扫描电子显微镜场发射扫描电子显微镜样品登记及实验须知

（ 自20##年11月24日起试行 ）

为保证样品观察实验的有序进行，样品登记前请仔细阅读本须知，并在实验登记表上签名并注明“已阅读须知”。

1.  做实验（含形貌观察、背散射、成份分析）前必须了解相应实验仪器及相关理论知识，并清楚知道实验目的。对所测样品的微观形貌特征结构具备相应的知识。建议事先阅读相关资料书籍。

2. 磁性样品、易挥发样品、腐蚀性样品、油性样品、低熔点样品、酥松或松软无法在样品台固定的样品不能实验，请勿登记。如违规登记，实验室老师有权予以取消。

3.  需要使用能谱仪进行微区成份分析的样品表面应平整并且尺寸大小应在1～2微米以上，建议送样前要对样品进行磨抛处理。

4.  实验登记时间为每周三开始登记隔周的实验，额满为止。在登记表的右上角写明登记时的日期和时间。

5.  样品应在实验登记的同时送到实验室，如遇特殊情况，可与实验室老师商定送样的具体时间，并在登记表上签字确认。样品逾期没有送达，则不安排实验，原登记作废。

6.  实验时间由实验室老师统筹安排，将在实验前2至3个工作日电话通知本人。请提前安排好工作，按约定的时间，准时前来进行实验，勿迟到。不按约定时间前来实验的，则取消本次实验，重新登记排队。由此造成的损失由其本人承担。

7.  扫描电子显微镜每个样品形貌观察实验的标准单位时间为1小时，场发射扫描电子显微镜每个样品形貌观察实验的标准单位时间为0.5小时。如出现超时观察则按照标准单位时间累计，不足一个标准单位时间的记为一个标准单位时间。以对样品室开始抽气为计时开始。

8.  试验结果将通过电邮输送，本实验室不对U盘等移动介质输送实验结果。实验结果仅对本次实验所提供的样品有效。

材料学院材料测试中心

20##年11月   

通  告

         场发射环境扫描电子显微镜现安装调试完毕，自    月    日起（每周三上午10：00）开始接受登记二周实验样品登记，额满为止。从    月    日起每周三登记隔周样品，在登记时带好要测试的样品和经费卡。

                                                                     

扫描电子显微镜场发射扫描电子显微镜测试费价格

第二篇：实验一：电镜扫描

贵州师范大学 2007级应用化学 中级仪器分析

中级仪器分析

实验报告

班级：______________________ 2007应用化学

姓名：______________________ 刘远旭

学号：______________________ 070804010032

指导教师：

___________________ 周建威

1

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完成时间：___________________

实验一

实验二

析

实验三

化学与材料科学学院 目 录 枪击残留物的电镜分析 未知Fe浓度溶液的ICP-AES分 X射线衍射（XRD）物相分析 2

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实验四 龙脑的气质谱分析

实验五 丙三醇红外分析

实验一 枪击残留物的电镜分析

一、 仪器简介

1仪器名称：扫描式电子显微镜

3

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2型号：日本JSM-6490LV扫描电子显微镜（配置：英国牛津INCA-350X射线能谱仪）

3扫描电子显微镜——JSM-6490LV型介绍

在当代迅速发展的科学技术中，科学家

需要观察、分析和正确地解释在一个微米（μ

m）或亚微米范围内所发生的现象，电子显

微镜是强有力的仪器，可用它们观察和检测

非均相有机材料、无机材料及在上述微米、

亚微米局部范围内的物质的显微组织、晶体

结构（电子衍射）、化学成分（X射线能谱

仪）进行表征。电子显微镜主要有扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜，都用一束精细聚焦的电子照射需要检测的区域或是需要分析的微体积，该电子束可以是静止的，或者沿着样品表面以一光栅的方式扫描。其差别仅仅在于它们感兴趣的信号不同。

在扫描电镜（SEM）中，人们最感兴趣的信号是二次电子和背散射电子，因为当电子束在样品表面扫描时，这些信号随表面形貌不同而发生变化。二次电子的发射局限于电子束轰击区附近的体积内，因而可获得相当高分辨率的图象。象的三维形态起因于扫描电镜的大景深和二次电子反差的阴影起伏效果。象的三维形态起因于扫描电镜的大景深和二次电子反差的阴影起伏效果。其它的信号在许多情况下也同样有用。在通常称为电子探针的电子探针显微分析仪（EPMA）中，人们最感兴趣的辐射是由于电子轰击而发射的特征X射线，从特征X射线的分析能够得到样品中直径小到几微米区域内的定性和定量成分信息。

4

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样品要求：干燥、固定，若为矿样等二次离子产生少的需要度导电膜。

电子显微镜与光学显微镜的主要区别：电镜分辨率较高，无彩色但立体感强，光学有色彩但为平面结构。

主要成像类别：

SEI图像——二次电子产生，主要对样品的表面信息进行表征。

BES图像——被散射的电子产生，为元素相，周期表中原子序数越大的越亮。

1)、扫描电子显微镜成象原理

扫描电子显微镜是以能量为1-30KV间的电子束，以光栅状扫描方式照射到被分析试样的表面上，利用入射电子和试样表面物质相互作用所产生的二次电子和背散射电子成象，获得试样表面微观组织结构和形貌信息。配置波谱仪和能谱仪，利用所产生的X射线对试样进行定性和定量化学成分分析。

2).成象原理

扫描电镜的成象过程与电视的摄象——显象过程很相似。来自扫描发生器的扫描信号分别送给电子光学系统的扫描线圈和显象管的扫描线圈，让电子束与显象管的阴极射束（实际上也是电子束）做同步扫描，使阴极射束在荧光屏上的照射点（称为象点）与电子束在样品上的照射点（称为物点）按时间顺序一一对应，样品上的物点在电子束作用下所产生的信号被检测器随时检出，经视频放大器放大后控制显象管阴极射束的强度使荧光屏上象点的亮度受试样上物点所产生的信号的大小的调制，从而得到与样品性质有关的图象。这是一种按时间顺序逐点成象的方式。前面提到的电子束与样品相互作用所产生的各种信息都可以作为调制图象的信号。

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3).分辨本领

分辨本领在扫描电子显微镜中定义为：清楚地分辨样品上两个点或两个细节之间的距离的能力。实际上，分辨本领主要取决于电子束照射在样品上的束斑大小。普通钨丝电子枪的分辨本领在6.0-3.5nm之间，而场发射电子枪可达到1.0nm。应该指出：仪器的分辨本领与仪器状态和操作技术有很大关系。上述数值是在最佳状态下，观察特殊样品的二次电子图象时得到的，是仪器的极限。通常使用时都是低于这个值。

4).电子束与样品的相互作用

当电子束轰击样品表面时，

一部分的能量转变成热能，这可

能造成样品的辐照损伤。还有部

分的能量由于电子与样品原子

的相互作用而发射出各种有用

的信息。主要有：

（1）二次电子：入射电子使样品原子激发所产生的电子，它们的能量很低，一般小于50eV。只有10nm左右的深度范围的二次电子才能逸出样品表面而被检测。

（2）背散射电子：一部分入射电子因与样品原子碰撞而改变运动方向，经多次碰撞又由样品表面散射出来，称之为背散射电子，其能量接近入射电子的能量。

（3）特征X射线：样品原子的内层电子被激发后所产生的X射线。

当入射电子束与样品相互作用时，有二种方式可导致产生X射线：

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（A）入射电子与原子核的非弹性散射：这种作用，使运动电子在原子核的库仑势场中失去能量而发射出连续的X射线光谱，这又称为白色辐射或韧致辐射（Bremshrahluny ）。在这种情况下，产生的

X射线光谱的能量可以从零能量一直延伸到

与入射电子束能量相等的X射线。这种连续X

射线光谱，在电子探针中，提高了测量的背底，

降低了探测的灵敏度和分辨率，是我们要尽力

加以消除的一种有害影响。

（B）入射电子与原子的内层电子发生互作用：带有足够能量的入射电子，它能够撞击一个K、L或者M能级上的内层电子，使原子处于激发和电离的状态，原子通过它的外层电子跃迁到内层的空位而回到基态。在这种回复到原来状态的过程中，多余的能量就以X射线光量子的形式释放出来，产生特征X辐射，这是电子探针主要利用的信号方式。

（4）俄歇电子：样品原子的内层电子被激发后所产生的电子。

（5）吸收电子：一部分入射电子在与样品原子碰撞过程中将能量全部释 放给样品，而成为样品中的自由电子，称之为吸收电子。

（6）荧光：样品原子的外层电子被激发后所产生的可见光或红外光。

（7）感生电动势：入射电子照射样品的pn结时产生的电动势（或电流）。

二、实验部分

1.实验目的：通过实验，初步了解扫描电镜的原理结构和操作方法。

2.枪击残留物取样：特质双面胶带取样。

3.操作规程：

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①开机准备

②试样观察

③试样更换

④关闭程序

4.安全规程：

1) VACVUM SYSTEM控制面板的进气阀控制开关VENT，抽真空开关EVAC

都需要按住延迟3秒来执行开启，灯闪亮表示还需要等候，灯直亮表示完成动作已准备好。

2) 仪器必须到达高真空后，方可开启灯丝高压（HV）。

3) 必须在关闭灯丝高压（HV）后方可开去试样室进气阀控制开关，VENT更换

进样。

4) 在样品台五轴调整Stage control操作时，Z轴位移一定要大于8，若样品高

于样品台的距离为Amm，Z轴位移一定要大于（8+A）mm，这一点对于保护物镜极靴非常重要。

5) JSM-6490LV扫描电子显微镜计算机不能使用外来软件和磁盘（包括U盘、

光盘等）。

5.实验步骤

①按照操作规程，开机进行准备。

②放进样品，抽真空，并对谱图进行分析处理，得到谱图分析结果。

③实验结束，关闭程序。

④打印谱图。

6、谱图解析：

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由谱图可知，检测点中含有C O Pb Sb等元素，其中C O可能是外界的污染，则枪击残留物中主要的重金属为Pb Sb。

实验二 未知Fe浓度溶液的ICP-AES分析

一、实验仪器

1、 仪器型号：ICP-AES

2、 仪器介绍：

美国perkinelmer：optima5300V 40.68MHz 1.3KW CCD检测器

组成：循环水 空气压缩机 Ar 主机 数据处理及操作系统

3. 技术条件：40.68MHz 1.3KW CCD检测器

4.性能特点:

① 检测限低（低达10-3－10-4ppm），可同时或顺序测定多元素（数十种），快速定性、半定量，应用范围广。

② 线性分析范围宽。ICP光源是一种光薄的光源，自吸现象小，所以ICP-AES法校正曲线的线性范围可以达到5～6个数量级，即可以同时测定0.00n%～n0%的含量。

③ 干扰效应小 (背景干扰小，性噪比高）。具有较高的蒸发、原子化和激发能力，且系无电极放电，无电极沾污。

④ 准确度高具，稳定性好，精密度高。有溶液进样分析方法的稳定性和测量精度，其分析精度可与湿式化学法相比。

⑤ 灵敏度高。

5.进样技术

:

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ICP-AES法可以对固、液、气态样品直接进行分析

6. 主要工作参数

coupled 二、工作原理 ICP（inductive

piasma emission spectrometer）电感耦合等离子体发射光谱仪。ICP-AES就是利用不同元素原子中的中外层电子在激发态想基态跃迁时所发出光谱线那个测定的。ICP只是使式样离解为气态原子和使之达到激发态的一种方式。

三、实用范围

大部分金属元素及少量非金属元素的分析：植物样品、组织样品、环境样品、金属材料、化学试剂等。

四 实验流程

1、分析方法

先将样品处理为液体再进样：1、酸消解（硝酸-高氯酸、硝酸-高氯酸-硫酸、硝酸-高氯酸-硫酸-盐酸、硝酸-高氯酸-盐酸-氢氟酸）；2、高温灰化；3、微波消解；4、碱融

2、测量顺序

1、打开循环水、空气压缩机、Ar、开机、打开程序、预热准备

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2、编辑方法：选择元素及其波长、设置各元素的浓度及单位、设置样品结果表示单位

3、设置分析结果保存文件打开等离子体火焰（点火）

4、分析标准溶液及调整积分波长

5、分析标准空白、标准溶液（浓度从低到高）、试剂空白、样品溶液

6、清洗管路，关上等离子体火焰

7、打印结果：选择元素及其波长、选择样品、选择打印模板

8、退出程序、关机、关气、循环水、空气压缩机

六、结果计算分析

1. Fe标准曲线绘制（见图1）

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图1 Fe标准曲线

2. 未知Fe浓度的计算

一定条件下，元素浓度与发射光谱强度成正比，符合朗伯比尔定律：I=KC M=c*v*f/m mg/kg

CFe=14.72022mg/L

0.05L?0.9618g=306.097mg/g=3.06?105mg/Kg

七、ICP光源主要优点

1、检出限低:许多元素可达到PPb的检出限

2、测量的动态范围宽：5-6个数量级

3、准确度好

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4、基体效应小：ICP是一种具有6000-7000K的高温激发光源，样品又经过化学处理，分析用的标准系列很易于配制成与样品溶液在酸度、机体成分、总盐度等各种性质十分相似的溶液。同时，光源能量密度高，特殊的激发环境，使ICP光源具有基体效应小的突出优点。

5、精密度高：RSD—0.5%

6、曝光时间短：一般只需10-30秒

7、电感耦合等离子体发射光谱分析所具有的多元素同时分析的特点与其他分析方法逐个元素单独测定相比，效率更高。

实验三 X射线衍射（XRD）物相分析

X射线衍射仪简介：

1、仪器型号：X’Pert MPD Pro x射线衍射仪。

2、X’Pert MPD Pro x射线衍射仪简介：

该仪器由荷兰帕纳科公司生产，为当前世界最先进的x射线衍射仪，拥有多项优势： 第一，该仪器安全可靠。操作时，只有把仪器舱门完全关闭、仪器自动加锁的情况下，X光管才能发射X射线，5-10mm厚钢板和铅化玻璃仪器外壳将X射线完全屏蔽，对人体不产生任何伤害。

第二，先进的设计理念。该载样台设计为水平的固定载样台，样品测试时，采取发射源和X射线接受器同时旋转，避免了传统X射线衍射仪因样台旋转而引起的样品散落难题。

第三，高精度、高性能。衍射角精密度高、重现性小；衍射峰的准确度/线性度＜0.04；超纯探测器最大计数率是普通探测器的100倍。

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3、仪器主要技术指标

①铜靶 ②功率：16kW ③额定管压-管流：40kv-40mA ④扫描范围：0.5°-180°⑤记数管：闪烁（S.C）⑥扫描方式：步进扫描或连续扫描 ⑦衍射角精密度和重现性＜0.002 ⑧衍射峰的准确度/线性度＜0.04⑨超纯探测器计数率＞130×106cps ⑩小角散射单色光＜0.01?

X射线衍射仪基本组成：

X射线衍射仪主要包括：X射线发

生器、衍射测角仪、辐射探测器、

测量电路、控制操作与数据处理计

算机系统，其结构图

衍射仪的工作原理：

测角仪的组成：

① 试样台与试样台转动与控制部

件

②辐射探测器与探测器转动部件

③控制电机部件

④ 控制软件

测角仪的工作原理：

①试样台位于测角仪的中心，试样台的中心轴ON 与测角仪的中心轴（垂直向上）O 垂直

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② 试样台既可以绕测角仪中心轴转动，又可以绕自身的中心轴转动

③ 试样台上的试样表面与测角仪中心轴严格地重合

④ 入射线从X 射线管焦点F 发出，经入射光阑系统S1 和H 投射到试样表面生产衍射，

衍射线经接收光阑系统M 、S2 、G 进入计数器D

⑤ X 射线管焦点F 与接收光 阑G 位于同一圆周上，把这个圆周称为测角仪（或衍射仪）

圆 。

⑥ 测角仪圆所在平面称为测角仪平面

⑦ 试样台和计数器分别固定在两个同轴的圆盘上，由两个步进电机驱动 。

⑧ 在衍射测量时，试样绕测角仪中心轴转动，不断地改变入射线与试样表面的夹角2θ ，

计数器沿测角仪圆转动，接收各衍射角2θ 所对应的衍射强度 。

⑨ θ 和2θ 角 可以根据需要单独驱动或自动匹配连动 。

⑩ θ 和 2θ 角 一般以1 ：2 的角速度联合驱动 。

测角仪的扫描范围：正向2θ 可达145～165 °，负向可达-45° ，2θ 角测量的绝对精度为0.02° ，重复精度为0.001°。

试样表面：

① 按聚焦条件的要求，试样表面应永远保持与聚焦圆有相同的曲面 ，但是，由于聚焦圆

曲率半径在测量过程中不断变化，而试样表面却无法实现这一点。因此，只能作近似处理，采用平板试样 ，使试样表面始终与聚焦圆相切 ，即聚焦圆圆心永远位于试样表面的法线上

② 为了使计数器永远处于试样表面（即与试样表面平等的HKL 衍射面）的衍射方向，必

须让试样表面与计数器同时绕测角仪中心轴同一方向转动，并保持1：2 的角速度关系 ③ 即当试样表面与入射线成θ 角时，计数器正好处于2θ 角的方位

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④ 粉末多晶体衍射仪所探测的始终是与试样表面平行的那些衍射面

晶体单色器：

①作用：消除衍射花样的背底和Kβ散射

②晶体单色器的原理

a.在衍射线光路上安装弯曲晶体单色器

b.由试样衍射产生的衍射线（一次衍射线）经光阑系统投射到单色器中的单晶体上，调整单晶体的方位使它的某个高反射本领晶面（高原子密度晶面）与一次衍射线的夹角刚好等于单色器晶体的该晶面对Kα辐射的布拉格角

c.由单晶体衍射后发出的二次衍射线就是纯净的与试样衍射线对应的Kα衍射线

③晶体单色器的作用

a.由于可以选择单晶的晶面正好对准Kα的衍射，因此，可以消除Kβ的辐射，也能消除由连续X射线和荧光X射线产生的背底

b.使用石墨弯曲晶体单色器不能消除的Kα2辐射，所以经弯曲晶体单色器聚焦的二次衍射线，由计数器检测后给出的是的Kα双线衍射峰

.石墨晶体单色器：

a.选用石墨单晶体的0002作为反射面

b.使用石墨弯曲晶体单色器，对Cu Kα辐射而言，其衍射强度与不用单色器时相比大约降低36%。相当于用滤波片降低的强度

c.在Cu Kα辐射上使用石墨单色器测铁试样，可使背底降到10cps（每秒计数），得到满意的效果。

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计数测量方法：

XRD扫描的主要计数测量方法有连续扫描和步扫描。

①连续扫描的其优点如下：

a.扫描速度快，工作效率高。当需要对衍射花样进行全扫描测量时，一般选用连续扫描测量方法。

b.连续扫描的测量精度受扫描速度和时间常数的影响，因此，在测量前要合理地选定这两个参数。

② 步进扫描的特点

a.步进扫描每步停留的测量时间较长，测量的总脉冲数较大，从而可减小脉冲统计波动的影响

b.步进扫描不使用计数率计，没有滞后效应。所以，它的测量精度是很高的，能给出精确的衍射峰位、衍射线形、积分强度和积分宽度等衍射信息，适合作各种定量分析

c.步进扫描的精度取决于步进宽度和步进时间，所以在测量前要根据实际需要选定合适的步进宽度和步进时间

③ 测量参数的选择

测量参数的选定直接影响着衍射信息的质量和测量结果。应根据需要作适当的选择,所需测量参数包括：狭缝宽度、扫描速度、时间常数、步进宽度、步进时间。

样品台（铜靶）：

① 高温样品台：可升至1600K，可检测不同温度下胡材料的结构（结晶态及形态）。 ② 普通样品台：用玻璃片做载玻片，因玻璃为非晶态，样品的颗粒及平整度均对其结

果有影响。

③ 微曲样品台：通过放大镜调节样品胡位置。

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④ 多功能样品台：其高度可以调整，对表面光滑胡样品，可以直接检测。

样品制备：

⑤ 粒度要求

a.一般要求通过360目（38μm）筛选。有些样品要求更细，如石英粉末的颗粒大小至少小于5μm

b.晶粒尺寸小于1000埃时，衍射仪就可察觉衍射线的宽化。所以，要测量到良好的衍射线，晶粒亦不宜过细，对于粉末衍射仪，适宜的晶粒大小应在0.1～10μm的数量级范围内

⑥ 样品制作方法

最常用的方法是研磨和过筛，当样品手摸无颗粒感，持续的在研钵中研磨粉末（颗粒大小约在1-10um数量级，粉末过200-325目的筛子即符合要求）。块状而且是由高度无序取向的微晶颗粒组成的样品，如岩石、金属需加工出一个18×12mm2 平面。压片时一般不加粘结剂，所以压力以粉末样品压平为限，因为加工时会引起择优取向，当粉末较少时，可在玻璃片上抹一层凡士林，再均匀将粉末洒上。

操作要求

X,pert MPD PRO 操作规程

一、本仪器胡操作者必须熟悉仪器的全部操作规程，通过操作考试合格后才能正式上机操作。

二、做好样品的准备工作，做好开机前相关准备工作。

三、开机操作

1、开启室内空调

2、开启水冷系统

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3、开启不间断电源

4、打开仪器主机电源，关好仪器门。

5、打开电脑、连接仪器，启动主机按钮，将HT钥匙转动90°（水平位置）。

6、打开工作站，选择当前需用的样品台。

四、关机操作：

1、通过工作站软件将高压降至15KV,5mA（先降电流，后降电压），断开主机连接。

2、关闭高压，将HT钥匙转动90°。

3、30s后按下STANDBY按钮，关闭主机。

4、关闭不间断电源。

5、关闭循环冷水机。

6、关闭室内空调

7、填好相关使用登记表

适用范围

主要应用于地质、石油、矿产、材料、化学、钢铁、建材、医疗、国防等

实验部分

一、 实验目的

1、 概括了解X射线衍射器的结构及使用。

2、 练习用PDF-2数据对多相进行相分析。

二、 实验步骤

⒈开机

①打开电源，开启备用电池，同时开启UPS

②打开空调调整温度在22-25℃

③合上配电箱冷却水系统空气开关，将冷却水主机电源开关打到“ON。”

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④合上配电箱内仪器电源空气开关。

⑤关好仪器门，将仪器上的高压锁开关顺时针向转动90?。

⑥按下仪器面板上的“Power on”按钮启动仪器（高压显示15KV，5mA，顶灯亮）。 按下仪器面板上的“Light”按钮可以开启仪器内照明灯。

⒉打开电脑，点击X'pert Data Collector连接仪器，启动主机按钮，打开工作站，选择当前样品台。

(⒊设置电压和电流,先升电压至40kv,后升电流至20mA（注意：在升降电压或电流时都必须5个单位五个单位的升降）

⒋测试参数设置，Start angle ( ?)：5°

End angle ( ?)：90°

Step size (?/步)：0.016

⒌制样

衍射仪一般采用块状平面试样，它可以是整块的多晶体，也可用粉末压制。但是无论是何种样品，都必须保证制好的样表面光滑。如果是固体样品，就从大块中切割出合适的大小，再将其表面磨平。而粉末样品则要求其粒度过200-~325目筛子。可根据粉末样品的数量可压在深框或浅框内。

⒍开始测试

①放置被测样品: 有效测试区域为距样品台垂直面5 – 12 mm范围内。同时保证试样表面落在测角仪轴心上(即保证试样表面与测角仪试样架下表面处于同一水平面上) 。 ②关好仪器门: 可听到门开关的嘀嗒声，门关好的标志为仪器面板上“Shutter Open”下三个小亮点熄灭。

③选“Measure”菜单中“Program。” 在弹出的窗口中选择设置实验参数时选择的程序后 20

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点“OK。”

④在下一个弹出窗口中，点目录按钮（图形按钮）建立或选择自己的目录，并设置（保存在磁盘上的）文件名后，点“Save。”

⑤点“OK”开始测试，可以听到仪器门加锁的声音；仪器内两动臂开始动作；仪器面板上“Shutter Open”下显示“1”；仪器内左侧动臂X光管管座上黄灯亮；仪器面板上2θ、θ数值随测试的进行而变化。

⑥测试完成，仪器面板上“Shutter Open”下显示的“1”熄灭；仪器内左侧动臂X光管管座上黄灯熄灭；可以听到仪器门开锁的声音；仪器内两动臂下落至起始位置；仪器面板上2θ、θ数值回到12.000和6.000。

⑦测试完成，测试过程中如需中止，可以点工具栏的“STOP”按钮。并对弹出的提示点“OK。”

⑧对衍射谱图进行分析，并且将所得谱图与标准谱图进行对照，找出所测试分析的样品为何种物质。将分析所得的谱图输出打印。

⑨关闭仪器。关机操作：a、通过工作站软件将高压降至15kv，5mA。断开主机连接。b、关闭高压，将HT的钥匙转动90°。c、30s后按下STANDBY按钮，关闭主机。d、关闭不间断电源。e、关闭循环冷却水机。f、关闭室内空调，填写仪器使用记录表。

实验四：龙脑的气质谱分析

一、实验仪器

仪器名称：岛津GC-MS 型号：GCMS-QP2010

岛津公司气质联用仪GCMS-QP2010 Plus介绍

气质联用仪作为高端的检测手段，担负着化合物的定性和定量的工作，现已经成为实验室最重要的日常检测工具。

岛津公司气质联用仪GCMS-QP2010 Plus性能

如下：

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1． 真空系统

是质谱最重要的部分，直接影响仪器的灵敏度和可靠性，岛津公司采用顶配置的TMP200/200型、总抽真空能力＞360L/sec差动排气结构的涡轮分子泵系统作为仪器的标准配置，用30米长的色谱柱进行测试，其灵敏度指标也高达S/N>185，高灵敏度使浓缩处理等前处理简化并提高了定量分析的可靠性。

2．气相色谱

气相色谱的流动向为惰性气体，气-固色谱法中以表面积大且具有一定活性的吸附剂作为固定相。当多组分的混合样品进入色谱柱后，由于吸附剂对每个组分的吸附力不同，各组分在色谱柱中的运行速度也就不同。吸附力弱的组分容易被解吸下来，最先离开色谱柱进入检测器，而吸附力最强的组分最后离开色谱柱。如此，各组分得以在色谱柱中彼此分离，顺序进入检测器中被检测、记录下来。其结构图如上图所示，气相色谱是一个分析速度快和分

离效率高的分离分析方法，但是其定性能力较差。3． 离子源：离子源

是质谱的重要组成部分，离子源被污染直接影响数据的准确性和灵敏

度，根据样品分析的条件，需要经常清洗。岛津公司离子源为前开式设

计，比起安捷伦老式的侧开式设计，可从仪器前面对离子源简单拆装，

维护简便，特别适用于象RoHS、残留农药分析等要求仪器抗污染性强

的分析领域。另外，EI（电子轰击电离源，仪器标配）、CI（正化学源，选配）、NCI（负化学源，选配）形式都采用2个灯丝方式，仪器可自动切换灯丝，连续获得分析数据。

4. 质量分析器：岛津公司采用了全金属钼四级杆，并在主四极杆前面设计了可旋转的预四极杆（岛津专利），大大提高了抗污染能力，并使质量数范围达到了m/z1.5到m/z1090的宽量程，扫描速度达到最大10，000amu/sec，能从容进行高速GCMS的数据采集。金属钼四极杆是较为经典的四极杆, 可得到经典的质谱图,

匹配度高。而且四根通透的四极杆，再加 22

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上预四极杆，可大大降低噪音和污染。在去除污染时，可清洗，可打磨，去污染效果好。质谱分析法是通过对被测样品离子的质荷比的测定来进行分析的一种分析方法。被分析的样品首先要离子化，然后利用不同离子在电场或磁场的运动行为的不同，把离子按质荷比（m/z）分开而得到质谱，通过样品的质谱和相关信息，可以得到样品的定性定量结果。其结构如图

所示：

质谱分析具有灵敏度高，定性能力强的特点，

但是对进样的要求很高，要求是进样要纯。

5. 在软件设计方面，GCMSsolution Ver.2.5

配备Automatic Adjustment of Retention Time（保留时间调整功能，以下称AART）功能，保留时间范围内多达24点校正，一次进样不改变分析条件即可准确快捷完成保留时间的校准工作，大大减少了多成分同时分析时化合物表的校正时间，通过与GCMS-QP2010 Plus组合使用 ，可进一步提高分析效率，对分析数据的准确性和操作的便捷性起到至关重要的作用。

二、注射器10?L，一次进量（1-2）?L

三、与液质相比，都能定性及其定量，气质要求样品能气化且价钱昂贵，液质能分离检测自

然界70%-80%的化合物。

四、实验原理：注射器进样（1?L龙脑，排气泡）→离子源分离（将各基团分离）→质量分

析器→检测器→碎片离子峰等渐出→出峰记录

五、工作条件：

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六、初次进样，出两尖峰原因：样品浓度过高，其中杂质峰干扰也随之出峰。

七、操作规程：

1) 检查仪器状态

2) 设置实验方法：

① 点FimGC图标，编辑色谱方法

② 点GCMS图标，编辑质谱方法

③ 保存实验方法

3) 输入实验信息

4) 选择与采峰

5) 数据处理：

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① 谱图缩放

② 标明各色谱峰的扫描号（或保留时间）

③ 差减质谱图

④ 显示目标化合物的质量色谱图和质谱图

⑤ 质谱图检索

6) 打印

实验五 丙三醇红外分析

一、 仪器简介

1、仪器型号：德国BRUKER TENSOR27

2、仪器介绍： TENSOR 27新一代付立叶红外光谱仪技术

特点

TENSOR 27 是BRUKER 公司设计的新一代研究级红外

光谱仪，它性能优越、易学易用。谱仪与计算机间的控制

及数据通讯通过以太网卡完成，完全适应未来网络化的发展趋势。实时的在线监测、诊断系统是优越性能的可靠保证。TENSOR 27 是实验室研究及常规应用分析的得力工具。较同类仪器它有以下特点：

①优异的灵敏度和信噪比

②极强的稳定性

③独具特色的网络化设计

④符合GLP 和21CFR PART11 标准⑤优良

的

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密封及防潮性能

⑥强大的联机能力⑦全智能化的主机

3、参数指标：

①分辨率：1~0.4cm-1。

②光谱范围：标准8000-350 cm-1,中/近红外11000-350 cm-1，中/远红外6000-200 cm-1，，升级至15500-50 cm-1。

信噪比4000：1（p/p值）（测试条件：DLaTGS检测器、4 cm-1分辨率、一分钟背景及样品扫描时间、2100-220 cm-1）。

③波数精度：0.01 cm-1/2000 cm-1。

④吸收精度：0.01%T。

⑤干涉仪：ROCKSOLIDTM干涉仪。

⑥检测器：采用DigiTectTM专利技术。

⑦A/D转换：24位、高速Delta SigmaTM型A/D转换器。

⑧检测器、光源补偿：数字补偿。

⑨快速傅里叶变换：继承快速傅里叶变换，保证干涉仪每次扫描时得到一张光谱图。

二、实验原理：

分子的每一运动状态都具有一定能量，它们分别是：转动能、电子的运动能、组成分子的原子振动能和平动能。当红外辐射与物质分子有选择性地相互作用时，分子就吸收或发射一定频率的红外辐射。振动能级的吸收或发射对应于中红外、近红外波段；转动能级的吸收和发射在远红外波段；红外光谱仪就是记录这种吸收或发射电磁波的仪器，得到的是 26

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以等间隔波数为横坐标、吸光度或透过度为纵坐标表示的谱图即红外光谱图。不同物质对红外辐射的吸收不同，其红外光谱图也不相同；吸收光谱的谱带强度服从朗伯－比尔定律，这些便是红外光谱进行定性定量及物质结构分析的理论根据。发射光谱是以样品为红外辐射源，来测量样品的红外发射光谱。发射强度取决于发射温度和物质结构。物质的发射谱带同样也是吸收谱带。利用物质吸收或发射红外光谱原理，可以对物质进行定性定量及结构分析。

三、仪器组成

从红外光源发出的红外光，经迈克尔逊干涉仪干涉调频后入射至样品，透过(或反射)后到达检测器，透过光包含了样品对每一频率的吸收信息，将检测器检测到的光强(干涉图)信号输入计算机进行傅里叶变换处理，结果以红外光谱图的形式输出，并由计算机通过接口对仪器(光学台)实施控制。主要包括以下几个部分：光源室、干涉仪、样品室、检测器、数据处理系统。其中检测器主要有热释电型检测器、光电导型和光伏型、电阻式检测器、光声检测器几种。

四、实验流程

不同样品的压片方法：

固体样品：压片法、石蜡糊法、溶剂法、薄膜法、全反射光谱测定法、漫反射法。 液体样品：溶液法、液膜法。

气体样品：用气体吸收池

实验步骤：

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①压片 取适量干燥的处理过的KBr,压成薄片。

②打开仪器开关，听到“嘀嘀”声后启动计算机

③双击桌面的“OPUS”图标进入光谱测量窗口，进行样品的光谱测量

④设置测量参数，点击“Measure Parameters”

⑤将制好的KBr片放好，进行背景的测量，点击“Background Measurement”测量背景，保存。

⑥在片上涂上适量的丙三醇，点击“Measurement”进行样品的光谱扫描，得到样品光谱图，保存分析。

⑦点击“Spectra Analysis”进行光谱分析

⑧测试完毕后，退出“OPUS”光谱窗口，退出计算机系统

⑨关闭红外光谱仪和计算机电源

五．1 定性分析

红外光谱对化合物的定性分析具有鲜明的特征性。化合物分子结构不同，因而其吸收谱带的数目、频率、形状和强度也不同。即便是同一种物质，也会由于聚集态(气、液、固态及相结构)的变化谱图特征而产生变化。所以可根据这些谱图特征对未知物进行定性分析。由于化合物的同一官能团在中红外区往往出现多个吸收谱带，故从谱带的吸收来反证官能团的存在与否是十分可靠的。反之又可以通过官能团的特征吸收来分析这些官能团间的连结方式，组成化合物的原子、分子间的环境状态，推断其分子结构和聚集态结构。其谱图分析有：官能团推断法、谱图检索法两种。

2 定量分析

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以朗伯—比尔定律是用红外光谱进行定量分析的理论基础。它表达为 A＝εbc。单组分分析时：由朗伯—比尔定律直接计算得到，即c＝A/εb。 多组分分析时：

实验部分多组分体系中每一组分都服从比尔定律的情况下，混合物的吸光度符合吸光度加和原理，对n个纯组分来说，单波数的吸光度为：

A＝ε1bc1＋ε2bc2＋…＋εnbcn。

定量分析的计算方法有：工作曲线法、比例法、内标法、差谱法。

3、操作的注意事项：

① 为了得到稳定数据，最好在开机15分钟以后在进行测量

② 湿气会影响红外光谱仪的使用寿命，要特别注意保存实验室的温度指标 （小于60%）

③ 光学台不要受震动、取样、放样时，样的盖应轻开轻闭

④ 眼睛不要注视氦氖激光，以防受伤害

⑤ 仪器的测定参数不得随意改变

⑥ 使用的红外样品制备组件立即要以甲醇或乙醇洗干净，各组件以后归还 原位

⑦ 不要做与红外无关的操作，不得自带软盘进行拷贝

⑧ 红外窗片不能用水清洗

⑨ 测低熔点易挥发性样品时使用两片

4、谱图分析

实验谱图如图所示：

波数（cm-1） 官能团的类型

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3388.72 -OH

1047.94/1087.33 CH3CH2-

2976.60 C-C

终上分析可知：解谱结果为C3H8O3 名称：丙三醇 英文名称： glycerol

中文名称2： 甘油 英文别名：Glycerine,1,2,3-Propanetriol, Trihydroxypropane. CAS No.： 56-81-5 分子式： C3H8O3 分子量： 92.09

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