微量元素分析儀中的光學原理

人們都知道，微量元素對于人體的重要作用。對于這一點，醫學院的專家們也做了大量的研究，研究表明，身體微量元素含量正常的人，抵抗力強，不容易得各種疾病，相反，身體中某種微量元素含量偏低的人，其身體會出現各種不適癥狀，抵抗力弱，容易患各種疾病，微量元素分析儀就是用于檢測微量元素含量的儀器。

光學原理是指主要是指利用光的各種屬性，將其應用與各種儀器中的原理。光學原理在微量分析儀中，是基于物質對光的選擇性吸收，即咱們說的分光光度法，其測量的原理也是這個。單色器將光源發出的復色光分解成為單色光，每個單色光的波長都不一樣，特定波長的單色光通過樣品溶液后，光電轉換器將透射光轉換為電信號后送入信號處理系統進行分析。

對不同分子結構的物質對于電磁輻射的選擇吸收性而建立起來的方法，我們成為分光光度法，當特殊單色光通過樣品溶液的時候，被檢測物質分子吸收某一種波長的單色光，被吸收的光強度與光通過的距離成正比。Bouguer早在1729年已提出上述關系的數學表達式，但通常認為Lambert于1760年最早發現表達式，其數學形式為:

    T=I/I0=e-kb

    其中I0為入射光強，I為透射光強，e為自然對數的底，k為常數，b為光程長度(通常以cm表示)。比爾定律等同于Bouguer定律，只是比爾定律以濃度來表達。將兩個定律結合起來，組成Beer-Bouguer定律: T=I/I0=e-kbc其中c為吸光物質的濃度(通常以g/L或mg/L為單位)。將上式取以10為底的對數后，得到線性表達式:

 A=-logT=-log(I/I0)=log(I0/I)=εbc 其中A為吸光度，ε是摩爾吸收光系數或消光系數。

上述表達式通常稱為比爾定律。它表明，當特定波長的單色光通過溶液時，樣品的吸光度與溶液中吸收物濃度和光通過的距離成正比。在波長、溶液和溫度確定的情況下，摩爾消光系數是由給定物質的特性決定的。實際上，測得的摩爾消光系數也和使用的儀器有關。因此，在定量分析中，通常并不用已知物質的摩爾消光系數，而是用一個或多個已知濃度的待測物質作一條校準或工作曲線。 由于電子躍遷在基態和激發態之間能量差別較大，因此，室溫下幾乎所有分子的電子都處于基態。吸收光及返回基態的速度非常快，平衡迅速實現，這使得光吸收的定量準確性相當高。