- •Введение
- •Общие сведения о методах и средствах исследования пищевых продуктов
- •Тема 1. Отбор и подготовка пробЫ к анализу
- •Тема 2. Погрешности анализа, обработка результатов измерений, методы оценки точности методик
- •2.1. Аналитический сигнал. Методы измерения
- •2.2. Погрешности анализа. Представление результатов анализа
- •2.3. Статистическая обработка результатов прямых равноточных наблюдений (определений)
- •2.4. Оценка грубых погрешностей (промахов)
- •Тема 3. Титриметрический анализ
- •3.1. Характеристика титриметрического метода. Кривые титрования
- •3.2. Классификация титриметрических методов анализа
- •3.3. Кислотно-основное титрование
- •3.4. Комплексонометрическое титрование
- •3.5. Окислительно-восстановительное титрование
- •3.6. Осадительное титрование
- •Тема 4. Радиометрический анализ и радиационный контроль
- •Тема 5. Электрохимические методы анализа
- •5.1. Потенциометрический метод анализа
- •5.2. Кондуктометрический метод анализа
- •5.3. Кулонометрический метод анализа
- •5.4. Вольтамперометрический метод анализа
- •Тема 6. Оптические методы исследования
- •6.1. Рефрактометрический анализ
- •6.2. Поляризационный анализ
- •6.3. Нефелометрический и турбидиметрический анализы
- •Тема 7. Спектроскопические методы исследования
- •7.1. Понятие спектроскопии. Типы спектров
- •7.2. Фотометрический метод анализа
- •7.3. Радиоспектроскопия, ядерный магнитный и электронный парамагнитный резонансы
- •7.4. Инфракрасная спектроскопия
- •7.5. Ультрафиолетовая спектроскопия
- •7.6. Лазерная спектроскопия
- •7.7. Масс-спектрометрия
- •7.8. Атомно-абсорбционная спектроскопия
- •7.9. Атомно-эмиссионная спектроскопия
- •7.10. Люминесцентный анализ
- •Тема 8. Рентгеновские методы исследования
- •8.1. Рентгеновская спектроскопия
- •8.2. Рентгеновский структурный анализ
- •8.3. Рентгеновский фазовый анализ
- •Тема 9. Хроматография и родственные методы
- •9.1. Понятие, особенности и классификация хроматографии
- •9.2. Газовая хроматография
- •9.3. Жидкостная хроматография
- •9.4. Ионная хроматография
- •9.5. Капиллярный электрофорез
- •Тема 10. Микроскопические методы исследования
- •10.1. Понятие микроскопии
- •10.2. Световая микроскопия
- •10.3. Электронная микроскопия
- •Тема 11. Физические методы исследования
- •11.1. Термический анализ
- •Отклонение стрелок гальванометров
- •11.2. Методы измерения тепловых и термоэлектрических характеристик
- •11.3. Методы измерения электрофизических характеристик проводящих материалов
- •11.4. Методы измерения диэлектрических свойств
- •11.5. Электрические измерения неэлектрических величин
- •11.6. Измерение магнитных свойств материалов
- •11.7. Электрические и магнитные методы контроля состава и свойств материалов. Устройства и методы неразрушающего контроля
- •Тема 12. Электронные датчики химического состава (Химические сенсоры)
- •12.1. Классификация датчиков
- •12.2. Химические датчики (сенсоры)
- •12.3. Биосенсоры
- •12.4. Оптические химические сенсоры
- •12.5. Интеллектуальные сенсорные системы («электронный нос» и «электронный язык»)
- •Список литературы
- •Содержание
7.5. Ультрафиолетовая спектроскопия
Ультрафиолетовое излучение, или УФ-излучение, – не видимое глазом электромагнитное излучение, занимающее спектральную область в пределах = 10–400 нм между видимым и рентгеновским излучением. Существует ближнее (400–200 нм) УФ-излучение и далекое (200–10 нм) УФ-излучение, которое называют вакуумным, так как воздух для него непрозрачен, что обуславливает применение вакуумных спектрометров. Известно также излучение в промежутке между вакуумным и рентгеновским.
Ультрафиолетовая спектроскопия – спектроскопия УФ-области спектра. Спектры веществ в далекой УФ-области являются предметом исследования вакуумной спектроскопии. Для работы в ближней области спектра используют приборы, оптические схемы которых такие же, как у приборов для видимого света. Отличие состоит в замене стеклянных оптических деталей (призм, линз, зеркал), которые сильно поглощают УФ-излучение, на более прозрачные – кварцевые. При измерении интенсивности УФ-излучения в качестве эталонных источников применяют имеющие известное распределение спектральной яркости ленточную вольфрамовую лампу, угольную дугу и синхротронное излучение – излучение электромагнитных волн заряженными частицами, движущимися со скоростями, близкими к скорости света, в магнитом поле, искривляющем их движение. Стандартными приемниками ультафиолетовых лучей являются фотодиоды, фотоумножители и другие приборы, в которых используется способность УФ-излучения вызывать ионизацию и фотоэффект.
Ультрафиолетовая спектроскопия имеет большое значение приизучении астрономических объектов.
7.6. Лазерная спектроскопия
Лазерная спектроскопия – раздел оптической спектроскопии, в основе которого лежит использование лазерного излучения.
В спектральных приборах применяют лазеры с фиксированной или с перестраиваемой частотой в диапазоне от далекой инфракрасной области до вакуумного ультрафиолета. Высокая монохроматичность лазерного излучения дает возможность определять спектральные линии с разрешением 10–2–10–3 см–1. Пространственная когерентность лазерного пучка позволяет фокусировать излучение на площадку размером порядка 100 нм и исследовать малые количества вещества. Благодаря короткой длительности лазерных импульсов можно изучать процессы, протекающие за 10–8–10–13 с. Лазерная спектроскопия может быть реализована на значительных расстояниях (например, в атмосфере).
На основе перестраиваемых лазеров разработаны оригинальные методы спектроскопии.
Внутрирезонаторная лазерная спектроскопия состоит в экспозиции образца между зеркалами резонатора лазера на пути лазерного излучения. Излучение, отражаясь от зеркал резонатора, многократно проходит через образец. Внутрирезонаторная лазерная спектроскопия – один из наиболее чувствительных методов регистрации слабых линий поглощения: коэффициент поглощения составляет 10–8–10–10 см–1, что позволяет обнаружить примеси атомов с концентрацией до 10–4 атомов/см3. Методом внутрирезонаторной лазерной спектроскопии определяют в веществе следовые количества Na, Li, Ba, Sr, V и редкоземельных металлов. Он позволяет наблюдать разрушение структуры комплексных соединений.
Спектроскопию комбинационного рассеяния (рамановскую спектроскопию) применяют для изучения органических и неорганических веществ в любых агрегатных состояниях за исключением черных и глубоко окрашенных образцов, а также соединений, демонстрирующих сильную флуоресценцию в видимой части спектра. По спектрам комбинационного рассеяния идентифицируют вещества, исследуют динамику кристаллической решетки, определяют химические связи и группы в молекулах, изучают изомерию, фазовые переходы в образцах, адсорбцию, обнаруживают микропримеси.
Лазерное излучение может возбуждать на поверхности образцов поверхностные акустические волны, что составило основу оптико-акустической спектроскопии твердого тела. Это неразрушающий метод, позволяющий изучать те же свойства вещества, что и абсорбционная спектроскопия, в любом агрегатном состоянии при Т ~ 4–1000 K. Его применяют для высокочувствительного анализа жидкостей (растворы органических соединений, комплексов металлов) и твердых веществ, например, руд.
Использование лазеров с перестраиваемой частотой привело к развитию спектроскопии резонансного комбинационного рассеяния, которое возникает, когда частота возбуждающего света совпадает с областью частот поглощения вещества. Этот метод позволяет определить низкие концентрации веществ, что особенно важно для биологии и биохимии.