第3章漫反射光譜

1、1漫反射光譜(DRS)2 漫反射光譜是一種不同于一般吸收光譜的在紫外、可見(jiàn)和近紅外區(qū)的光譜，是一種反射光譜，與物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)有關(guān)。 漫反射光譜固體、粉末、顆粒、乳濁液的吸收、反射光譜的測(cè)定；可用于光源的光電特性（光通量、光強(qiáng)、相對(duì)色溫等）以及色差的測(cè)定等等。3 2、漫反射光譜鏡面反射：鏡面反射： 反射角反射角=入射角入射角 光不被吸收！當(dāng)光照射到固體表面時(shí)，發(fā)生反射和散射。4漫漫 反反 射：射： 當(dāng)光束入射至粗糙的表面時(shí)，一部分光在表層各當(dāng)光束入射至粗糙的表面時(shí)，一部分光在表層各顆粒上產(chǎn)生鏡面反射；另一部分光則折射入表層顆粒顆粒上產(chǎn)生鏡面反射；另一部分光則折射入表層顆粒的內(nèi)部，經(jīng)部分吸收后射至

2、內(nèi)部顆粒界面，再發(fā)生反的內(nèi)部，經(jīng)部分吸收后射至內(nèi)部顆粒界面，再發(fā)生反射、折射吸收。如此多次重復(fù)，最后由顆粒表層朝各射、折射吸收。如此多次重復(fù)，最后由顆粒表層朝各個(gè)方向反射出來(lái)，這種輻射稱為個(gè)方向反射出來(lái)，這種輻射稱為漫反射光。漫反射光。5 反射峰通常很弱，同時(shí)，它與吸收峰基本重合，僅反射峰通常很弱，同時(shí)，它與吸收峰基本重合，僅僅使吸收峰稍有減弱而不至于引起明顯的位移。對(duì)固僅使吸收峰稍有減弱而不至于引起明顯的位移。對(duì)固體粉末樣品的體粉末樣品的鏡面反射光及漫反射光同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)鏡面反射光及漫反射光同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)可可得到其漫反射光譜。得到其漫反射光譜。6 實(shí)際測(cè)定的是 R, 不是絕對(duì)反射率 R ，即相對(duì)

3、 一 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品的相對(duì)反射率。 其值依賴于波長(zhǎng) F(R )波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于透射光譜的消光系數(shù) 在一個(gè)稀釋的物種的情況下正比于物種的濃度 （相似于 Lambert-Beer law)。K 為吸收系數(shù)，S 為散射系數(shù)，R 表示無(wú)限厚樣品的反射系數(shù)R 的極限值。F (R ) 稱為減免函數(shù)或KubelkaMunk函數(shù)。KubelkaMunk 方程式（漫反射定律）方程式（漫反射定律）RRSKRF21/)(27 朗伯定律描述入射光和吸收光之間的關(guān)系。朗伯定律描述入射光和吸收光之間的關(guān)系。 KubelkaMunk 方程式描述一束單色光入射到一方程式描述一束單色光入射到一種既能吸收光，又能反射光的物體上的光學(xué)關(guān)系。

4、種既能吸收光，又能反射光的物體上的光學(xué)關(guān)系。RRSKRF21LogLogLog)(Log221222-1SKSKSKRR- 反射率 漫反射光譜的表達(dá)8可以有多種曲線形式表示。橫坐標(biāo)：波數(shù)(cm-1)，波長(zhǎng)（nm)縱坐標(biāo): Log F（R) ， F（R) 對(duì)應(yīng)于吸收單位 （Absorbance), 譜線的峰值為吸 收帶位置。 R 對(duì)應(yīng)于反射率， % reflectance，樣品 反射強(qiáng)度比參比物的反射強(qiáng)度。 %R = (IS/IB)*100 Is 反射光強(qiáng)度，IB 參考樣品的反射強(qiáng)度 叫（背景）91/R 和 Log (1/R) 相當(dāng)于透射光譜測(cè)定中的 吸收率： log (1/R) = log (

5、100/%R) 。 用log (1/R) 單位是因?yàn)槠渑c樣品組分 的濃度間有線性相關(guān)性。1011 R的確定 一般不測(cè)定樣品的絕對(duì)反射率，而是以白色標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為參比（假設(shè)其不吸收光，反射率為1），得到的相對(duì)反射率。 參比物質(zhì)：要求在200 nm 3 微米波長(zhǎng)范圍反射率為100%，常用MgO, BaSO4，MgSO4等，其反射率R 定義為1（大約為0.98-0.99). MgO 機(jī)械性能不如BaSO4, 現(xiàn)在多用BaSO4作標(biāo)準(zhǔn)。 12MgO的光譜13BaSO4的光譜reflects well in range 335 1320 nm14二、測(cè)定方法1. 儀器 紫外-可見(jiàn)-近紅外漫反射光譜儀UV-V

6、is-NIR diffuse reflectance spectroscopy 15 紫外分光光度計(jì)與紫外漫反射的區(qū)別：紫外分光光度計(jì)與紫外漫反射的區(qū)別：后者：采用漫反射的方式（后者：采用漫反射的方式（積分球積分球），所測(cè)樣品為固），所測(cè)樣品為固 體、粉末、乳濁液和懸濁液體、粉末、乳濁液和懸濁液前者：采用透射方式前者：采用透射方式 ，所測(cè)樣品為溶液，所測(cè)樣品為溶液 漫反射光是指從光源發(fā)出的光進(jìn)入樣品內(nèi)部，經(jīng)漫反射光是指從光源發(fā)出的光進(jìn)入樣品內(nèi)部，經(jīng) 過(guò)多次反射、折射、散射及吸收后返回樣品表面的過(guò)多次反射、折射、散射及吸收后返回樣品表面的光光 162.2.漫反射光與積分球漫反射光與積分球 ：Di

7、ffused reflectance and integrating sphere:The characteristics of typical integrating sphere coatingsSample有吸收反射量減少17In Situ Cell & Integrating Sphere18兩種測(cè)量方式：代替法, 比較法入射光入射光入射光入射光檢測(cè)器檢測(cè)器檢測(cè)器檢測(cè)器樣品樣品樣品樣品參比參比代替法比較法檢測(cè)器：光電倍增管（用于紫外-可見(jiàn)光） 硫化鉛 （用于近紅外區(qū)）192. 2. 樣品處理樣品處理 將固體樣品研磨成一定的顆粒度，保證重現(xiàn)性，壓成片狀，干燥。 參比壓成白板。 粉末樣品不用壓片，用專用樣品池測(cè)定。 樣品也可用稀釋劑稀釋測(cè)定，稀釋劑可用MgO，BaSO4，NaCl， SiO2等。20比比誰(shuí)的手比比誰(shuí)的手更白！