入网仪器的功能与主要应用范围.docx

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入网仪器的功能与主要应用范围

入网仪器的功能与主要应用范围

01电子光学仪器

0110透射电镜

分为钨灯丝和场发射电子枪两种，后者为高分辨率型。

具有极高的分辨率（原子级）和放大倍数（百万倍）的特点。

可观察和记录试样的超微结构，微粒的形状和大小，试样可为材料（金属，陶瓷，半导体材料，无机材料，高分子材料等）和生物样品（动植物组织，细胞，细菌，病毒等）。

样品的状态可以是固态（小块，片状，粉末）或悬浊液，但样品制备较复杂。

配微衍射装置可得电子衍射花样图像，可鉴定物相，测定晶体对称性，薄晶微区点阵参数和薄晶厚度，提供晶体结构的三维信息。

配EDX（X射线能谱仪）附件可进行微区成分分析（B5~U92）。

0120扫描电镜

分为钨灯丝和场发射电子枪两种，后者为高分辨率型。

具有很高的分辨率（可达1nm）和放大倍数（可达几十万倍），焦深长，样品制备方便等特点。

图像有二次电子和背散射电子图像

二次电子图像可观察和记录试样微观形貌和结构（微粒的形状和大小，晶界，空隙及其相互关系），金属材料的断裂性质，集成电路的缺损﹑腐蚀或掺杂等。

试样可为材料（金属，陶瓷，矿石，半导体材料，集成电路，无机材料，高分子材料等）和生物样品（动植物组织，细胞，细菌，病毒等）。

样品的状态可以是固态（小块，片状，粉末）或悬浊液。

背散射电子图像还可以得到成分不同引起的衬度反差图像，但分辨率比二次电子图像稍差。

配EDX（X射线能谱仪）附件可进行表面微区（深度约1～5µm，体积约几个立方微米）成分分析（B5~U92）

0130电子探针

电子探针一般为X射线波谱型，以进行试样表面微区（深度约1～5µm，体积约几个立方微米）的成分分析（B5~U92）为主，有点，线（分布），面（分布）分析功能，可测定某一微区的元素成分（定性分析）和元素的含量（定量分析），也可测定某元素在样品表面某条线上的浓度变化及测定某元素在样品表面一定面积内的浓度变化。

同时，也可观察试样的微观形貌。

试样可为材料（金属，陶瓷，矿石，半导体材料，集成电路，无机材料，高分子材料等）和生物样品。

样品的状态可以是固态（小块，片状，粉末）或悬浊液。

具有无损，快速检测的特点。

0140电子能谱仪

一种表面分析技术。

一般具有XPS（X射线光电子能谱）和AES（俄歇电子能谱）功能。

XPS，AES主要应用于获取材料试样表面（深度在10nm以内，AES＜3nm,XPS＜10nm）的元素组成（除H，He外的所有元素，特别适合于轻元素），化学态（特别是XPS可通过结合能的位移得到元素价态的信息）和化合物分子结构等方面的信息。

配氩离子溅射枪可进行深度剖析，得到沿深度分布的元素组成和价态变化的信息。

目前新型的XPS，AES仪具有微区分析和成像功能，不但可得到表面某微区的元素组成，价态，而且可得到表面某微区的元素分布图。

适用于表面分析，多相催化，吸附，腐蚀与污染，氧化或还原，摩擦等研究。

试样可为材料（金属，陶瓷，矿石，半导体材料，无机材料，高分子材料等）。

样品的状态是固态（小块，片状，粉末），AES的样品必须导电。

可配UPS（紫外光电子能谱）功能。

UPS主要应用于分子（气相）体系，利用UP谱识别不同的分子组成，进行价电子结构和化学键的研究等。

02离子光学仪器

质谱仪

质谱仪是将物质粒子转换成离子并通过适当的电场、磁场将它们按空间位置、时间先后、飞行轨道稳定与否实现质荷比分离，并检测强度后进行物质成份分析的仪器。

质谱仪主要由进样系统、真空系统、电学系统、检测系统和数据处理分析系统组成。

质谱仪一般分为有机质谱仪、无机质谱仪和同位素质谱仪等。

0210有机质谱仪

有机质谱仪基本工作原理：

以电子轰击或其他的方式使被测物质离子化，形成各种质荷比（m/e）的离子，然后利用电磁学原理使离子按不同的质荷比分离并测量各种离子的强度，从而确定被测物质的分子量和结构。

  有机质谱仪主要用于有机化合物的结构鉴定，它能提供化合物的分子量、元素组成以及官能团等结构信息。

分为四极杆质谱仪、离子阱质谱仪、飞行时间质谱仪和磁质谱仪等。

有机质谱仪的发展很重要的方面是与各种联用仪（气相色谱、液相色谱、热分析等）的使用。

它的基本工作原理是：

利用一种具有分离技术的仪器，作为质谱仪的"进样器"，将有机混合物分离成纯组分进入质谱仪，充分发挥质谱仪的分析特长，为每个组分提供分子量和分子结构信息。

可广泛用于有机化学、生物学、地球化学、核工业、材料科学、环境科学、医学卫生、食品化学、石油化工等领域以及空间技术和公安工作等特种分析方面。

0220无机质谱仪

无机质谱仪与有机质谱仪工作原理不同的是物质离子化的方式不一样，无机质谱仪是以电感耦合高频放电（ICP）或其他的方式使被测物质离子化。

无机质谱仪主要用于无机元素微量分析和同位素分析等方面。

分为火花源质谱仪、离子探针质谱仪、激光探针质谱仪、辉光放电质谱仪、电感耦合等离子体质谱仪。

火花源质谱仪不仅可以进行固体样品的整体分析，而且可以进行表面和逐层分析甚至液体分析；激光探针质谱仪可进行表面和纵深分析；辉光放电质谱仪分辨率高，可进行高灵敏度，高精度分析，适用范围包括元素周期表中绝大多数元素，分析速度快，便于进行固体分析；电感耦合等离子体质谱，谱线简单易认，灵敏度与测量精度很高。

质谱分析法的特点是测试速度快，结果精确。

广泛用于地质学、矿物学、地球化学、核工业、材料科学、环境科学、医学卫生、食品化学、石油化工等领域以及空间技术和公安工作等特种分析方面。

0230同位素质谱仪

同位素质谱分析法的特点是测试速度快，结果精确，样品用量少（微克量级）。

能精确测定元素的同位素比值。

广泛用于核科学，地质年代测定，同位素稀释质谱分析，同位素示踪分析。

0240离子探针

离子探针是用聚焦的一次离子束作为微探针轰击样品表面，测射出原子及分子的二次离子，在磁场中按质荷比（m/e）分开，可获得材料微区质谱图谱及离子图像，再通过分析计算求得元素的定性和定量信息。

测试前对不同种类的样品须作不同制备，离子探针兼有电子探针、火花型质谱仪的特点。

可以探测电子探针显微分析方法检测极限以下的微量元素，研究其局部分布和偏析。

可以作为同位素分析。

可以分析极薄表面层和表面吸附物，表面分析时可以进行纵向的浓度分析。

成像离子探针适用于许多不同类型的样品分析，包括金属样品、半导体器件、非导体样品，如高聚物和玻璃产品等。

广泛应用于金属、半导体、催化剂、表面、薄膜等领域中以及环保科学、空间科学和生物化学等研究部门。

03X射线仪器

0310X射线衍射仪

主要进行晶体结构的分析，可分为X射线多晶衍射仪和X射线单晶衍射仪。

1、X射线多晶衍射仪

主要分为X射线广角衍射仪（WADX）和X射线小角散射仪（SASX）。

X射线广角衍射仪主要应用于多晶体材料（金属与合金、矿物与土壤、陶瓷与建筑材料、有机与无机材料、药物与聚合物等）的晶体结构分析，可进行晶态物相（元素组成的分子态）定性分析和定量分析，药品的晶型鉴定，晶粒大小和点阵畸变的测定，结晶度的测定，点阵参数的精密测定，宏观残余应力的测定，织构的测定，薄膜测定，介孔材料的孔结构（晶型和大小）测定等。

试样可为材料（金属，陶瓷，矿石，粘土，无机材料，高分子材料等），样品的状态可以是固态（小块，片状，粉末），浆状体或悬浊液。

具有无损，快速检测的特点。

X射线小角散射仪主要应用于微纳米材料的颗粒尺寸大小和分布及孔大小的测定，是研究高分子材料结构的一种重要工具，样品的状态可以是固态（片状，粉末）或乳浊液，悬浊液。

2、X射线单晶衍射仪

主要测定单晶体的晶体结构及分子结构。

测量各种小分子有机物、金属有机化合物、天然生物物质（某些蛋白质，核酸类的大分子化合物）、无机物、矿物和材料晶体物质等单晶体的晶胞参数，晶系，空间群，晶胞中原子的三维分布，成键和非键原子间的距离和角度，价电子云分布，原子的热运动振幅，分子的构型和构象，绝对构型等。

样品必须是单晶体。

0320X荧光光谱仪

主要为波长色散型（波谱仪），也有能量色散型（能谱仪），但分辨率和精度稍差。

主要应用于测量各种材料（金属与合金、矿物与土壤、陶瓷与建筑材料、有机与无机材料、药物与聚合物等）中的元素成分（定性分析）和元素含量（定量分析），可分析B5～U92之间的所有元素，其中对非金属元素Si、P、As、S、Se、Te、F、Cl、Br和I的测定特别有效。

分析元素的质量分数范围为几个µg/g~100%。

样品的状态可以是固态（小块，片状，粉末）或液态。

具有无损，快速检测的特点。

0330X射线能谱仪（EDX）

主要应用于测量各种材料（金属与合金、矿物与土壤、陶瓷与建筑材料、有机与无机材料、药物与聚合物等）表面微区的元素成分（定性分析）和元素含量（定量分析），可分析B5～U92之间的所有元素。

一般作为扫描电镜或透射电镜的附件应用，可测定某一微区元素成分（定性分析）和元素的含量（定量分析），也可测定某元素在样品表面某条线上的浓度变化及测定某元素在样品表面一定面积内的浓度变化。

试样可为材料（金属、陶瓷、矿物、半导体材料、集成电路、无机材料、高分子材料等）。

样品的状态可以是固态（小块，片状，粉末）或悬浊液。

具有无损，快速检测的特点。

04光谱仪器

0410红外分光光度计

分为色散型和傅立叶变换型。

主要用于分子结构的基础研究和非水化合物的定性鉴定，其中，分子结构的基础研究主要应用红外光谱，可以测定分子的键长、键角，以此推断出分子的立体构型，根据所得的力常数可以知道化学键的强弱，由简正频率来计算热力学函数；非水化合物的定性鉴定是采用测量化合物的红外光谱与标准谱进行分析比较。

对未知化合物进行结构分析,如了解重键、官能团的存在，也可以了解顺、反异构，环的取代位置，氢键及螯合等现象，利用这些信息来确定结构。

红外光谱还可进行化合物的定量分析，包括单组分和多组分混合物定量分析、组成比例和成分分布分析；也用于化学反应动力学、晶变、相变、材料拉伸与结构的瞬变关系研究。

红外光谱法广泛用于无机化合物和有机化合物的结构解析，并在蛋白质、DNA的测序和结构鉴定方面发挥了重要的作用。

0420紫外分光光度计

有单光束、双光束，单波长、全波长等类型，是常用的分析仪器设备，通常用于有机化学研究。

采用全波长扫描可用于物质定性鉴定、纯度检查、有机化合物分子结构的推断；在定量方面，采用定波长可测定结构比较复杂的化合物和混合物中各组分的含量，也可以测定物质的离解常数、络合物的平衡常数、薄膜和色度分析等。

0430原子吸收分光光度计

是测量痕量元素的有效方法之一。

分为火焰法和石墨炉法，前者可分析微量级别的含量，后者可达痕量级别。

主要分析元素周期表中绝大多数金属元素与准金属元素，采用不同的元素灯用于各单元素的定量分析，其特点是检出限低、抗干扰能力强。

从痕量到微量溶液（高浓度溶液需稀释处理）都能准确地测定。

可对矿物、金属及其合金、玻璃、陶瓷、水泥、化工产品、高分子材料、纺织品、土壤、食品、血液、生物、环境污染物等（需前处理成溶液）所含微量、痕量元素进行分析。

0440激光光谱仪

此类仪器根据激光与被测物质相互作用产生的光声、光热效应、荧光发射、电离效应或拉曼散射效应，形成相应的激光光声和光热光谱分析法、激光诱导荧光光谱分析法、激光电离光谱分析法和激光拉曼光谱法；由于激光的高强度和窄带宽，赋予激光光谱分析方法以高灵敏、更准确、选择性和无损测量的特点，成为无机、有机和生物样品痕量、超痕量分析的有力武器，应用于超痕量分析、显微分析、快速动力学分析，以及生物活性物质的分析。

运用激光优良的方向性和空间相干性，允许它被聚焦成微米尺寸的细束，用于生物分子、半导体元器件的微区、微粒分析，表面表征，深度剖析等。

0450原子光谱仪

分为原子发射光谱仪和原子荧光光谱仪

1、原子发射光谱仪

原子发射光谱是用适当的方法（如电弧、火花或等离子耦合等）提供能量，使样品蒸发、汽化并激发发光，所发的光经棱镜或衍射光栅分光