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化学计量学在现代光谱分析中的简单阐述

发布时间:2018-06-22 14:11:35         点击:4441

       近年来随着光谱分析进入了一个新时代,使得光谱和化学计量的结合也成为了一种更为成熟的快速、高效的分析技术。它能在很短的时间内提供出被测样品的几种甚至是几十种性质数据。因此,进行现代光谱分析,必须了解和掌握常用的的化学计量学方法。

元素结构

元素结构

       所谓的化学计量学是集化学、数学、统计学和计算机学科于一体的交叉学科。由于经典定量分析方法不适合复杂样品的分析,既由于多组分的互干扰,应用比尔定律受到限制。这是由于实际测得的光谱数据不仅包括了被测样品的组成和结构信息,而且还包括了噪音。而化学计量方法可有效的剔除这些噪音。这是因为化学计量学采用了因子分析方法、引入了“主成分”和“得分”的概念。使用主成分和得分概念去表征光谱,即任何一个原始光谱图都可以使用主成分光谱和其得分的线性组合来重建。化学计量学方法克服了经典方法的缺点,并保留了其优点。

仪器元器件

仪器元器件

       常用的化学计量学分为定量分析方法以及定性分析方法,定量分析方法它包括多元线性的回归、主成分回归和偏小二乘法;定性分析方法包括主成分分析和聚类分析。
       化学计量学中光谱定量分析的基础是比耳定律A=lg(1/T)=Kbc,其中A为吸光度,T为透射比(透光度),是出射光强度(I)比入射光强度(I0),K为摩尔吸取系数.它与吸取物质的性质及入射光的波长λ有关,c为吸光物质的浓度,单位为mol/L,b为吸取层厚度【b也常用L替换,含义一致】,不同物质具有不同的消光指数,对一定的物质,如果已知光程,只要求出消光指数,就可以建立起A和C之间简单的线性关系。建立线性关系的过程称之为校正。定量分析是间接测量方法,原理上这种光谱分析方法是依靠标准测量方法提供基础数据,它的准确度不会超过标准方法。然而光谱分析具有很好的重现性和精密度,因此它往往比标准测量方法是具有更好的重现性和精密度。
       化学计量学中的光谱定性分析方法也有广泛的应用。化学计量学有很多定性的方法,也就是所谓的聚类分析。目前流行的方法是依靠PCA分析结合马氏距离判据方法。这种方法的局限性于ILS相同,遇到波长选择的困难。使用主成分计算马氏距离,可以避免选择过多波长造成过度拟合,同时能保留拳谱的平均效应。使用这个方法可用不同物质的鉴定,如在环保中使用近红外光谱对废塑料进行分类。该方法也可用于产品的纯度检验,以纯品建立模型,设定合适的马氏距离判据,就可以使用近红外及进行检验产品纯度是否合格。
 

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