33

Аналитические методы в биофизике

Введение

Аналити́ческие — разделы биофизики и биохимии, изучающие химический состав и структуру веществ; имеют целью определение элементов или групп элементов, входящих в состав различных веществ. во многом базируется на методы спектрального анализа.

Спектральный анализ — совокупность методов качественного и количественного определения состава объекта, основанная на изучении спектров взаимодействия материи с излучением, включая спектры электромагнитного излучения, акустических волн, распределения по массам и энергиям элементарных частиц и др.

Часть1

1. Физикохимическая природа, возникающих первичных информационных сигналов.

1.2 Электромагнитная среда спектрального анализа.

Многие приборы, работающие в среде электромагнитного поля, имеют источник и приемник излучения. Структура построения, элементная база и материалы приборов будут зависеть от назначения и спектрального диапазона работы прибора. Так, например, радиоволны с длинами волн 5·10⁻⁵—10¹⁰ метров ,хорошо распространяются в воздухе и окружающем пространстве, в то время как ультрафиоле́товое излуче́ние (диапазон длин волн 380 — 10 нм) при длине волны менее 200нм. в атмосфере воздуха затухает. Рентгеновское и гамма излучение в атмосфере воздуха не работает. В зависимости от целей анализа и типов спектров выделяют несколько методов спектрального анализа.

В эмиссионном и абсорбционном методах состав исследуемого образца определяется по спектрам испускания и поглощения. ( Атомные и молекулярные спектры)

В масс-спектрометрическом анализе осуществляется по спектрам масс атомарных или молекулярных ионов и позволяет определять изотопный состав объекта.

Существуют следующие диапазоны излучения электромагнитного поля:

Радиоизлуче́ние Это электромагнитное излучение с длинами волн 5·10−5—1010 метров и частотами, соответственно, от 6·1012 Гц и до нескольких Гц.

Радиоволны используются при передаче данных в радиосетях., радиоастрономии, радиолокаторах, медицине.

Инфракра́сное излуче́ние

Это — электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом диапазона видимого света (с длиной волны λ = 0,74 мкм) и микроволновым излучением (λ ~ 1—2 мм).

Инфракрасное излучение также называют «тепловым» излучением, так как инфракрасное излучение от нагретых предметов воспринимается кожей человека как ощущение тепла. При этом длины волн, излучаемые телом, зависят от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения. Инфракрасные лучи применяются в физиотерапии, в пультах дистанционного управления, системах автоматики, охранных системах, приборах ночного видения, некоторых мобильных телефонах и т. п. Инфракрасные лучи не отвлекают внимание человека в силу своей невидимости.

Оптическое ( видимое) излуче́ние

Излучение оптического диапазона (видимый свет и ближнее инфракрасное излучение) свободно проходит сквозь атмосферу, может быть легко отражено и преломлено в оптических системах. Источники: тепловое излучение (в том числе Солнца), флюоресценция, химические реакции, светодиоды.

Цвета видимого излучения, соответствующие монохроматическому излучению, называются спектральными. Спектр и спектральные цвета можно увидеть при прохождении узкого светового луча через призму или какую-либо другую преломляющую среду. Традиционно, видимый спектр делится, в свою очередь, на диапазоны цветов:

Цвет	Диапазон длин волн, нм	Диапазон частот, ТГц	Диапазон энергии фотонов, эВ
Фиолетовый	380—440	790—680	2,82—3,26
Синий	440—485	680—620	2,56—2,82
Голубой	485—500	620—600	2,48—2,56
Зелёный	500—565	600—530	2,19—2,48
Жёлтый	565—590	530—510	2,10—2,19
Оранжевый	590—625	510—480	1,98—2,10
Красный	625—740	480—405	1,68—1,98

Ультрафиоле́товое излуче́ние

Электромагнитное излучение, занимающее диапазон между фиолетовой границей видимого излучения и рентгеновским излучением (380 — 10 нм, 7,9·10¹⁴ — 3·10¹⁶ Гц). Диапазон условно делят на ближний (380—200 нм) и дальний, или вакуумный (200-10 нм) ультрафиолет, последний так назван, поскольку интенсивно поглощается атмосферой и исследуется только вакуумными приборами.