)器和記錄顯示儀器(見(jiàn)圖)。,光譜儀 Spectrometer,4.3.1 X射線熒光光譜儀,應(yīng)用： X射線熒光分析儀一般用來(lái)分析精礦粉、石灰、青石、白云石、爐渣、熔劑等不導(dǎo)電的試樣，但也可

9、進(jìn)行金屬材料等導(dǎo)電試樣的分析。 還可用于測(cè)定涂層和金屬薄膜的厚度和組成以及動(dòng)態(tài)分析等。,4.3.1 X射線熒光光譜儀,XRF品牌推薦： 日本理學(xué)，荷蘭帕納柯，美國(guó)熱電，英國(guó)牛津， 德國(guó)布魯克BRUKE,,4.3.2 ICP發(fā)射光譜儀,ICP發(fā)射光譜儀（ICP-AES）： 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，采用ICP（電感耦合等離子體）做為光源的光譜儀。,等離子體炬管,ICP： 由高頻發(fā)生器和等離子體炬管組成。 高頻發(fā)生器： 通過(guò)工作線圈給等離子體輸送能量，維持ICP光源穩(wěn)定放電。 自激式高頻發(fā)生器，用于中、低檔儀器；晶體控制高頻發(fā)生器，輸出功率和頻率穩(wěn)定性高，可利用同軸電纜遠(yuǎn)距離傳送。,二、結(jié)構(gòu) 主

10、要部分有：高頻發(fā)生器、等離子體炬管、試樣霧化器、光譜系統(tǒng)等,光譜儀 Spectrometer,4.3.2 ICP發(fā)射光譜儀,炬管與霧化器： 三層同心石英玻璃炬管置于高頻感應(yīng)線圈中，等離子體工作氣體從管內(nèi)通過(guò)，試樣在霧化器中霧化后，由中心管進(jìn)入火焰； 外層Ar(惰性氣體氬氣)從切線方向進(jìn)入，保護(hù)石英管不被燒熔，中層Ar用來(lái)點(diǎn)燃等離子體；,光譜儀 Spectrometer,4.3.2 ICP發(fā)射光譜儀,三、主要特點(diǎn) 高效穩(wěn)定 可以連續(xù)快速多元素測(cè)定 精確度高。 中心氣化溫度高達(dá)10000K可以使樣品充分氣化 有很高的準(zhǔn)確度。 工作曲線具有很好的線性關(guān)系 并且線性范圍廣。 與計(jì)算機(jī)軟件結(jié)合全

11、譜直讀結(jié)果，方便快捷。,光譜儀 Spectrometer,4.3.2 ICP發(fā)射光譜儀,ICP品牌推薦： 伯金埃爾默PE，熱電，瓦里安,島津,4.3.2 ICP發(fā)射光譜儀,四、應(yīng)用 高純物質(zhì)中的雜質(zhì)分析、稀土產(chǎn)品的雜質(zhì)分析、合金純度中的雜質(zhì)分析等； 水中的微量元素的分析測(cè)試。如自來(lái)水、礦泉水、純凈水、水污染程度等； 食品及頭發(fā)分析,ICP ：Inductive Coupled Plasma Emission Spectrometer 電感偶合等離子體發(fā)射光譜儀 ICP ：Inductively Coupled Plasma 感應(yīng)耦合等離子體 GCMS ：Gas Chromatography a

12、nd Mass Spectrometry 氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀 AAS ：atomic absorption spectroscopy 原子吸收光譜 HPLC ：High-Performance Liquid Chromatography 高效液相色譜 HPCE（High Performance Capillary Electrophor_esis) 高效毛細(xì)管電泳,4.4 常用術(shù)語(yǔ),主要用途： 適用于鋼鐵、有色金屬、水泥、礦石、玻璃、陶瓷及其它 金屬、非金屬材料中碳硫兩元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定。本儀器 采用高頻感應(yīng)加熱爐燃燒樣品，紅外線吸收法測(cè)試樣品中 碳硫兩元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)。,5.1 碳硫分析儀,,樣

13、品,,,,,,,(C,S),硫檢測(cè)池,CO2,SO3,碳檢測(cè)池,CO2 CO SO2,,,,,,,室外,燃燒爐,高溫O2,除塵除水,氧化,催化劑爐,分析器,除硫試劑管,5.1 碳硫分析儀,分析儀主機(jī),電子天平,計(jì)算機(jī),5.1 碳硫分析儀,5.1 碳硫分析儀,5.1 碳硫分析儀,5.1 碳硫分析儀,品牌推薦： 美國(guó)力可，德國(guó)耶拿（美）,(日）崛場(chǎng)HORIBA,金相顯微鏡：是專門用于觀察金屬和礦物等不透明物體金相組織的顯微鏡。 金相顯微分析：利用金相顯微鏡觀察金屬材料的組織和缺陷的方法。它可以觀察研究金屬材料的組織形貌、晶粒大小、非金屬夾雜物等問(wèn)題。 用途： 可廣泛地應(yīng)用在工廠或?qū)嶒?yàn)室進(jìn)行鑄件質(zhì)量

14、的鑒定，原材料的檢驗(yàn)或?qū)Σ牧咸幚砗蠼鹣嘟M織的研究分析等工作,金相顯微鏡 Metallurgical Microscopy,帶有裂紋的黃銅試樣 硫化礦石,6.1 金相顯微鏡,,,物鏡,物鏡,載物臺(tái),載物臺(tái),正置式 （或直立式）,倒置式,分類（按光路形式分）：,,,金相顯微鏡 Metallurgical Microscopy,6.1 金相顯微鏡,金相顯微鏡 Metallurgical Microscopy,6.1 金相顯微鏡,圖象信號(hào)輸出,光源（照亮視場(chǎng)）,人眼觀察區(qū),金相顯微鏡 Metallurgical Microscopy,6.1 金相顯微鏡,調(diào)焦機(jī)構(gòu),載物臺(tái),計(jì)算機(jī)系統(tǒng),目鏡機(jī)構(gòu),

15、物鏡機(jī)構(gòu),光源,照相系統(tǒng)（或攝象系統(tǒng)）,金相顯微鏡 Metallurgical Microscopy,6.1 金相顯微鏡,（2）電腦型：1、顯微鏡 2、適配鏡 3、攝像頭(CCD) 4、圖像采集卡 5、計(jì)算機(jī),（1）電視型：1、顯微鏡 2、適配鏡 3、攝像頭(CCD) 4、普通電視機(jī)（或監(jiān)視器）,（3）數(shù)碼相機(jī)型： 1、顯微鏡 2、數(shù)碼適配鏡 3、數(shù)碼相機(jī),類型配置：,各部件功能介紹： 適配鏡： 連接顯微鏡和攝像頭的連接鏡頭。 攝像頭： 將光學(xué)圖象轉(zhuǎn)換為電子圖象導(dǎo)入監(jiān)視器等圖象顯示設(shè)備。 圖象采集卡： 圖象信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換，使之與計(jì)算機(jī)相連進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。

16、視頻盒： 無(wú)須通過(guò)圖象卡或計(jì)算機(jī)直接與顯示器連接。,金相顯微鏡 Metallurgical Microscopy,6.1 金相顯微鏡,1、顯微鏡的放大倍數(shù),顯微鏡的放大倍數(shù)等于物鏡和目鏡單獨(dú)放大倍數(shù)的乘積。 物鏡和目鏡的放大倍數(shù)刻在嵌圈上，例如：10X、20X、45X分別表示放大10倍、20倍、45倍。,2、顯微鏡的鑒別率,顯微鏡能清晰地分辨試樣上兩點(diǎn)間最小距離d的能力，d值越小，鑒別率越高。,當(dāng)光波波長(zhǎng)一定時(shí)，可改變物鏡數(shù)值孔徑調(diào)節(jié)顯微鏡的鑒別率,3、物鏡的數(shù)值孔徑,數(shù)值孔徑表示物鏡的集光能力 物鏡上都刻有A值，如0.25，0.65等。,金相顯微鏡 Metallurgical Microsc

17、opy,6.1 金相顯微鏡,明場(chǎng),暗場(chǎng),DIC,不同顯微方法下的效果圖：,偏振光,熒光,6.1 金相顯微鏡,金相顯微鏡 Metallurgical Microscopy,6.1 金相顯微鏡,TCP/IP網(wǎng)絡(luò)連接： 設(shè)備有以太網(wǎng)接口，具備連接Internet或其他網(wǎng)絡(luò)的能力。這就意味著外部工作站可首次對(duì)于本地顯微鏡進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，工作范圍擴(kuò)大了。預(yù)計(jì)將來(lái)還可以通過(guò)此接口進(jìn)行顯微鏡的實(shí)時(shí)更新以及遠(yuǎn)程服務(wù)。,金相顯微鏡 Metallurgical Microscopy,6.1 金相顯微鏡,功能：圖像法粒度分布測(cè)試以及顆粒型貌分析等多功能顆 粒分析； 應(yīng)用：冶金行業(yè),圖象分析儀 Image Analyzer,6.2 圖象分析儀,圖象分析儀 Image Analyzer,6.2 圖象分析儀,圖象分析儀 Image Analyzer,具有圖像獲取、存儲(chǔ)與顯示、圖像增強(qiáng)、圖像分割及 形態(tài)學(xué)處理、幾何參數(shù)測(cè)量、圖像劃痕處理、標(biāo)注、拼 接、照片打印、報(bào)告設(shè)計(jì)等功能； 靈活的圖象獲取，安全可靠的數(shù)據(jù)管理； 多種多樣的圖象處理方式； 參數(shù)測(cè)量及分析； 清晰漂亮的電子照片輸出； 分析報(bào)告任意設(shè)定格式。,6.2 圖象分析儀,Thanks for enjoy it！,