第一篇：255393$annizj$電子測量儀器教案 第7章

課題 第7章 電子元器件參數(shù)測量儀器

§7.1 電子器件特性及參數(shù)測量儀

（一）教學目標

知識與能力：

掌握電子器件參數(shù)測量儀器的分類

過程與方法：

通過觀察和講解，情感、態(tài)度與價值觀：

培養(yǎng)學生的嚴謹?shù)目茖W態(tài)度

教學重點

掌握電子器件參數(shù)測量儀器的分類

教學難點

掌握電子器件參數(shù)測量儀器的分類

新授課

7.1.1 電子器件參數(shù)測量儀器的分類 1．半導體分立器件測量儀器

半導體分立器件：二極管、雙極型晶體管、場效晶體管、閘流晶體管（簡稱晶閘管）及光電子器件等種類。

半導體分立器件測量儀器分類（根據(jù)所測參數(shù)的類型）（1）直流參數(shù)測量儀器

主要測試半導體分立器件的反向截止電流、反向擊穿電壓、正向電壓、飽和電壓和直流放大倍數(shù)等直流參數(shù)。（2）交流參數(shù)測量儀器

主要測試半導體分立器件的頻率參數(shù)、開關參數(shù)、極間電容、噪聲系數(shù)及交流網(wǎng)絡參數(shù)等交流參數(shù)。（3）極限參數(shù)測量儀器

主要測試半導體分立器件能安全使用的最大范圍，如大功率晶體管在直流和脈沖狀態(tài)下的安全工作區(qū)。

（4）晶體管特性圖示儀（應用最廣泛）

可顯示器件的特性曲線，還可以測量不少主要直流參數(shù)和部分交流參數(shù)。2．數(shù)字集成電路測試儀器

（1）數(shù)字集成電路：有TTL和CMOS集成電路等。（2）測試的內容：有直流測試、交流測試和功能測試。

直流測試：輸出高電平、輸出低電平、輸出高電平電流、輸出低電平電流、電源功耗電流等。

交流測試：延遲時間、最高時鐘頻率等。

功能測試：檢查數(shù)字集成電路各項邏輯功能是否正常。（3）測量方法

通用儀器：適于中、小規(guī)模集成電路的某些基本參數(shù)和功能。

圖形功能測試法：適于對大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的測試，檢查其功能。它利用圖形發(fā)生器生成各種測試圖形和期望響應的圖形在圖形比較器中進行比較，最終判定被測集成電路的功能是否正常而給出結果。3．模擬集成電路測試儀

組成：運算放大器、穩(wěn)壓器、比較器及專用模擬集成電路等。

模擬集成電路的測試：直流測試和交流測試。

直流測試的項目：輸入失調電壓、輸入失調電流、輸入偏置電流、輸入阻抗、共模信號抑制比、輸出短路電流、開環(huán)電壓增益、最大輸出電壓及電源功耗電流等； 交流測試項目：開環(huán)帶寬和轉換速率等。

練習

習題

小結

電子器件參數(shù)測量儀器的分類：半導體分立器件測量儀器、數(shù)字集成電路測試儀器（直流參數(shù)、交流參數(shù)、極限參數(shù)、晶體管特性圖示儀）模擬集成電路測試儀

布置作業(yè)

習題

課題 §7.1 電子器件特性及參數(shù)測量儀

（二）教學目標

知識與能力：

晶體管特性圖示儀定義、特點、曲線的測繪（點測法和圖示法）

過程與方法：

通過觀察和講解，情感、態(tài)度與價值觀：

培養(yǎng)學生的嚴謹?shù)目茖W態(tài)度

教學重點

晶體管特性圖示儀定義、特點、曲線的測繪（點測法和圖示法）

教學難點

晶體管特性圖示儀定義、特點、曲線的測繪（點測法和圖示法）

新授課

7.1.2 晶體管特性圖示儀

定義：它是一種專用示波器，在示波管屏幕上可直接觀察半導體分立器件的特性曲線，借助屏幕上的標尺刻度，還能直接或間接地測定其相應的參數(shù)。

特點：使用面寬、直觀性強、用途廣泛、讀測方便等。1．晶體管特性曲線的測繪

定義：有關電極的電壓-電流之間的關系曲線。例如：晶體管的共發(fā)射極輸出特性曲線如圖所示。

測繪晶體管特性曲線方法：點測法（靜態(tài)法）和圖示法（動態(tài)法）。（1）點測法

仍以晶體管輸出特性曲線為例，測試電路如圖所示。

① 調節(jié)UBB，固定一IB值。

② 調節(jié)UCC使UCE從零變到某一固定值，測出一組UCE與IC的數(shù)據(jù)，描繪出一條IB為某一固定值的IC=f（UCE）的曲線。③ 再調節(jié)UBB改變一個IB值。

④ 重復上述過程，可得另一條曲線；??。⑤ 最終完成被測晶體管的輸出特性曲線。

特點：操作繁瑣，不能反映晶體管動態(tài)工作時的輸出特性，特別是在測量晶體管極限參數(shù)（例如ICM和BUCEO等）時，容易損壞晶體管。（2）圖示法

① 用50 Hz交流電的全波整流電壓作為集電極掃描電壓代替Vcc。

② 階梯波電壓每上升一級，相當于改變一次參數(shù)IB。只要集電極掃描電壓UCE和階梯基極電流的變化的時間關系如圖（a）所示，就獲得了UCE與IB的同步變化。③ 全波整流電壓和階梯波電壓同步，每一級階梯波對應一條曲線。

特點：這種方法直觀，操作簡便，實現(xiàn)了動態(tài)測量。由于集電極掃描電壓是隨時間連續(xù)變化的脈動電壓，其最大值僅是瞬間作用于被測晶體管，被測晶體管不易受損壞，因而較為安全可靠

練習

習題

小結

晶體管特性圖示儀：它是一種專用示波器，在示波管屏幕上可直接觀察半導體分立器件的特性曲線，借助屏幕上的標尺刻度，還能直接或間接地測定其相應的參數(shù)。

布置作業(yè)

習題

課題 §7.1 電子器件特性及參數(shù)測量儀

（三）教學目標

知識與能力：

晶體管特性圖示儀的基本組成

過程與方法：

通過觀察和講解，情感、態(tài)度與價值觀：

培養(yǎng)學生的嚴謹?shù)目茖W態(tài)度

教學重點

晶體管特性圖示儀的基本組成

教學難點

晶體管特性圖示儀的基本組成

新授課

2.晶體管特性圖示儀的基本組成

晶體管特性圖示儀的基本組成如圖所示。

組成：基極階梯波信號源、集電極掃描電壓發(fā)生器、工作于X-Y方式的示波器、測試轉換開關及一些附屬電路。

（1）基極階梯信號源

作用：用以產生階梯電流或階梯電壓。測試時，階梯信號源為被測晶體管提供偏置。內設有調零電位器，可提供不同極性、不同大小的階梯信號，級數(shù)可調。（2）集電極掃描電壓發(fā)生器

作用：供給所需的集電極掃描電壓。

掃描電壓采用工頻電壓經(jīng)全波整流而得到的100 Hz的單向脈動電壓。通?；鶚O階梯信號也是由50Hz的工頻獲得，故兩者之間能同步工作。

掃描電壓的極性和大小均可以變換。

RC（集電極電路內有功耗限制電阻，阻值可根據(jù)需要改變）作用：用于限制被測晶體管的最大工作電流，從而限制其功耗，防止器件受損。

RF（電路中的采樣電阻）作用：將要測量的電流IC轉換為電壓。（3）示波器

包括：X放大器、Y放大器及示波管。作用：顯示晶體管特性曲線。（4）開關用附屬電路

作用：準確測試晶體管特性曲線及適應測試不同的晶體管的需要。① 極性開關

基極階梯信號源和集電極掃描電壓正、負極性選擇開關。② X軸、Y軸選擇開關

作用：把不同信號接至X放大器或Y放大器。通過不同的組合，顯示不同的晶體管特性曲線。

③ 零電壓、零電流開關

作用：可使基極接地或基極開路，便于對某些晶體管參數(shù)的測試。④ 靈敏度校準電壓

作用：可提供校準電壓，用于對刻度進行校正。

練習

習題

小結

晶體管特性圖示儀的基本組成：基極階梯波信號源、集電極掃描電壓發(fā)生器、工作于X-Y方式的示波器、測試轉換開關及一些附屬電路。

布置作業(yè)

習題

課題 §7.1 電子器件特性及參數(shù)測量儀

（四）教學目標

知識與能力：

晶體管特性圖示儀測量原理

過程與方法：

通過觀察和講解，情感、態(tài)度與價值觀：

培養(yǎng)學生的嚴謹?shù)目茖W態(tài)度

教學重點

晶體管特性圖示儀測量原理

教學難點

晶體管特性圖示儀測量原理

新授課

3．晶體管特性圖示儀測量原理

（1）二極管特性曲線及測試原理框圖如圖所示。

測試正向特性加正極性掃描電壓，測試反向特性時加負極性掃描電壓。不必使用階梯信號。將集電極電壓接至X軸，RF上的采樣電壓接至Y軸，即可顯示相應的特性曲線。（2）晶體管輸出特性曲線IC = f（UCE）及測試原理框圖如圖所示。根據(jù)定義，可在輸出特性曲線上求出β值。

（3）晶體管輸入特性曲線IB = f（UBE）及測試原理框圖如圖所示。

a．被測管的集電極接全波整流掃描電壓。b．用階梯信號提供基極電流。

c．采樣電阻RB兩端得到的電壓（正比于IB）加至示波器的Y軸。d．UBE加至示波器的X軸。

顯示如圖（b）所示輸入特性曲線。

注意：此時IB和UBE均為階梯波，但IB每級高度基本相同，而UBE由于輸入特性的非線性而每級高度不同。集電極掃描電壓的變化反映在熒光屏上為亮點在各級水平方向的往返移動。

練習

習題

小結

轉移特性曲線作用：測量場效晶體管的夾斷電壓UP、飽和漏電流IDSS與跨導gm。

布置作業(yè)

習題

課題 §7.1 電子器件特性及參數(shù)測量儀

（五）教學目標

知識與能力：

晶體管特性圖示儀測量原理

過程與方法：

通過觀察和講解，情感、態(tài)度與價值觀：

培養(yǎng)學生的嚴謹?shù)目茖W態(tài)度

教學重點

晶體管特性圖示儀測量原理

教學難點

晶體管特性圖示儀測量原理

新授課

（4）場效晶體管漏極特性曲線ID?= f（UDS）及測試原理框圖如圖所示。

類同于晶體三極管IC = f（UCE）曲線的測試，C、B、E對應D、G、S。階梯信號：用階梯電壓。

階梯信號和掃描信號的極性：根據(jù)被測場效晶體管類型決定。① 耗盡型場效晶體管（包括結型場效晶體管）

N溝道用負階梯，正掃描；P溝道用正階梯，負掃描。② 增強型場效晶體管

N溝道用正階梯，正掃描；P溝道用負階梯，負掃描。選擇合適的功耗電阻，即可顯示其漏極特性曲線。

（5）場效晶體管轉移特性曲線ID?=?f（UGS）及測試原理框圖如圖所示。

轉移特性曲線作用：測量場效晶體管的夾斷電壓UP、飽和漏電流IDSS與跨導gm。轉移特性曲線測繪：柵極加階梯電壓，漏極加掃描電壓，UGS加至示波器的X軸，采樣電阻RF上的電壓（正比于漏極電流ID）加至示波器的Y軸，顯示出如圖（b）所示的上端有亮點的豎線，由亮點連接起來的曲線即是。

夾斷電壓UP：轉移特性曲線與X軸的交點所對應的UGS?？鐚m：轉移特性曲線的斜率。

漏極飽和電流IDSS：轉移特性曲線與Y軸交點所對應的ID。

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習題

小結

轉移特性曲線作用：測量場效晶體管的夾斷電壓UP、飽和漏電流IDSS與跨導gm。

布置作業(yè)

習題

課題 §7.2 集總參數(shù)元件測量儀器

（一）教學目標

知識與能力：

了解集總參數(shù)元件基本知識。

過程與方法：

通過觀察和講解，情感、態(tài)度與價值觀：

培養(yǎng)學生的嚴謹?shù)目茖W態(tài)度

教學重點

了解集總參數(shù)元件基本知識。

教學難點

了解集總參數(shù)元件基本知識。

新授課

7.2 集總參數(shù)元件測量儀器

7.2.1 集總參數(shù)元件簡介

集總參數(shù)元件：電阻器、電容器和電感器。1．電阻器

理想的電阻器：不含電抗分量，流過它的電流與其兩端的電壓同相。實際電阻器：存在一定的寄生電感和分布電容，其等效電路如圖所示。

在低頻工作狀態(tài)下（包括直流工作時），LR和CR的影響由于其感抗很小、容抗很大而可以忽略不計，但在高頻工作狀態(tài)下必須考慮其影響。

2．電容器

實際電容器：存在引線電感和損耗電阻（包括漏電阻及介質損耗等）。

在頻率不太高的情況下，引線電感的影響由于其感抗很小而可忽略不計。故實際電容器的等效電路如圖所示。

圖中，RCS：電容器的等效串聯(lián)損耗電阻，RCP：電容器的等效并聯(lián)損耗電阻。電容器的損耗大小通常用損耗因數(shù)D（或損耗角的正切值tan?δ）表示。

空氣電容器的損耗因數(shù)較小，為D?＜?10-3；一般介質電容器的損耗因數(shù)為10-4?≤?D?≤10-2；電解電容器的損耗因數(shù)較大，為10-2??≤?D?≤?2×10-1。

練習

習題

小結

集總參數(shù)元件：電阻器、電容器和電感器。

布置作業(yè)

習題

課題 §7.2 集總參數(shù)元件測量儀器

（二）教學目標

知識與能力：

掌握電感器、萬用電橋

過程與方法：

通過觀察和講解，情感、態(tài)度與價值觀：

培養(yǎng)學生的嚴謹?shù)目茖W態(tài)度

教學重點

掌握電感器、萬用電橋

教學難點

掌握電感器、萬用電橋

新授課

3．電感器

實際電感器：除電感量外，同樣存在損耗電阻，還存在分布電容。

在頻率不太高的情況下，分布電容的影響可以忽略不計。故實際電感器的等效電路如圖所示。

圖中RLS為電感器的等效串聯(lián)損耗電阻，RLP為電感器的等效并聯(lián)損耗電阻。電感器的損耗大小通常用品質因數(shù)Q表示。

對于圖（a）

X?LQ?L?

RLSRLS對于圖（b）

Q?RLPRLP? XL?L式中XL——電感器的感抗。

電感器的Q值越大，說明損耗越小，反之，則損耗越大。

空心線圈及帶高頻磁芯的線圈（電感器）的Q值較高，一般為幾十至一、二百，帶鐵心的線圈（電感器）的Q值較低，一般在十以內。7.2.2 萬用電橋

電橋法：一種比較測量法，它把被測量與同類性質的已知標準量相比較，從而確定被測量的大小。

電橋法測量適用：工作在低頻狀態(tài)的集總參數(shù)元件。電橋：利用電橋法原理制成的測量儀器。

萬用電橋（或萬能電橋）：同時具備測量電阻器、電容器和電感器功能。電橋電路組成：主要包括電橋電路、信號源和指零電路三部分。

練習

習題

小結

電橋法：一種比較測量法，它把被測量與同類性質的已知標準量相比較，從而確定被測量的大小。電橋法測量適用：工作在低頻狀態(tài)的集總參數(shù)元件。萬用電橋（或萬能電橋）：同時具備測量電阻器、電容器和電感器功能。

布置作業(yè)

習題

課題 §7.2 集總參數(shù)元件測量儀器

（三）教學目標

知識與能力：

掌握萬用電橋的平衡

過程與方法：

通過觀察和講解，情感、態(tài)度與價值觀：

培養(yǎng)學生的嚴謹?shù)目茖W態(tài)度

教學重點

掌握萬用電橋的平衡

教學難點

掌握萬用電橋的平衡

新授課

1．電橋的平衡條件

下圖所示為常見的四臂電橋基本電路。其中四個阻抗元件Z1～Z4稱為橋臂，us為信號源；P為指零儀

電橋的平衡條件： 振幅平衡條件：

Z1Z3?Z2Z4

相位平衡條件：

?1??2??3??4

實際電橋電路：在一個橋臂同時接入兩個可調標準元件，多采用R和C，另外兩個橋臂則接入固定的標準元件。

結論：若相鄰兩橋臂為純電阻，則另外兩個橋臂元件應為同性阻抗；若相對兩橋臂為純電阻，則另外兩個橋臂元件，應為異性阻抗。在測量電容器時使可調元件與被測元件作為相鄰橋臂接入。而在測量電感器時則使可調元件與被測元件作為相對橋臂接入。例7.1 試推導“海式電橋”的平衡條件 解：電橋平衡方式為

111?Rxj?Lx(Rs?1)?R2R4 j?CsRs?111?R2R4(?)j?CsRxj?Lx根據(jù)復數(shù)相等條件，上式兩邊的實部和虛部分別相等

Lx = R2R4Cs

RR由Q?LP?LP得

XL?LQR1x?x?L?

x?RsCs練習

習題

小結

電橋的平衡條件 振幅平衡條件：

相位平衡條件：

布置作業(yè)

習題

Z1Z3?Z2Z4

?1??2??3??4 課題 §7.2 集總參數(shù)元件測量儀器

（四）教學目標

知識與能力： 1．理解萬用電橋原理

2．牢記麥克斯韋-文氏電橋（交流電橋）的平衡條件和海氏電橋（交流電橋）的平衡條件。過程與方法：

通過觀察和講解，情感、態(tài)度與價值觀：

培養(yǎng)學生的嚴謹?shù)目茖W態(tài)度

教學重點

理解萬用電橋原理

教學難點

理解萬用電橋原理

新授課

2.萬用電橋的原理

功能測量電阻器、電容器和電感器。

（1）測量電阻：多采用惠斯登電橋，電橋組成如圖所示。

電橋的平衡條件為

RRRx?24

R3式中R2、R4為固定電阻，R3為可調標準電阻。

這里四個橋臂元件均為純電阻，故測量信號源us可以采用直流 電源，指零儀可用檢流計，組成的電橋稱為直流電橋。

（2）測量電容：采用串聯(lián)電容比較電橋或并聯(lián)電容比較電橋。電橋組成如圖所示。

串聯(lián)電容比較電橋的平衡條件為

Cx?Rx?R2Cs R1R1Rs R2Dx?11?

?RxCx?RsCs串聯(lián)電容比較電橋：適用于測量損耗小的電容。并聯(lián)電容比較電橋：適用于測量損耗大的電容。

信號源us必須是交流電源，要求信號源波形的諧波失真必須盡量小，實際多采用音頻電源。

3）測量電感：采用麥克斯韋-文氏電橋或海氏電橋。電橋組成如圖所示。

麥克斯韋-文氏電橋（交流電橋）的平衡條件為

Lx = R1?R3?Cs

RRRx?13

RsQx??LxRx??RsCs

適用：測量Q值較低的電感。

海氏電橋（交流電橋）的平衡條件為

Lx?R2R4Cs Rx?Qx?R2R4 RsRx1? ?Lx?RsCs適用：測量Q值較高的電感。

練習

習題

小結

理解萬用電橋原理

布置作業(yè)

習題

第二篇：國產電子測量儀器發(fā)展探討

龍源期刊網(wǎng) http://.cn

國產電子測量儀器發(fā)展探討

作者：李國棟 漢澤西 甘志強

來源：《現(xiàn)代電子技術》2009年第08期

摘要：電子測量儀器在我國科技進步、國民教育、經(jīng)濟建設以及國防工程等領域發(fā)揮著巨大作用。論述了國產電子測量儀器發(fā)展的過去與現(xiàn)狀，并在分析發(fā)展過程中存在問題的基礎上，指出其當前發(fā)展的機遇與挑戰(zhàn)。最后給出當今世界電子測量儀器發(fā)展趨勢以及我國電子測量儀器發(fā)展的建議和對策。

關鍵詞：電子測量儀器；VXI總線；LXI總線；模塊化；數(shù)字化；虛擬化

第三篇：儀器分析電子教案

《儀器分析》課程教案

第一章 引 言

一、課程簡介

儀器分析法是以測量物質的物理性質為基礎的分析方法。這類方法通常需要使用較特殊的儀器，故得名―儀器分析‖。隨著科學技術的發(fā)展，分析化學在方法和實驗技術方面都發(fā)生了深刻的變化，特別是新的儀器分析方法不斷出現(xiàn)，且其應用日益廣泛，從而使儀器分析在分析化學中所占的比重不斷增長，并成為化學工作者所必需掌握的基礎知識和基本技能。

二、儀器分析方法的分類

三、儀器分析的特點及發(fā)展趨勢

優(yōu)點是：1.操作簡便而快速，對于含量很低（如質量分數(shù)為10-8或10-9數(shù)量級）的組分，則更具獨特之處。2.被測組分的濃度變化或物理性質變化能轉變成某種電學參數(shù)（如電阻、電導、電位、電容﹑電流等），故易于實現(xiàn)自動化和連接電子計算機。因此，儀器分析具有簡便、快速、靈敏、易于實現(xiàn)自動化等特點。對于結構分析，儀器分析法 也是極為重要和必不可少的工具。

生產的發(fā)展和科學的進步，不僅對分析化學在提高準確度 ﹑ 靈敏度和分析速度等方面提出更高的要求，而且還不斷提出更多的新課題。一個重要的方面是要求分析化學能提供更多﹑更復雜的信息。

現(xiàn)代科學技術發(fā)展的特點是學科之間的相互交叉﹑滲透，各種新技術的引人﹑應用等，促進了學科的發(fā)展，使之不斷開拓新領域﹑新方法。如電感耦合等離子體發(fā)射光譜﹑傅立葉變換紅外光譜﹑傅立葉變換核磁共振波譜﹑激光拉曼光譜﹑激光光聲光譜等。另外試樣的復雜性﹑測量難度﹑要

求信息量及響應速度在不斷提高，這就需要將幾種方法結合起來，組成連用分析技術，可以取長補短，起到方法間的協(xié)同作用，從而提高方法的靈敏度﹑準確度及對復雜混合物的分辨能力，同時還可獲得兩種手段各自單獨使用時所不具備的某些功能，因而連用分析技術以成為當前儀器分析方法的主要方向之一。計算機技術對儀器分析的發(fā)展影響極大。在分析工作者的指令控制下，儀器自動處于優(yōu)化的操作條件完成整個分析過程，進行數(shù)據(jù)采集﹑處理﹑計算等，直至動態(tài)CRT顯示和最終曲線報表?，F(xiàn)在由于計算機性能價格比的大幅度提高，已開始采用功能完善的pc計算機，隨著硬件和軟件的平行發(fā)展，分析儀器將更為智能化﹑高效﹑多用途。

儀器分析方法的局限性： 除了方法本身的一些原因外，還有一個共同點，就是他們的準確度不夠高，相對誤差通常在百分之幾左右，有的甚至更差。這樣的準確度對低含量組分的分析已能完全滿足要求，但對常量組分的分析，就不能達到高的準確度此外，在進行儀器分析之前，時常要用化學方法對試樣進行預處理；同時，需要以標準物進行校準，而很多標準物需要用化學分析方法來標定。因此化學方法和儀器方法是相輔相成的。在使用時應根據(jù)具體情況，取長補短，互相配合。

四、學習內容及時間安排

色譜分析法：氣相色譜法（8學時）﹑高效夜相色譜法（4學時）；電化學分析法：電位分析法（4學時）﹑極譜分析法（4學時）﹑庫侖分析法（4學時）；光學分析法：原子發(fā)射光譜法（6學時）﹑原子吸收光譜法（6學時）﹑紫外吸收光譜法（4學時）﹑紅外吸收光譜法（4學時）；核磁共振波譜法（4學時）；質譜分析法（4學時）。

第二章 氣相色譜分析

基本要點：

1.了解色譜法的分類；

2.掌握色譜分析的基本原理；

3.理解柱效率的物理意義及其計算方法；

4.理解速率理論方程對色譜分離的指導意義。

5.掌握分離度的計算及影響分離度的重要色譜參數(shù)

第一節(jié) 氣相色譜分析概述

色譜法是一種分離技術。它以其具有高分離效能、高檢測性能、分析時間快速而成為現(xiàn)代儀器分析方法中應用最廣泛的一種方法。它的分離原理是，使混合物中各組分在兩相間進行分配，其中一相是不動的，稱為固定相，另一相是攜帶混合物流過此固定相的流體，稱為流動相。

一、色譜法分類：

按流動相的物態(tài)，色譜法可分為氣相色譜法(流動相為氣體)和液相色譜法(流動相為液體)；再按固定相的物態(tài)，又可分為氣固色譜法(固定相為固體吸附劑)、氣液色譜法(固定相為涂在固體上或毛細管壁上的液體)、液固色譜法和液液色譜法等。

按固定相使用的形式，可分為柱色譜法(固定相裝在色譜柱中)、紙色譜法(濾紙為固定相)和薄層色譜法(將吸附劑粉末制成薄層作固定相)等。

按分離過程的機制，可分為吸附色譜法(利用吸附劑表面對不同組分的物理吸附性能的差異進行分離)、分配色譜法(利用不同組分在兩相中有不同的分配來進行分離)、離子交換色譜法(利用離子交換原理)和排阻色譜法(利用多孔性物質對不同大小分子的排阻作用)等。

二、氣相色譜分析

氣相色譜法是利用氣體作為流動相的一種色譜法。在此法中，載氣(是不與被測物作用，用來載送試樣的惰性氣體，如氫、氮等)載著欲分離的試樣通過色譜柱中的固定相，使試樣中各組分分離，然后分別檢測。其簡單流程如圖 2-1 所示。

三、氣相色譜儀組成

Ⅰ.載氣系統(tǒng);Ⅱ.進樣系統(tǒng);Ⅲ.色譜柱和柱箱；Ⅳ.檢測系統(tǒng)；Ⅴ.記錄系統(tǒng)。

四、色譜術語

基線——當色譜柱后沒有組分進入檢測器時，在實驗操作條件下，反映檢測器系統(tǒng)噪聲隨時間變化的線稱為基線，穩(wěn)定的基線是一條直線。如圖 2-2 中所示的直線

基線漂移—— 指基線隨時間定向的緩慢變化。

基線噪聲——指由各種因素所引起的基線起伏。

保留值——表示試樣中各組分在色譜柱中的滯留時間的數(shù)值。通常用時間或用將組分帶出色譜柱所需載氣的體積來表示。在一定的固定相和操作條件下，任何一種物質都有一確定的保留值，這樣就可用作定性參數(shù)。

死時間 tM ——指不被固定相吸附或溶解的氣體(如空氣、甲烷)從進樣開始到柱后出現(xiàn)濃度最大

值時所需的時間。顯然，死時間正比于色譜柱的空隙體積。

保留時間tR——指被測組分從進樣開始到柱后出現(xiàn)濃度最大值時所需的時間。

調整保留時間 tR' ——指扣除死時間后的保留時間，即 tR'=tR－tM

死體積 VM ——指色譜柱在填充后固定相顆粒間所留的空間、色譜儀中管路和連接頭間的空間以及檢測器的空間的總和。VM =tMFO

保留體積VR——指從進樣開始到柱后被測組分出現(xiàn)濃度最大值時所通過的載氣體積，即VR =tRFO

調整保留體積VR' ——指扣除死體積后的保留體積，即

VR' =tR'.FO 或 VR' =VR－VM

同樣，V'R 與載氣流速無關。死體積反映了柱和儀器系統(tǒng)的幾何特性，它與被測物的性質無關，故保留體積值中扣除死體積后將更合理地反映被測組分的保留特性。

相對保留值r21——指某組分 2 的調整保留值與另一組分 1 的調整保留值之比：

得越好，r21=1時，兩組分不能被分離。

區(qū)域寬度——色譜峰區(qū)域寬度是色譜流出曲線中一個重要的參數(shù)。從色譜分離角度著眼，希望區(qū)域寬度越窄越好。通常度量色譜峰區(qū)域寬度有三種方法：

（1）標準偏差σ 即0.607倍峰高處色譜峰寬度的一半。

（2）半峰寬度Y 1/2又稱半寬度或區(qū)域寬度，即峰高為一半處的寬度，它與標準偏差的關系為：

相對r21亦可用來表示固定相(色譜柱)的選擇性。值越大，相鄰兩組分的t'R相差越大，分離（3）峰底寬度Y自色譜峰兩側的轉折點所作切線在基線上的截距，如圖 2-2中的 IJ所示。它與標準偏差的關系為：Y=4σ保留值r21——指某組分2的調整保留值與另一組分1的調整保留值之比：

第二節(jié) 氣相色譜分析理論基礎

一、氣相色譜分析的基本原理

1.氣-固色譜分析：固定相是一種具有多孔及較大表面積的吸附劑顆粒。試樣由載氣攜帶進入柱子時，立即被吸附劑所吸附。載氣不斷流過吸附劑時，吸附著的被測組分又被洗脫下來。這種洗脫下來的現(xiàn)象稱為脫附。脫附的組分隨著載氣繼續(xù)前進時，又可被前面的吸附劑所吸附。隨著載氣的流動，被測組分在吸附劑表面進行反復的物理吸附、脫附過程。由于被測物質中各個組分的性質不同，它們在吸附劑上的吸附能力就不一樣，較難被吸附的組分就容易被脫附，較快地移向前面。容易被吸附的組分就不易被脫附，向前移動得慢些。經(jīng)過一定時間，即通過一定量的載氣后，試樣中的各個組分就彼此分離而先后流出色譜柱。

2.氣-液色譜分析：固定相是在化學惰性的固體微粒(此固體是用來支持固定液的，稱為擔體)表面，涂上一層高沸點有機化合物的液膜。這種高沸點有機化合物稱為固定液。在氣—液色譜柱內，被測物質中各組分的分離是基于各組分在固定液中溶解度的不同。當載氣攜帶被測物質進入色譜柱，和固定液接觸時，氣相中的被測組分就溶解到固定液中去。載氣連續(xù)進入色譜柱，溶解在固定液中的被測組分會從固定液中揮發(fā)到氣相中去。隨著載氣的流動，揮發(fā)到氣相中的被測組分分子又會溶解在前面的固定液中。這樣反復多次溶解、揮發(fā)、再溶解、再揮發(fā)。由于各組分在固定液中溶解能力不同。溶解度大的組分就較難揮發(fā)，停留在柱中的時間長些，往前移動得就慢些。而溶解度小的組分，往前移動得快些，停留在柱中的時間就短些。經(jīng)過一定時間后，各組分就彼此分離。

3.分配系數(shù)：在一定溫度下組分在兩相之間分配達到平衡時的濃度比稱為分配系數(shù)K。

K=(組分在固定相中的濃度)/(組分在流動相中的濃度)=CS/CM

一定溫度下，各物質在兩相之間的分配系數(shù)是不同的。氣相色譜分析的分離原理是基于不同物質在兩相間具有不同的分配系數(shù)，兩相作相對運動時，試樣中的各組分就在兩相中進行反復多次的分配，使原來分配系數(shù)只有微小差異的各組分產生很大的分離效果，從而各組分彼此分離開來。

4．分配比（容量因子）：以κ表示，是指在一定溫度、壓力下，在兩相間達到分配平衡時，組分在兩相中的質量比：k=ms/mM

5．分配比 к 與分配系數(shù) K 的關系：

由式可見：

（1）分配系數(shù)是組分在兩相中濃度之比，分配比則是組分在兩相中分配總量之比。它們都與組分及固定相的熱力學性質有關，并隨柱溫、柱壓的變化而變化。

（2）分配系數(shù)只決定于組分和兩相性質，與兩相體積無關。分配比不僅決定于組分和兩相性質，且與相比有關，亦即組分的分配比隨固定相的量而改變。

（3）對于一給定色譜體系(分配體系)，組分的分離最終決定于組分在每相中的相對量，而不是相對濃度，因此分配比是衡量色譜柱對組分保留能力的參數(shù)。

（4）組分在柱內的線速度US將小于u，則兩速度之比稱為滯留因子 RS ：

RS=uS/u

二、色譜分離基本理論

1.塔板理論

塔板理論假定：

（1）在一小段間隔內，氣相組成與液相組成很快達到分配平衡。用塔板高度 H 表示；

(2)載氣進入色譜柱，不是連續(xù)的而是脈動式的，每次進氣為一個板體積；

(3)試樣開始時都因在第0號塔板上，且試樣沿柱方向的擴散可略而不計；

(4)分配系數(shù)在各塔板上是常數(shù)。

為簡單起見，設色譜柱由5 塊塔板 [n=5]，n為柱子的理論塔板數(shù)，并以r表示塔板編號，r等于0，1，2，----，n-1，某組分的分配比k=1，則根據(jù)上述假定，在色譜分離過程中該組分的分布可計算如下：

開始時，若有單位質量，即 m=1(1mg 或1ug)的該組分加到第0號塔板上，分配達平衡后，由于K =1，即ms = mm , 故 ms = mm = 0.5。

當一個板體積(1ΔV)的載氣以脈動形式進入0號板時，就將氣相中含 有 部分組分的載氣頂?shù)?號板上，此時0號板液相中ms部分組分及1號板氣相中的 mm 部分組分，將各自在兩相間重新分配，故0號板上所含組分總量為0.5，其中氣液兩相各為0.25；而1號板上所含 總量同樣為0.5，氣液兩相亦各為0.25。

以后每當一個新的板體積載氣以脈動式進入色譜柱時，上述過程就重復一次，如下所示：

由流出曲線圖可以看出，組分從具有5塊塔板的柱中沖洗出來的最大濃度是在n為8或9時。流出曲線呈峰形但不對稱。這是由于柱子的塔板數(shù)太少的緣故。當n>50時，就可以得到對稱的峰形曲線。在氣相色譜中，n 值是很大的，約為103~106，因而這時的流出曲線可趨近于正態(tài)分布曲線。

流出曲線上的濃度 C 與時間 t 的關系可表示：

由塔板理論可導出 n 與色譜峰半峰寬度或峰底寬度的關系：

而H=L/n

由式上式可見，色譜峰越窄，塔板數(shù)n越多，理論塔板高度H就越小，此時柱效能越高，因而 n或H可作為描述柱效能的一個指標。

由于死時間 tM(或死體積VM)的存在，理論塔板n，理論塔板高度H并不能真實反映色譜分離的好壞。因此提出了將tM除外的有效塔板數(shù)n有效和有效塔板高度H有效作為柱效能指標。其計算式為：

有效塔板數(shù)和有效塔板高度消除了死時間的影響，因而能較為真實地反映柱效能的好壞。色譜柱的理論塔板數(shù)越大，表示組分在色譜柱中達到分配平衡的次數(shù)越多，固定相的作用越顯著，因而對分離越有利。但還不能預言并確定各組分是否有被分離的可能，因為分離的可能性決定于試樣混合物在固定相中分配系數(shù)的差別，而不是決定于分配次數(shù)的多少，因此不應把n有效看作有無實現(xiàn)分離可能的依據(jù)，而只能把它看作是在一定條件下柱分離能力發(fā)揮的程度的標志。

2．速率理論

1956年荷蘭學者范弟姆特等提出了色譜過程的動力學理論，他們吸收了塔板理念的概念，并把影響塔板高度的動力學因素結合進去，導出了塔板高度H與載氣線速度u的關系：H=A+B/U+Cu

其中A稱為渦流擴散項，B為分子擴散項，C為傳質阻力項。

下面分別討論各項的意義：

(1)渦流擴散項A氣體碰到填充物顆粒時，不斷地改變流動方向，使試樣組分在氣相中形成類似―渦流‖的流動，因而引起色譜的擴張。由于A=2λdp，表明A與填充物的平均顆粒直徑dp的大小和填充的不均勻性λ有關，而與載氣性質、線速度和組分無關，因此使用適當細粒度和顆粒均勻的擔體，并盡量填充均勻，是減少渦流擴散，提高柱效的有效途徑。

(2)分子擴散項B/u由于試樣組分被載氣帶入色譜柱后，是以―塞子‖的形式存在于柱的很小一段空間中，在―塞子‖的前后(縱向)存在著濃差而形成濃度梯度，因此使運動著的分子產生縱向擴散。而 B=2rDg，r是因載體填充在柱內而引起氣體擴散路徑彎曲的因數(shù)(彎曲因子)，Dg為組分在氣相中的擴散系數(shù)。分子擴散項與Dg的大小成正比，而Dg與組分及載氣的性質有關：相對分子質量大的組分，其Dg小，反比于載氣密度的平方根或載氣相對分子質量的平方根，所以采用相對分子質量較大的載氣(如氮氣)，可使B項降低，Dg隨柱溫增高而增加，但反比于柱壓。彎曲因子r 與填充物有關的因素。

(3)傳質項系數(shù)CuC包括氣相傳質阻力系數(shù)Cg和液相傳質阻力系數(shù)C1兩項。

所謂氣相傳質過程是指試樣組分從移動到相表面的過程，在這一過程中試樣組分將在兩相間進行質量交換，即進行濃度分配。這種過程若進行緩慢，表示氣相傳質阻力大，就引起色譜峰擴張。對于填充柱：

液相傳質過程是指試樣組分從固定相的氣液界面移動到液相內部，并發(fā)生質量交換，達到分配平衡，然后以返回氣液界面 的傳質過程。這個過程也需要一定時間，在此時間，組分的其它分子仍隨載氣不斷地向柱口運動，這也造成峰形的擴張。液相傳質阻力系數(shù)C1為：

對于填充柱，氣相傳質項數(shù)值小，可以忽略。將常數(shù)項的關系式代入簡化式得：

由上述討論可見，范弟姆特方程式對于分離條件的選擇具有指導意義。它可以說明，填充均勻程度、擔體粒度、載氣種類、載氣流速、柱溫、固定相液膜厚度等對柱效、峰擴張的影響。

第三節(jié) 色譜分離條件的選擇

一、分離度

兩個組分怎樣才算達到完全分離？首先是兩組分的色譜峰之間的距離必須相差足夠大，若兩峰間僅有一定距離，而每一個峰卻很寬，致使彼此重疊，則兩組分仍無法完全分離；第二是峰必須窄。只有同時滿足這兩個條件時，兩組分才能完全分離。

為判斷相鄰兩組分在色譜柱中的分離情況，可用分離度 R 作為色譜柱的分離效能指標。其定義為 相鄰兩組分色譜峰保留值之差與兩個組分色譜峰峰底寬度總和之半的比值：

R值越大，就意味著相鄰兩組分分離得越好。因此，分離度是柱效能、選擇性影響因素的總和，故可用其作為色譜柱的總分離效能指標。

從理論上可以證明，若峰形對稱且滿足于正態(tài)分布，則當R=1時，分離程度可達98% ；當R=1.5時，分離程度可達99.7% 因而可用R=1.5來作為相鄰兩峰已完全分開的標志。

當兩組分的色譜峰分離較差，峰底寬度難于測量時，可用半峰寬代替峰底寬度，并用下式表示分離度：

二、色譜分離基本方程式

由分離度基本方程式可看出：

（1）分離度與柱效的關系(柱效因子)分離度與n的平方根成正比。

（2）分離度與容量比的關系(容量因子)，k >10 時，k/(k+1)的改變不大，對R的改進不明顯，反而使分析時間在為延長。因此k值的最佳范圍是1< k <10，在此范圍內，既可得到大的R值，亦可使分析時間在不至于過長。使峰的擴展不會太嚴重對檢測發(fā)生影響。

度從 1.0 增加至 1.5，對應于各 α 值所需的有效理論塔板數(shù)大致增加一倍。

分離度、柱效和選擇性參數(shù)之間的聯(lián)系為：

（3）分離度與柱選擇性的關系(選擇因子)，α越大，柱選擇性越好 , 分離效果越好。分離

三、分離操作條件的選擇

1.載氣及其流速的選擇

ss 對一定的色譜柱和試樣，有一個最佳的載氣流速，此時柱效最高，根據(jù)下式

H=A+B/u+CU

用在不同流速下的塔板高度H對流速u作圖，得H-u曲線圖。在曲線的最低點，塔板高度 H 最小(H最小)。此時柱效最高。該點所對應的流速即為最佳流速u最佳，及H最小可由式微分求得：

當流速較小時，分子擴散(B項)就成為色譜峰擴張的主要因素，此時應采用相對分子質量較大的載氣(N2，Ar)，使組分在載氣中有較小的擴散系數(shù)。而當流速較大時，傳質項(C項)為控制因素，宜

采用相對分子質量較小的載氣(H2，He)，此時組分在載氣中有較大的擴散系數(shù)，可減小氣相傳質阻力，提高柱效。

2.柱溫的選擇

柱溫直接影響分離效能和分析速度。首先要考慮到每種固定液都有一定的使用溫度。柱溫不能高于固定液的最高使用溫度，否則固定液揮發(fā)流失。

3.固定液的性質和用量

固定液對分離是起決定作用的。一般來說，擔體的表面積越大，固定液用量可以越高，允許的進樣量也就越多。為了改善液相傳質，應使液膜薄一些。固定液液膜薄，柱效能提高，并可縮短分析時間。固定液的配比一般用5：100 到25：100，也有低于5：100的。不同的擔體為要達到較高的柱效能，其固定液的配比往往是不同的。一般來說，擔體的表面積越大，固定液的含量可以越高。

4.擔體的性質和粒度

要求擔體的表面積大，表面孔徑分布均勻。這樣，固定液涂在擔體表面上成為均勻的薄膜，液相傳質就快，柱效就可提高。擔體粒度均勻、細小，也有利于柱效提高。但粒度過小，柱壓降增大，對操作不利。

5.進樣時間和進樣量

進樣必須快，一般在一秒鐘之內。進樣時間過長，會增大峰寬，峰變形。進樣量一般液體0.1-5微升，氣體0.1-10毫升，進樣太多，會使幾個峰疊加，分離不好。

6.氣化溫度

在保證試樣不分解的情況下，適當提高氣化溫度對分離及定量有利。

第四節(jié)

固定相及其選擇

一、氣-固色譜固定相

在氣—固色譜法中作為固定相的吸附劑，常用的有非極性的活性炭，弱極性的氧化鋁，強極性的硅膠等。它們對各種氣體吸附能力的強弱不同，因而可根據(jù)分析對象選用。一些常用的吸附劑及其一般用途均可從有關手冊中查得。

二、氣—液色譜固定相

1.擔體

擔體(載體)應是一種化學惰性、多孔性的顆粒，它的作用是提供一個大的惰性表面，用以承擔固定液，使固定液以薄膜狀態(tài)分布在其表面上。對擔體有以下幾點要求：

（1）表面應是化學惰性的，即表面沒有吸附性或和吸附性很弱，更不能與被測物質起化學反應；

（2）多孔性，即表面積較大，使固定液與試樣的接觸面較大；

（3）熱穩(wěn)定性好，有一定的機械 強度，不易破碎；

（4）對擔體粒度的要求，一般希望均勻、細小，這樣有利于提高柱效。

氣—液色譜中所用擔體可分為硅藻土型和非硅藻土型兩類。常用的是硅藻土型擔體，它又是可分為紅色擔體和白色擔體兩種。在分析這些試樣時，擔體需加以鈍化處理，以改進擔體孔隙結構，屏蔽活性中心，提高柱效率。處理方法可用酸洗、堿洗、硅烷化等。

2.固定液

A.對固定液的要求

（1）揮發(fā)性小，在操作溫度下有較低蒸氣壓，以免流失。

（2）穩(wěn)定性好，在操作溫度下不發(fā)生分解。在操作溫度下呈液體狀態(tài)。

（3）對試樣各組分有適當?shù)娜芙饽芰?，否則被載氣帶走而起不到分配作用。

（4）具有高的選擇性，即對沸點相同或相近的不同物質有盡可能高的分離能力。

（5）化學穩(wěn)定性好，不與被測物質起化學反應。

B.固定液的分離特征。

固定液的分離特征是選擇固定液的基礎。固定液的選擇，一般根據(jù)―相似相溶‖原理進行，即固定液的性質和被測組分有某些相似性時，其溶解度就大。如果組分與固定液分子性質(極性)相似，固定液和被測組分兩種分子間的作用力就強，被測組分在固定液中的溶解度就大，分配系數(shù)就大，也就是說，被測組分在固定液中溶解度或分配系數(shù)的大小與被測組分和固定液兩種分子之間相互作用的大小有關。

分子間的作用力包括靜電力、誘導力、色散力、和氫鍵力等。

固定液的極性可以采用相對極性P來表示。規(guī)定強極性的固定液β , β'氧二丙腈 的相對極性 P=100，非極性的固定液角鯊烷的相對極性P=0，然后用一對物質正丁烷-丁二烯或環(huán)己烷-苯進行試驗，分別測定這一對試驗物質在β , β'氧二丙腈，角鯊烷及欲測極性固定液的色譜柱上的調整保留值，然后計算欲測固定液的相對極性Px

這樣測得的各種固定液的相對極性均在 0-100 之間，為了便于在選擇固定液時參考，又將其分為五級，每20為一級，P在0～+1間為非極性固定液，+1～+2為弱極性固定液，+3為中等極性固定液，+4～+5為強極性固定液，非極性亦可用―氯化銀電極作為內參比電極。

二、pH測定原理

當玻璃電極浸入被測溶液時，玻璃膜處于內部溶液 和待測溶液之間，這時跨越玻璃膜產生一電位差ΔEM（這種電位差稱為膜電位），它與氫離子活度之間的關系符合能斯特公式：

三、電池組成在一定條件下電動勢與溶液的pH之間呈直線關系，其斜率為2.303RT/F，25℃時為0.05916V，即溶液pH變化一個單位時，電動勢將改變59.16mV(25℃)。這就是以電位法測定pH的依據(jù)。

第四節(jié)

離子選擇性電極與膜電位

一、離子選擇性電極

離子選擇性電極是一種以電位法測量溶液中某些特定離子活度的指示電極。PH玻璃電極，就是具有氫離子專屬性的典型離子選擇性電極。

用離子選擇性電極測定有關離子，一般都是基于內部溶液與外部溶液之間產生的電位差，即所謂膜電位。

二、膜電位的形成

以玻璃電極為例，玻璃電極浸入水溶液中時，形成一層很?。?0-4~10-5mm）的溶脹的硅酸層（水化層）。若膜的內、外側水化層與溶液間的界面電位分別為E內及E試，則膜電位ΔEM應為：

第五節(jié)

離子選擇性電極的選擇性

理想的離子選擇性電極是只對特定的一種離子產生電位響應。事實上，電極不僅對一種離子有

響應，與欲測離子共存的某些離子也能影響電極的膜電位。

荷，則考慮了干擾離子的膜電位的通式為：

Ki,j為干擾離子j對欲測離子i的選擇性系數(shù)?？衫斫鉃樵谄渌鼦l件相同時提供相同電位的欲測離子的活度ai和干擾離子活度aj的比值：

－

設i為某離子選擇性電極的欲測離子，j為共存的干擾離子，nj及ni分別為i離子及j離子的電

例如Ki,j=102(ni=nj=1)，意味著aj一百倍于ai時，j離子所提供的電位才等于i離子所提供的電位。顯然,Ki,j愈小愈好。選擇性系數(shù)愈小，說明j離子對i離子的干擾愈小,亦即此電極對欲測離子的選擇性愈好。

選擇性系數(shù)可以估量某種干擾離子對測定造成的誤差，根據(jù)Ki,j的定義，在估量測定的誤差時可用下式計算：

第六節(jié)

離子選擇性電極的種類和性能

離子選擇性電極分類：

(1)原電極

⒈ 晶體(膜電極)a.均相膜電極 b.非均相膜電極 ⒉ 非晶體(膜)電極 a.剛性基質電極 b.活動載體電極

（2）敏化電極

⒈ 氣敏電極 ⒉ 酶(底物)電極

一、晶體(膜)電極

這類電極的薄膜一般是由難溶鹽經(jīng)過加壓或拉制成單、多晶或混晶的活性膜。晶體膜又可分為均相膜和非均相膜兩類。均相膜電極的敏感膜由一種或幾種化合物的均勻混合物的晶體構成，而非均相膜則除了電活性物質外，還加入某種惰性材料，其中電活性物質對膜電極的功能起決定性作用。如氟電極，將氟化鑭單晶封在塑料管的一端，管內裝 0.1mol/LnaF-0.1mol/LNaCl溶液(內部溶液)，以Ag-AgCl電極作為內參比電極，即構成氟電極，氟化鑭單晶可移動離子是F-，所以電極電位反映試液中F活度：

硫化銀膜電極是另一常用的晶體膜電極，將AgS晶體粉末置于模具中，加壓力使之形成一堅實的薄片裝成電極。晶體中可移動離子是Ag+，所以膜電位對Ag+敏感。

二、非晶體(膜)-剛性基質電極

如表 4-1 列出陽離子玻璃電極的玻璃膜組成及性能。

三、活動載體電極(液膜電極)

此類電極是用浸有某種液體離子交換劑的惰性多孔膜作電極膜制成。

四、敏化電極

包括氣敏電極、酶電極等。

氣敏電極是基于界面化學反應的敏化電極。它是一種化學電池，由一對電極，即離子選擇性電極(指示電極)與參比電極組成。這一對電極組裝在一個套管內，管中盛電解質溶液，管的底部緊靠選擇性電極敏感膜，裝有透氣膜，使電解與外部試液隔開。試液中待測組分氣體擴散通過透氣膜，進入離子電極的敏感膜與透氣膜之間的極薄層內，使液層內某一能由離子電極測出組分的量。

酶電極也是一種基于界面反應敏化的離子電極。此處的界面反應是酶催化的反應。

五、離子敏場效應晶體管

ISFET 是在金屬氧化物-半導體場效應晶體(MOSFET)基礎上構成的，它既具有離子選擇電極對敏感離子響應的特性，又保留場效應晶體管的性能。

第七節(jié)

測定離子活度的方法

用離子選擇性電極測定離子活度時也是將它浸入待測溶液而與參比電極組成一電池，并測量其電動勢。對于各種離子選擇性電極，電池電動勢如下公式：

動勢可測定欲測離子的活度。?

標準曲線法

將離子選擇性電極與參比電極插入一系列活(濃)度已確知的標準溶液，測出相應的電動勢。然后以測得的E值對相應的lgai(lgci)值繪制標準曲線(校正曲線)。在同樣條件下測出對應于欲測溶液的E值，即可從標準曲線 上查出欲測溶液中的離子活(濃)度。要求測定的是濃度，而離子選擇性電極根據(jù)能斯特公式測量的則是活度。

在實際工作中，加入―離子強度調節(jié)劑‖來控制離子強度。? 標準加入法

設某一未知溶液待測離子濃度為cx，其體積為V0，測得電動勢為E1，E1與cx 應符合如下關系：

式中x1是游離的（即未絡合）離子的分數(shù)。

然后加入小體積VS(約為試樣體積的1/100)待測待測離子的標準溶液，然后再測量其電動勢E2，于是得：

工作電池的電動勢在一定實驗條件下與欲測離子的活度的對數(shù)值呈直線關系。因此通過測量電

第八節(jié)

影響測定的因素

? 溫度 ? 電動勢的測量 ? 干擾離子 ? 溶液的 pH ? 被測離子的濃度 ? 響應時間 ? 遲滯效應

第九節(jié)

電位滴定法

電位滴定法是一種用電位法確定終點的滴定方法。進行電位滴定時，在待測溶液中插入一個指示電極，并與一參比電極組成一個工作電池。隨著滴定劑的加入，由于發(fā)生化學反應，待測離子或與之有關的離子的濃度不斷變化，指示電極電位也發(fā)生相應的變化。而在化學計量點附近發(fā)生電位的突躍，因此，測量電池電動勢的變化，就能確定滴定終點。由此可見，電位滴定與電位測定法不同，它是以測量電位的變化情況為基礎的。

滴定終點的確定方法通常有下列三種方法。現(xiàn)討論幾種確定終點的方法。1.E—V 曲線法

用加入滴定劑的體積（V）作橫坐標，電動勢讀數(shù)（E）作縱坐標，繪制 E-V 曲線，曲線上的轉折點即為化學計量點。

2．繪(Δ E/ΔV)–V 曲線法

Δ E/ΔV 值對 V 作圖，可得一呈現(xiàn)尖峰狀極大的曲線，尖峰所對應的 V 值即為滴定終點。

3．二級微商法

二級微商 Δ2E/ΔV2 =0 時就是終點。計算方法如下：

對應于 24.30mL：

第十節(jié)

電位滴定法的應用和指示電極的選擇

1．酸堿滴定：pH 玻璃電極作指示電極，甘汞電極作參比電極 2．氧化還原滴定：鉑電極作指示電極，以甘汞電極作參比電極 3．沉淀滴定：根據(jù)不同沉淀反應采用不同指示電極。4．絡合滴定：指示電極用鉑電極、參比電極用甘汞電極。

第五章 極譜分析法

基本要點：

1.了解極譜分析法的基本原理； 2.掌握極譜定量依據(jù)-擴散電流方程式； 3.理解極譜干擾電流及其消除方法； 4.掌握半波電位及其極譜波方程式； 5．了解新極譜法的原理和應用。

第一節(jié)

極譜分析概述

一、極譜分析的基本裝置

極譜分析是一種在特殊條件下進行的電解過程。裝置如圖5-1所示。

以滴汞電極為陰極，飽和甘汞為陽極進行電解，當C點在分壓電阻（R）上自左向右逐漸和均勻移動時，工作電池E施加給兩極上的電壓逐漸增大。在此過程中C點的每一個位置都可以從電流表A和電壓表V上測得相應的電流i和電壓V值。從而可繪制成i-V曲線（圖5-2），此曲線呈階梯形式，稱為極譜波。最后可根據(jù)極譜波對被測物質進行分析。

二、極譜波

極譜波可分為如下幾部分：

① 殘余電流部分 ② 電流上升部分 ③ 極限電流部分

在排除了其他電流的影響以后，極限電流減去殘余電流后的值，稱為極限擴散電流，簡稱擴散電流（用id表示）。id與被測物（Cd2+）的濃度成正比，它是極譜定量分析的基礎。當電流等于極限電流的一半時相應的滴汞電極電位，稱為半波電位（用E1/2表示）。不同的物質具有不同的半波電位，這是極譜定性分析的根據(jù)。

三、極譜過程的特殊性

1．電極的特殊性

電極的特殊性表現(xiàn)在極譜分析是用一個通常是面積很小的滴汞電極，另一個通常是面積很大的飽和甘汞電極(而一般電解分析使用二個面積大的電極)。極化電極也可以是其他的固體微電極，但通常情況下，均使用滴汞電極，因為它有如下優(yōu)點：

① 汞滴的不斷下滴，電極表面吸附雜質少，表面經(jīng)常保持新鮮，測定的數(shù)據(jù)重現(xiàn)性好；

② 氫在汞上的超電位比較大；

③ 許多金屬可以和汞形成汞齊；

④ 汞易提純。缺點是：

① 汞易揮發(fā)且有毒；

② 汞能被氧化；

③ 汞滴電極上殘余電流大，限制了測定靈敏度。

2．電解條件的特殊性

電解條件的特殊性表現(xiàn)在極譜分析是溶液保持靜止并且使用了大量的電解質。溶液保持靜止，則對流切向運動可忽略不計；加入大量電解質，則可消除離子的電遷移運動。

第二節(jié)

極譜定量分析

一、尤考維奇方程式

此式為瞬時電流擴散公式。表示滴汞電極的擴散電流（id）t隨時間而增加，也就是隨著汞滴表面積的增長而作周期性的變化。當 t=0 時，（id）t =0；t= τ(滴汞周期，即汞滴從開始生長到滴下所需的時間)時，（id）t為最大用（id）t最大表示：

擴散電流隨時間而變化，但由于汞滴周期性地下落，擴散電流周期性地重復變化。通常在極譜分析中使用長周期的檢流計。它記錄的是平均電流，因此可以用每一滴汞滴在整個成長過程中所流過電量的庫侖數(shù)除以滴汞周期來表示：

式中：（id）平均----平均極限擴散電流（μA）；

n----電極反應中的電子轉移數(shù);

D----電極上起反應物質在溶液中的擴散系數(shù)（cm2 /s）;

m----汞流速度（mg/s）;

τ----滴汞周期（s）;

c----被測物質的濃度（mmol/l）;

式（3）被稱為尤考維奇方程式，該式定量的闡明了極限擴散電流與濃度的關系。各項因素不變時，可合并為一個常數(shù) K(K=605nD1/2m2/3τ1/6，稱為尤考維奇常數(shù))則在一定濃度范圍內，擴散電流與被測物質濃度成正比：

二、影響擴散電流的因素

1．毛細管特性

m 與τ稱為毛細管特性，m2/3τ1/6這個數(shù)為毛細管常數(shù)。該常數(shù)除了與毛細管的內徑等因素有關外，還與汞柱壓力有關。所以，在一定實驗條件下，擴散電流也與汞柱高度的平方根成正比。

2．滴汞電極電位

滴汞電極電位的改變對滴汞周期τ的影響較為顯著。因為不同電位時汞同溶液間的表面張力不同

3．溫度

實驗證明，室溫時，溫度每升高一攝氏度，將使擴散電流約增加1.3%，所以，在極譜法中要求溫度固定。

4．溶液組分

擴散系數(shù)與溶液的黏度有關，黏度越大，物質的擴散系數(shù)越小，因此擴散電流也隨之減小。溶液組分不同其黏度也不同，對擴散電流的影響也隨之不同。

三、定量分析法

擴散電流的大小在極譜圖上通常用波高來表示：

h=Kc

(1）

? 波高的測定

?平行線法

? 三切線法

? 定量分析方法

（1）直接比較法：

將濃度為Cs的標準溶液及濃度為Cx的未知溶液在相同的實驗條件下，分別作出極譜圖，測得其波高。由式：

hs =KCs

hx =KCx

兩式相除得： cx =hxcs/h s

由上式可求物質濃度。

(2)工作曲線法

配制一系列含有不同濃度的被測離子的標準溶液，在相同實驗條件下作極譜圖，測得波高。以波高為縱坐標，濃度為橫坐標作圖，可得一直線。然后在上述條件下測定未知溶液的波高，從標準曲線上查得溶液的濃度。

(3)標準加入法

取一定體積為Vx(單位為mL)的未知溶液，設其濃度為Cx，作出極譜圖。然后加入濃度Cs的標準溶液Vs（單位為mL），再在相同條件下作出極譜圖。分別測量加入前、后的波高為 h、H。

第三節(jié) 干擾電流及其消除方法

一、殘余電流

在進行極譜分析時，外加電壓雖未達到被測物質的分解電壓，但仍有微小的電流通過電解池，這種電流稱為殘余電流。殘余電流（i r）有以下兩部分組成：

（1）電解電流(if)：電解電流是由于溶液中微量的易被還原的雜質在滴汞電極上還原時所產生的。

（2）電容電流（ic）

電容電流來源于滴汞電極同溶液界面上雙電層的充電過程。

在測定擴散電流時，對殘余電流一般采用作圖的方法加以扣除。

二、遷移電流

遷移電流是指主體溶液中的離子，受靜電引力的作用達到電極表面，在電極上還原而產生的電流。消除遷移電流的方法是在溶液中加入大量支持電解質。

三、極譜極大

極譜極大也稱為畸峰，是極譜波中的一種異?；蛱厥猬F(xiàn)象。它是指在電解開始后，電流隨電位的增加而迅速增大的一個極大值，然后再下降到正常的擴散電流值，這種使極譜波上形成的一個突起的異常峰即稱極譜極大。

極大可用表面活性劑來抑制，抑制極大的表面活性劑稱為極大抑制劑，常用的極大抑制劑有明膠，聚乙烯醇及某些有機染料等。

四、氧波

溶解在溶液中的氧，能在滴汞電極上發(fā)生電極反應而產生極譜波，稱為氧波。

第一個氧波的半波電位約為-0.2V(vs SCE), 第二個氧波的半波電位約為-0.8V(vs SCE)(圖10-8曲線2)。兩個還原波占據(jù)了從0～-1.2V的整個電位區(qū)間，這正是大多數(shù)金屬離子還原的電位范圍。氧將重疊在被測物質的極譜波上而干擾測定。

除氧的方法有以下幾種：

① 在溶液中通入惰性氣體如：N2、H2或CO2。從而消除氧波。N2或H2可用于任何溶液，而CO2只能用于酸性溶液。

② 在中性或堿性溶液中，可加入亞硫酸鈉除氧：

③ 在強酸性溶液中，加入Na2CO3而生成大量CO2氣體以驅氧。④ 在弱酸性溶液中，利用抗壞血酸除氧效果也很好。

五、氫波，疊波和前波

1．氫波

溶液中的氫離子在滴汞電極上還原而產生的極譜波，稱為氫波。如果被測物質的極譜波與氫波近似，則氫波對測定會有干擾。

2．疊波

兩種物質的半波電位如果相差不大（小于 0.2V），那末這兩種物質的極譜波就會重疊起來，這種情況稱為疊波。

3．前波

當溶液中存在著一種較待測物質的半波電位為正且濃度很大（其量大于被測物質的10倍）的物質時，由于該種物質的擴散電流很大，故掩蓋了待測物質的波，這種干擾成為前波。

六、底液及其選擇

1．底液的組成

(1)支持電解質（以消除遷移電流）；(2)極大抑制劑（以消除極大）；(3)除氧劑（以消除氧波）；(4)其它有關試劑，如用以控制溶液酸度，改善波形的緩沖劑，絡合劑等等。

2．底液的選擇

選擇底液的原則：

（1）使極譜波的波形較好，也就是使極譜波的波形較陡，波的上下都有良好的平臺，最好是可逆的極譜波。

（2）干擾少。

（3）成本低，操作簡便。

（4）最好能同時測定幾種元素。

第四節(jié) 極譜波的半波電位及其它影響因素

一.、可逆波與不可逆波

1．可逆波

電極反應的速度較快，比電活性物質從溶液向電極表面擴散的速度來得快。極譜波上任何一點的電流都受擴散速度所控制，電極反應的進行不表現(xiàn)出明顯的超電位，在任一電位下，電極表面迅速達到平衡，能斯特公式完全適用?？赡鏄O譜波的波形一般很好。

2．不可逆波

電極反應的速度相對于電活性物質從溶液向電極表面擴散的速度來說要慢得多。溶液中電活性物質與電極間電子交換過程比較慢。要是電活性物質在電極反應，產生電流，就需要一定的活化能，也就是要增加額外的電壓，表現(xiàn)出明顯的超電位。因此，不能簡單的應用能斯特方程式。不可逆極譜波的波形較差，延伸較長。

在極譜分析中，由于不可逆波的波形延伸很長，不便于測量，且易受其它極譜波的干擾，對分析不利。實際工作中常利用合適的絡合劑，使不可逆波變?yōu)榭赡娌ɑ蚪朴诳赡娌ā?/p>

二、極譜波方程式

極譜波的電流與滴汞電極電位之間的數(shù)學表達式稱為極譜波方程式。不同的反應類型具有不同的極譜波方程式。簡單金屬離子的極譜波方程式如下：

Ede = E1/2 +(RT/nF)ln(id-i)/i

(7)

式（7）為滴汞電極電位Ede與電流i之間的關系式，稱為還原波方程式。

三、半波電位的測定和極譜波的對數(shù)分析

半波電位可根據(jù)極譜波方程式用作圖法求得，以lg[i/(id-i)]為縱坐標，Ede為橫坐標作圖可得一直線。在此直線上，當lg[i/(id-i)]=0時一點的電位即為半波電位。

從半波電位方程式可以看出，這種對數(shù)作圖法所得直線的斜率為n/0.059。根據(jù)對數(shù)圖（對數(shù)分析曲線），不但可以準確測量半波電位，而且可求得電極反應中的電子轉移數(shù)n。另外，還可用來判別極譜波的可逆性。

四、半波電位的特性及其影響因素

1．半波電位的特性

① 當溫度和支持電解質濃度一定時，則半波電位數(shù)值一定，而與在電極上進行反應的離子濃度無關。圖5-6可以看出半波電位值與其濃度無關。

② 半波電位的數(shù)值與所用儀器（如毛細管，檢流計）的性能無關。③ 半波電位與共存的其它反應離子無關。2.半波電位的影響因素（1）支持電解質的種類

（2）溶液的酸度（3）溫度（4）絡合物的形成

（5）半波電位與標準電極電位的關系 ① E1/2與E0基本相等 ② E1/2較E0為正 ③ E1/2較E0為負

第五節(jié) 極譜分析法的應用

極譜分析是一種快速的微量分析方法。它的應用范圍很廣，即可用于無機物質的分析也可用于有機物質的分析，只要被測物質可以在滴汞電極上發(fā)生氧化還原反應，就能用極譜分析法進行直接或間接測定。

純金屬礦石以及合金材料中雜質元素的測定用極譜法也很方便。許多有機化合物，其中包括醛類、酮類、醌類、不飽和酸類、硝基和亞硝基化合物、偶氮與重氮化合物、鹵化物及維生素等均可用該法測定。

此外，極譜法測定許多絡合物的組成和穩(wěn)定常數(shù)，而且是研究化學反應的機理及動力學的一個很有用的方法。

第六章

電解分析法和庫侖分析法

基本要點：

1.熟悉法拉第電解定律； 2.掌握控制電位電解的基本原理； 3.理解控制電位庫侖分析方法；

4.掌握恒電流庫侖滴定的方法原理及應用。

電解分析法包括兩方面的內容：

1．利用外加電源電解試液后，直接稱量在電極上析出的被測物質的重（質）量來進行分析，稱為電重量分析法。

2．將電解的方法用于元素的分離，稱為電解分離法。

庫倫分析法是利用外加電源電解試液，測量電解完全時所消耗的電量，并根據(jù)所消耗的電量來測量被測物質的含量。

第一節(jié)

電解分析的基本原理

一、電解現(xiàn)象

電解是一個借外部電源的作用來實現(xiàn)化學反應向著非自發(fā)方向進行的過程。電解池的陰極為負極，它與外界電源的負極相連；陽極為正極，它與外界電源的正極相連。

例如：在CuSO4溶液侵入兩個鉑電極，通過導線分別與電池的正極和負極相聯(lián)。如果兩極之間有足夠的電壓，那末在兩電極上就有電極反應發(fā)生。

陽極上有氧氣放出，陰極上有金屬銅析出。通過稱量電極上析出金屬銅的重量來進行分析，這就是電重量法。

二、分解電壓與超電壓

分解電壓可以定義為:被電解的物質在兩電極上產生迅速的和連續(xù)不斷的電極反應時所需的最小的外加電壓。從理論上講，對于可逆過程來說，分解電壓在數(shù)值上等于它本身所構成的原電池的電動勢，這個電動勢稱為反電動勢。反電動勢與分解電壓數(shù)值相等，符號相反。反電動勢阻止電解作用的進行，只有當外加電壓達到能克服此反電動勢時，電解才能進行。實際分解電壓并不等于（而是大于）反電動勢，這首先是由于存在超電壓之故。

超電位（以符號η來表示）是指使電解已十分顯著的速度進行時，外加電壓超過可逆電池電動勢的值。超電壓包括陽極超電位和陰極超電位。對于電極來說，實際電位與它的可逆

電位之間的偏差稱為超電位。在電解分析中，超電位是電化學極化和濃差極化引起的，前者與電極過程的不可逆性有關。后者與離子到達電極表面的速度有關。超電位是電極極化的度量。超電位的大小與很多因素有關，主要有以下幾方面：

1．電極的種類及其表面狀態(tài)； 2．析出物的形態(tài)； 3．電流密度； 4．溫度； 5．機械攪拌。

三、電解方程式

在電解過程中，外加電壓(V),反電動勢(E反)，電解電流(i)及電解池內阻(R)之間的關系可表示如下：

壓，以硫酸銅溶液為例，該電解池所需的外加電壓為：

V = E反 + η+ iR = 0.91+0.72+0.05 =1.68V

四、兩種電解過程

能斯特方程式有兩方面的含義：

1．對于一定的氧化還原體系（即E一定），電極表面氧化態(tài)與還原態(tài)活度的比率決定電極電位。

2．對于一定的氧化還原體系（即E一定），電極電位決定電極表面氧化態(tài)與還原態(tài)活度的比率。

究竟哪一個起主導作用，這要看具體的電解過程。電解過程有兩種：控制電流電解過程和控制電位電解過程。在控制電流電解過程中，外加電壓一般較大，保證電極上總有化學反應不斷發(fā)生，電流強度基本保持不變。在控制電位電解過程中，調節(jié)外加電壓，工作電極的電位控制在某一定數(shù)值或某一小范圍內，使被測離子在電極上析出，其它離子留在溶液中。

第二節(jié)

電解分析法

一、.控制電流電解分析法

1．儀器裝置

2．控制電流電解過程中的電位—時間曲線

電解過程中陰極電位與時間的關系曲線。

電解一開始，陰極電位立即從較正的電位向負的方向變化，到電位達到Fe3+的還原電位時，陰

電解方程式是電化學分析法的基本定律之一。通過（1）可以計算出溶液電解所需的合理外加電

極電位符合能斯特方程式：

3．應用

表6-2 用控制電流電解分析法測定的常見元素

控制電流電解法一般只適用于溶液中只含一種金屬離子的情況。如果溶液中存在兩種或兩種以上的金屬離子，且其還原電位相差不大，就不能用該法分離測定，所以選擇性不高是該法的最大缺點。但這種方法可以分離電動序中氫以前和氫以后的金屬。

二、控制陰極電位電解分析法

在控制陰極電位電解分析法中，調節(jié)外加電壓是工作電極的電位控制在一定范圍內或某一電位值，使被測離子在工作電極上析出，而其它離子還留在溶液中，從而達到分離和測定元素的目的。

1．裝置（圖6-4）

2．陰極電位的選擇

需要控制的電位值，通常是通過比較在分析實驗條件下共存離子的i-E曲線而確定的。從圖中可以看出，要使甲離子還原，陰極電位須負于a，但要防止乙離子析出，陰極電位又須正與b，因此，陰極電位控制在a與b之間就可使甲離子定量析出而乙離子仍留在溶液中。

3．控制電位電解過程中電流與時間的關系

在控制電位電解過程中，由于被測金屬離子在陰極上不斷還原析出，所以電流隨時間的增長而減小，最后達到恒定的最小值。

由曲線圖可知，電解電流隨時間的增長以負指數(shù)關系衰減。陰極電位雖然不變，但外加電壓卻隨時間下降。因此，在控制陰極電位電解過程中，需要不斷的降低外加電壓，同時電解電流也隨時間而逐漸減小。當電流趨于零時，說明電解已經(jīng)完全。

4．應用

控制陰極電位電解法的最大特點是它的選擇性好，所以它的用途較控制電流電解法廣泛。只要陰極電位選擇得當，可以使共存金屬離子依次先后在陰極上分別析出，實現(xiàn)分離或分別定量測定。

第三節(jié)

電重量分析的實驗條件

一、影響金屬析出性質的因素

1．.電流密度的影響 2．攪拌和加熱的影響 3．酸度的影響 4．絡合劑的影響

二、陰極干擾反應及其消除方法

溶解氧或氯的影響

陽極上的再氧化

Pt 陽極的溶解

第四節(jié) 庫侖分析法基礎

一、法拉第定律

法拉第定律包括兩方面內容：

1．電流通過電解質溶液時，物質在電極上析出的質量與通過電解池的電量成正比，即與電流密度和通過電流的時間的乘積成正比。這是法拉第第一定律。

m ∝ Q

m ∝ i.t;Q = i.t

2．相同的電量通過各種不同的電解質溶液時，在電極上所獲得的各種產物的質量與它們的摩爾質量成正比。這是法拉第第二定律。

合并法拉第第一，第二定律可以得到

m = MB.i.t /F

式中，MB為電解產物的摩爾質量。MB /F 相當于通過1庫倫電量使物質在電極上析出的質量。

二、電流效率

由法拉第電解定律可知，當物質以100%的電流效率進行電解反應時，那麼就可以通過測量進行電解反應所消耗的電量(庫倫數(shù))，求得電極上起反應的物質的量。所謂100%的電流效率，指電解時電極上只發(fā)生主反應，不發(fā)生副反應。

影響電流效率的主要因素有：

溶劑的電極反應。

電解質中的雜質在電極上的反應

溶液中可溶性氣體的電極反應

電極自身的反應

電解產物的再反應

第五節(jié)

控制電位庫侖分析法

原理和裝置

控制電位庫侖分析用控制電極電位的方法進行電解，并用庫侖計或作圖法來測定電解時所消耗的電量，由此計算出電極上起反應的被測物質的量。

測量電量的方法：

庫侖計——氫氧氣體庫侖計的構造，它由一支帶有活塞和兩個鉑電極的玻管同一支刻度管相連接，管中充以0.5mol/LK2SO4溶液。當有電流流過時，鉑陰極上析出氫氣，鉑陽極上析出氧氣，從右邊管中電解前后液面差就可讀出氫氧氣體的總體積。在標準狀況下，每庫侖電量析出0.1739mL氫氧混合氣體。根據(jù)法拉第定律，即可得到被測物質的量。

第六節(jié) 控制電流庫侖分析法

一、基本原理和裝置

1．.控制電流庫侖分析基本原理

廣義上說，控制電流庫侖分析是指以恒定電流進行電解，測量電解完全時所消耗的時間，再由法拉第定律計算分析結果的分析方法。它可按下述兩種類型進行：

(1)被測定物質直接在電極上起反應；

(2)在試液中加入大量物質，使此物質經(jīng)電解反應后產生一種試劑，然后此試劑與被測物起反應。一般都按第二種類型進行。

這種方法是在試液中加入適當?shù)妮o助劑后，以一定強度的恒定電流進行電解，由電極反應產生一種―滴定劑‖。該滴定劑與被測物質發(fā)生定量反應。當被測物質作用完后，用適當?shù)姆椒ㄖ甘窘K點并立即停止電解。由電解進行的時間t(s)及電流強度I(A)，可按法拉第定律計算被測物的量

2．儀器裝置（圖6-6）

二、指示終點的方法

1．.化學指示劑法

普通容量分析中所用的化學指示劑，均可用于庫侖滴定法中。例如，肼的測定，電解液中有肼和大量KBr，加入MO為指示劑，電極反應為：

電極上產生的Br2與溶液中的肼起反應： NH2-NH2 + 2Br2 = N2 + 4HBr 過量的Br2使指示劑退色，指示終點，停止電解。2．電位法

利用庫侖滴定法測定溶液中酸的濃度時，用玻璃電極和甘汞電極為檢測終點電極，用pH計指示終點。此時用Pt電極為工作電極，銀陽極為輔助電極。電極上的反應為：

由工作電極發(fā)生的反應使溶液中OH-產生了富余，作為滴定劑，使溶液中的酸度發(fā)生變化，用pH計上pH的突躍指示終點。3．死停終點法

通常是在指示終點用的兩只鉑電極上加一小的恒電壓，當達到終點時，由于試液中存在一對可逆電對（或原來一對可逆電對消失），此時鉑指示電極的電流迅速發(fā)生變化，則表示終點到達。

三、庫侖滴定的應用及特點

凡是與電解所產生的試劑能迅速而定量地反應的任何物質，均可用庫侖滴定法測定。

庫侖滴定具有下列特點：

（1）不需要基準物質。

（2）不需要標準溶液。

（3）靈敏度高，適于微量和痕量分析。

（4）易于實現(xiàn)自動化和數(shù)字化，便于遙控分析。

第七章 原子發(fā)射光譜分析

基本要點：

1.了解原子發(fā)射光譜分析的基本原理；

2.掌握各種激發(fā)光源的特點及光源的選擇；

3.理解光譜儀的基本組成和作用；

4.掌握光譜定性分析方法及操作過程；

5．掌握光譜內標法定量分析的基本原理和方法。

第一節(jié) 光學分析法概要

1．定義：光學分析法主要根據(jù)物質發(fā)射、吸收電磁輻射以及物質與電磁輻射的相互作用來進行分析的。

2．電磁波譜：

射線 5～140pm

X射線 10－3～10nm

光學區(qū) 10～1000μm

其中：遠紫外區(qū) 10～200nm

近紫外區(qū) 200～380nm

可見區(qū) 380～780nm

近紅外區(qū) 0.78～2.5μm

中紅外區(qū) 2.5～50μm

遠紅外區(qū) 50～1000μm

微波 0.1mm～1m

無線電波 >1m

3．光學分析法分類

（1）光譜分析方法：

基于測量輻射的波長及強度。這些光譜是由于物質的原子或分子的特定能級的躍遷所產生的，根據(jù)其特征光譜的波長可進行定性分析；而光譜的強度與物質的含量有關，可進行定量分析。根據(jù)輻射能量傳遞的方式，光譜方法又可分為發(fā)射光譜、吸收光譜、熒光光譜、拉曼光譜等等。

（2）非光譜分析法：

不涉及光譜的測定，即不涉及能級的躍遷，而主要是利用電磁輻射與物質的相互作用。引起電磁輻射在方向上的改變或物理性質的變化，而利用這些改變可以進行分析。

第二節(jié)

原子發(fā)射光譜分析的基本原理

一、原子光譜的產生

原子發(fā)射光譜分析是根據(jù)原子所發(fā)射的光譜來測定物質的化學組分的。不同物質由不同元素的原子所組成，而原子都包含著一個結構緊密的原子核，核外圍繞著不斷運動的電子。每個電子處于一定的能級上，具有一定的能量。在正常的情況下，原子處于穩(wěn)定狀態(tài)，它的能量是最低的，這種狀態(tài)稱為基態(tài)。但當原子受到能量(如熱能、電能等)的作用時，原子由于與高速運動的的氣態(tài)粒子和電子相互碰撞而獲得了能量，使原子中外層的電子從基態(tài)躍遷到更高的能級上，處在這種狀態(tài)的原子稱激發(fā)態(tài)。電子從基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)所需的能量稱為激發(fā)電位，當外加的能量足夠大時，原子中的電子脫離原子核的束縛力，使原子成為離子，這種過程稱為電離。離子中的外層電子也能被激發(fā)，其所需的能量即為相應離子的激發(fā)電位。處于激發(fā)態(tài)的原子是十分不穩(wěn)定的，在極短的時間內便躍遷至基態(tài)或其它較低的能級上。當原子從較高能級躍遷到基態(tài)或其它較低的能級的過程中，將釋放出多余的能量，這種能量是以一定波長的電磁波的形式輻射出去的。

E2,E1分別為高能級、低能級的能量，h為普朗克(Planck)常數(shù)；v 及λ分別為所發(fā)射電磁波的頻率及波長，c為光在真空中的速度。

每一條所發(fā)射的譜線的波長，取決于躍遷前后兩個能級之差。由于原子的能級很多，原子在被激發(fā)后，其外層電子可有不同的躍遷，但這些躍遷應遵循一定的規(guī)則(即―光譜選律‖)，因此對特定元素的原子可產生一系列不同波長的特征光譜線，這些譜線按一定的順序排列，并保持一定的強度比例。

光譜分析就是從識別這些元素的特征光譜來鑒別元素的存在(定性分析)，而這些光譜線的強度又與試樣中該元素的含量有關，因此又可利用這些譜線的強度來測定元素的含量(定量分析)。

二、發(fā)射光譜分析的過程

1．試樣在能量的作用下轉變成氣態(tài)原子，并使氣態(tài)原子的外層電子激發(fā)至高能態(tài)。當從較高的能級躍遷到較低的能級時，原子將釋放出多余的能量而發(fā)射出特征譜線。

2．所產生的輻射經(jīng)過攝譜儀器進行色散分光，按波長順序記錄在感光板上，就可呈現(xiàn)出有規(guī)則的譜線條，即光譜圖。

3．根據(jù)所得光譜圖進行定性鑒定或定量分析。

第三節(jié)

光譜分析儀器

進行光譜分析的儀器設備主要由光源、分光系統(tǒng)(光譜儀)及觀測系統(tǒng)三部分組成。

一、光源

（一）光源的作用

首先，把試樣中的組分蒸發(fā)離解為氣態(tài)原子，然后使這些氣態(tài)原子激發(fā)，使之產生特征光譜。因此光源的主要作用是對試樣的蒸發(fā)和激發(fā)提供所需的能量。

（二）常用光源類型

1．直流電弧

利用直流電作為激發(fā)能源。常用電壓為150～380V，電流為5—30A?？勺冸娮?稱作鎮(zhèn)流電阻)用以穩(wěn)定和調節(jié)電流的大小，電感(有鐵心)用來減小電流的波動。G為放電間隙。這種光源的弧焰溫度與電極和試樣的性質有關，一般可達4000—7000K，可使70種以上的元素激發(fā)，所產生的譜線主要是原子譜線。其主要優(yōu)點是分析的絕對靈敏度高，背景小，適宜于進行定性分析及低含量雜質的測定，但因弧光游移不定，再現(xiàn)性差，電極頭溫度比較高，所以這種光源不宜用于定量分析及低熔點元素的分析。

2．交流電弧

高壓電弧工作電壓達2000～4000V，可以利用高電壓把弧隙擊穿而燃燒，低壓交流電弧工作電壓一般為110～220V，必須采用高頻引燃裝置引燃，交流電弧發(fā)生器的典型電路如圖7-2所示。

由于交流電弧的電弧電流有脈沖性，它的電流密度比在直流電弧中要大，弧溫較高(略高于4000～7000K)，所以在獲得的光譜中，出現(xiàn)的離子線要比在直流電弧中稍多些。這種光源的最大優(yōu)點是穩(wěn)定性比直流電弧高，操作簡便安全，因而廣泛應用于光譜定性、定量分析，但靈敏度較差些。

3.高壓火花

這種光源的特點是放電的 穩(wěn)定性好，電弧放電的瞬間溫度可高達10000K以上，適用于定量分析及難激發(fā)元素的測定。由于激發(fā)能量大，所產生的譜線主要是離子線，又稱為火花線。但電極頭溫度較低，因而試樣的蒸發(fā)能力較差，較適合于分析低熔點的試樣。缺點是靈敏度較差，背景大，不宜作痕量元素分析。

4．電感耦合高頻等離子體焰炬

這是當前發(fā)射光譜分析中發(fā)展迅速、極受重視的一種新型光源。ICP—AES具有靈敏度高，檢測限低,精密度好(相對標準偏差一般為0.5%～2%)，工作曲線線性范圍寬，因此同一份試液可用于從宏量至痕量元素的分析，試樣中基體和共存元素的干擾小，甚至可以用一條工作曲線測定不同基體的試樣同一元素。這就為光電直讀式光譜儀了提供了一個理想的光源。

二、光譜儀(攝譜儀)

（一）作用將光源發(fā)射的電磁波分解為按一定次序排列的光譜。

（二）類型

1．棱鏡攝譜儀

(1)組成：棱鏡攝譜儀主要由照明系統(tǒng)、準光系統(tǒng)、色散系統(tǒng)(棱鏡)及投影系統(tǒng)(暗箱)四部分組成。

(2)棱鏡攝譜儀的光學特性：

色散率——是把不同波長的光分散開的能力，通常以倒數(shù)線色散率來表示：dλ/dl，即譜片上每一毫米的距離內相應波長數(shù)(單位為nm)。

分辨率——是指攝譜儀的光學系統(tǒng)能夠正確分辨出緊鄰兩條譜線的能力。用兩條可以分辨開的光譜 波長的平均值λ與其波長差Δλ之比值來表示，即R=λ/Δλ。

棱鏡攝譜儀的理論分辨率R 0 可用下式表示：

R 0 =mt·dn/dλ

（2）

集光本領——是指攝譜儀的光學系統(tǒng)傳遞輻射的能力，2．光柵攝譜儀

光柵攝譜儀應用光柵作為色散元件，利用光的衍射現(xiàn)象進行分光。光柵攝譜儀比棱鏡攝譜儀有

更高的分辨率，且色散率基本上與波長無關，它更適用于一些含復雜譜線的元素如稀土元素、鈾、釷等試樣的分析。

三、觀測設備

1．光譜投影儀（映譜儀）

在進行光譜定性分析及觀察譜片時需用此設備。一般放大倍數(shù)為20倍左右。

2．測微光度計（黑度計）

用來測量感光板上所記錄的譜線黑度，主要用于光譜定量分析。

黑度S則定義為：

第四節(jié)

光譜定性分析

一、基本概念

通過檢查譜片上有無特征譜線的出現(xiàn)來確定該元素是否存在，稱為光譜定性分析。在分析一種元素時，一般只要檢測到該元素的少數(shù)幾條靈敏線或―最后線‖，就可確定該元素存在。所謂‖靈敏線―是指各種元素譜線中最容易激發(fā)或激發(fā)電位較低的譜線。靈敏線又可稱為―最后線‖。由激發(fā)態(tài)直接躍遷至基態(tài)時所輻射的譜線稱為共振線。由較低能級的激發(fā)態(tài)（第一激發(fā)態(tài)）直接躍基態(tài)時所輻射的譜線稱為第一共振線，一般也是元素的最靈敏線。在實際定性分析中。是根據(jù)靈敏線或最后線來檢測元素的，因此這些譜線又可稱為分析線。

二、光譜定性分析的方法

1．比較法

即將試樣與已知的鑒定元素的化合物在相同的條件下并列攝譜，然后將所得光譜圖進行比較，經(jīng)確定某些元素是否存在。

2．鐵光譜比較法：

用鐵的光譜來進行比較。將試樣和純鐵并列攝譜。因為鐵的光譜譜線較多，在我們常用 的鐵光譜的210.0—660.0nm波長范圍內，大約有4600條譜線，其中每條譜線的波長，都已作了精確的測定，載于譜線表內。所以用鐵的光譜線作為波長的標尺是很適宜的。一般就將各個元素的分析線按波長位置標插在鐵光譜圖的相應位置上，預先制備了―元素標準光譜圖‖。

在進行定性分析時，只要在映譜儀上觀察所得譜片，使元素標準光譜圖上的鐵光譜譜線與譜片上攝取的鐵譜線相重合，如果試樣中未知元素的譜線與標準光譜圖中已標明的某元素譜線出現(xiàn)的位置相重合，則該元素就有存在的可能。

三、光譜定性分析的操作過程

1．試樣處理

2．攝譜

3．檢查譜線

第五節(jié)

光譜定量分析

一、光譜定量基本公式

根據(jù)被測試樣光譜中欲測元素的譜線強度來確定元素濃度。

I=acb

(4)

這是光譜定量分析依據(jù)的基本公式。對式（4）取對數(shù)得：

lgI=b·lgc＋lga(5)

以lgI對lgc作圖，所得曲線在一定濃度范圍內為一直線

實際光譜分析中，常采用內標法。內標法的原理如下： 在被測元素的譜線中選一條線作為分析線，在基體元素（或定量加入的其它元素）的譜線中選一條與分析線相近的譜線作為內標線（或稱比較線），這兩條譜線組成所謂分析線對。分析線與內標線的絕對強度的比值稱為相對強度。內標法就是借測量分析線對的相對強度來進行定量分析的。內標法的基本公式：

以lgR對lgc所作的曲線即為相應的工作曲線，其形狀與圖7相同。只要測出譜線的相對強度R，便可從相應的工作曲線上求得試樣中欲測元素的含量。對內標元素和分析線對的選擇應考慮以下幾點：

(1)原來試樣內應不含或僅含有極少量所加內標元素。亦可選用此基體元素作為內標元素。

(2)要選擇激發(fā)電位相同或接近的分析線對。

(3)兩條譜線的波長應盡可能接近。

(4)所選線對的強度不應相差過大。

(5)所選用的譜線應不受其它元素譜線的干擾，也應不是自吸收嚴重的譜線。

(6)內標元素與分析元素的揮發(fā)率應相近。

二、乳劑特性曲線，內標法基本關系式

乳劑特性曲線通常以黑度值S為縱坐標，曝光量的對數(shù)lgH為橫坐標作圖（圖7-8）。

此曲線AB部分為曝光不足部分，CD部分為曝光過度部分，BC部分為曝光正常部分。其

斜率為r,則：

r = tgα(7)

γ稱為感光板的反襯度，表示當曝光量改變時，黑度變化的快慢。截距為lgHi，Hi稱為乳劑的惰延量。感光析的靈敏度取決于Hi的大小，Hi愈大，愈不靈敏。橫軸上的投影（bc線段）稱為乳劑的展度，表示特性曲線直線部分的曝光量對數(shù)的范圍。對于正常曝光部分，S與lgH之間的關系最簡單，可用直線方程表示：

S = tgα(lgH－lgH i)= γ(lgH－lgH i)(8)

γlgH i 為一定值并以i表示，則：

S =γlgH－i(9)

H ≈ t S = γlgI t －I(10)

在光譜定量分析中，分析線及內標線的黑度為：

S1 =γ1lgI1t1 －i1(11)

S2 =γ2lgI2t2 －i2(12)

因為在同一感光板上，曝光時間相等，即t1 =t2，γ1=γ2 =γ，i1 =i2 =i，則分析線對的黑度差ΔS為：

ΔS = S1 －S2 =γ = rlg R(13)

將式(6)代入上式：

ΔS=γlgR=γb 1 lg c ＋γlg A(14)

在一定條件下，分析線對的黑度差與試樣中該組分的含量c的對數(shù)成線性關系。

三、光譜定量分析方法－三標準試樣法

實際工作中并不需要求出r，b 1，lgA的值。而是將三個以上的標準試樣和被分析試樣于同一實驗條件下攝取光譜于同一感光板上。由各個標準試樣分析線對的黑度差與校準試樣中欲測成分的c含量的對數(shù)繪制工作曲線。

然后由被測試樣光譜中測得分析線對的黑度差，從工作曲線中即可查得試樣中該成分的含量。

第六節(jié)

光譜半定量分析

1．譜線呈現(xiàn)法

2．譜線強度比較法

3．均稱線對法

第七節(jié)

原子發(fā)射光譜分析法的應用

原子發(fā)射光譜分析在鑒定金屬元素方面（定性分析）具有較大的優(yōu)越性，不需分離、多元素同時測定、靈敏、快捷，可鑒定周期表中約70多種元素，長期在鋼鐵工業(yè)（爐前快速分析）、地礦等方面發(fā)揮重要作用；

在定量分析方面，原子吸收分析有著優(yōu)越性；

80年代以來，全譜光電直讀等離子體發(fā)射光譜儀發(fā)展迅速，已成為無機化合物分析的重要儀器。

第八章

原子吸收光譜分析

第一節(jié)

原子吸收光譜分析基本原理

一、概述 原子吸收現(xiàn)象：原子蒸氣對其原子共振輻射吸收的現(xiàn)象；1802年被人們發(fā)現(xiàn)；1955年以前，一直未用于分析化學，為什么？

澳大利亞物理學家 Walsh A（瓦爾西）發(fā)表了著名論文：《原子吸收光譜法在分析化學中的應用》

奠定了原子吸收光譜法的基礎，之后迅速發(fā)展。特點：

(1)檢出限低，10-10～10-14 g；(2)準確度高，1%～5%；

(3)選擇性高，一般情況下共存元素不干擾；(4)應用廣，可測定70多個元素（各種樣品中）； 局限性：

難熔元素、非金屬元素測定困難、不能同時多元素

二、原子吸收光譜的產生

1.原子的能級與躍遷

基態(tài)?第一激發(fā)態(tài)，吸收一定頻率的輻射能量。

產生共振吸收線（簡稱共振線）

吸收光譜

激發(fā)態(tài)?基態(tài)

發(fā)射出一定頻率的輻射。

產生共振吸收線（也簡稱共振線）

發(fā)射光譜

2.元素的特征譜線

（1）各種元素的原子結構和外層電子排布不同

基態(tài)?第一激發(fā)態(tài)：

躍遷吸收能量不同——具有特征性。

（2）各種元素的基態(tài)?第一激發(fā)態(tài)

最易發(fā)生，吸收最強，最靈敏線。特征譜線。

（3）利用原子蒸氣對特征譜線的吸收可以進行定量分析

三、譜線的輪廓與譜線變寬

原子結構較分子結構簡單，理論上應產生線狀光譜吸收線。

實際上用特征吸收頻率輻射光照射時，獲得一峰形吸收(具有一定寬度)。

由：It=I0e-Kvb，透射光強度 It和吸收系數(shù)及輻射頻率有關。

以Kv與? 作圖： 吸收峰變寬原因：

（1）自然寬度

照射光具有一定的寬度。

（2）溫度變寬（多普勒變寬）ΔVD

多普勒效應：一個運動著的原子發(fā)出的光，如果運動方向離開觀察者（接受器），則在觀察者看來，其頻率較靜止原子所發(fā)的頻率低，反之，高。

?VD?7.162?10?7?V0T M（3）壓力變寬（勞倫茲變寬，赫魯茲馬克變寬）ΔVL 由于原子相互碰撞使能量發(fā)生稍微變化。

勞倫茲變寬：

待測原子和其他原子碰撞。隨原子區(qū)壓力增加而增大。

赫魯茲馬克變寬（共振變寬）：

同種原子碰撞。濃度高時起作用，在原子吸收中可忽略（4）自吸變寬

光源空心陰極燈發(fā)射的共振線被燈內同種基態(tài)原子所吸收產生自吸現(xiàn)象。燈電流越大，自吸現(xiàn)象越嚴重。

（4）場致變寬 外界電場、帶電粒子、離子形成的電場及磁場的作用使譜線變寬的現(xiàn)象；影響較小；

在一般分析條件下ΔVD為主。

四、積分吸收和峰值吸收

1.積分吸收

鎢絲燈光源和氘燈，經(jīng)分光后，光譜通帶0.2mm。而原子吸收線半寬度：10-3mm。如圖： 若用一般光源照射時，吸收光的強度變化僅為0.5%。靈敏度極差。

理論上：

收輻射的基態(tài)原子數(shù)N0。

這是一種絕對測量方法，現(xiàn)在的分光裝置無法實現(xiàn)。

(△λ=10-3，若λ取600nm，單色器分辨率R=λ/△λ=6×105)長期以來無法解決的難題！

能否提供共振輻射（銳線光源），測定峰值吸收？

2.銳線光源

在原子吸收分析中需要使用銳線光源，測量譜線的峰值吸收，銳線光源需要滿足的條件：

（1）光源的發(fā)射線與吸收線的ν0一致。

（2）發(fā)射線的Δν1/2小于吸收線的 Δν1/2。

提供銳線光源的方法：

空心陰極燈

如果將公式左邊求出，即譜線下所圍面積測量出（積分吸收）。即可得到單位體積原子蒸氣中吸

πe2Kvdv?N0f ?mc????3.峰值吸收

采用銳線光源進行測量，則Δνe<Δνa，由圖可見，在輻射線寬度范圍內，Kν可近似認為不變，并近似等于峰值時的吸收系數(shù)K0

上式的前提條件：（1）Δνe<Δνa ；

（2）輻射線與吸收線的中心頻率一致。

五、基態(tài)原子數(shù)與原子化溫度

原子吸收光譜是利用待測元素的原子蒸氣中基態(tài)原子與共振線吸收之間的關系來測定的。

需要考慮原子化過程中，原子蒸氣中基態(tài)原子與待測元素原子總數(shù)之間的定量關系。

熱力學平衡時，兩者符合Boltzmann分布定律：

NjN0?PjP0e?E0?EjkT?PjP0e??EkT?PjP0e?h?kT

上式中Pj和PO分別為激發(fā)態(tài)和基態(tài)的統(tǒng)計權重，激發(fā)態(tài)原子數(shù)Nj與基態(tài)原子數(shù)No之比較小，<1%?？梢杂没鶓B(tài)原子數(shù)代表待測元素的原子總數(shù)。公式右邊除溫度T外，都是常數(shù)。T一定，比值一定。

六、定量基礎

It?I0e?K??b

第二節(jié)

原子吸收光譜儀及主要部件

一、流程

2.原子吸收中的原子發(fā)射現(xiàn)象

在原子化過程中，原子受到輻射躍遷到激發(fā)態(tài)后，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，將再躍遷至基態(tài)，故既存在原子吸收，也有原子發(fā)射。但返回釋放出的能量可能有多種形式，產生的輻射也不在一個方向上，但對測量仍將產生一定干擾。

消除干擾的措施：

將發(fā)射的光調制成一定頻率；檢測器只接受該頻率的光信號；

原子化過程發(fā)射的非調頻干擾信號不被檢測；

二、光源

1.作用

提供待測元素的特征光譜。獲得較高的靈敏度和準確度。

光源應滿足如下要求；

（1）能發(fā)射待測元素的共振線；（2）能發(fā)射銳線；

（3）輻射光強度大，穩(wěn)定性好。2.空心陰極燈： 3.空心陰極燈的原理

施加適當電壓時，電子將從空心陰極內壁流向陽極;與充入的惰性氣體碰撞而使之電離，產生正電荷，其在電場作用下，向陰極內壁猛烈轟擊;使陰極表面的金屬原子濺射出來，濺射出來的金屬原子再與電子、惰性氣體原子及離子發(fā)生撞碰而被激發(fā)，于是陰極內輝光中便出現(xiàn)了陰極物質和內充惰性氣體的光譜。

用不同待測元素作陰極材料，可制成相應空心陰極燈。

空心陰極燈的輻射強度與燈的工作電流有關。優(yōu)缺點：

（1）輻射光強度大，穩(wěn)定，譜線窄，燈容易更換。（2）每測一種元素需更換相應的燈。

三、原子化系統(tǒng)

1.作用

將試樣中離子轉變成原子蒸氣

第四篇：電子測量技術與儀器實習報告

成人高等教育

電子測量實習報告

題 目： 電子測量實習報告 學 生： 白 培 貞 聯(lián)系電話： 10124578898 指導老師： 李 行 教學站點： 西安機電科技技師學院 專 業(yè)： 電子測量技術及儀器

完成日期： 2013.04.15

目 錄

一、實習目的與意義 ??????????????????????(1)

二、實習單位簡介???????????????????????(1)2.1地理位置????????????????????????(1)2.2公司規(guī)模????????????????????????(1)2.3產品概況????????????????????????(2)2.4管理概況????????????????????????(2)2.5技術概況????????????????????????(2)2.6目前行業(yè)發(fā)展地位????????????????????(2)

三、實習崗位簡介???????????????????????(2)

四、實習內容?????????????????????????(3)4.1專門觀測員??????????????????????(3)4.2市場推廣員???????????????????????(3)4.3操作員。?????????????????????????(3)

五、收獲與體會????????????????????????(4)

六、致謝????????????????????????????(7)

一、實習目的與意義

電子測量技術及儀器集中學習是在課堂結束之后在實習地集中的實踐性教學，是各項課間的綜合應用，是鞏固和深化課堂所學知識的必要環(huán)節(jié)。通過實習，不僅了解到了電子測量的全過程而且培養(yǎng)了我們熟悉電子儀器、儀表工作原理，使我們具備電子測量應用技術、電子儀器測控技術的能力，并且為今后解決實際工程中的有關問題打下基礎，還能在業(yè)務組織能力和實際工作能力方面的鍛煉。在實習單位，我們必須向師父，工人師傅，還有各位上司努力學習，努力提高自己的各方面素質。我們適時地抓住該次實習的機會，努力地運用在學校學習的書本知識，將他們轉化為實地操作的能力。

為以后真正走向社會，走向工作崗位提供寶貴的經(jīng)驗，通過這次頂崗實習，對我們鞏固和加深所學理論知識，培養(yǎng)我們的獨立工作能力和加強勞動觀點起了重要作用。

1.在實習中了解企業(yè)的組織管理、企業(yè)文化、產品開發(fā)與銷售等方面的知識和運作過程；更重要的是培養(yǎng)了我們嚴格認真的科學態(tài)度、塌實求實的工作作風、吃苦耐勞的獻身精神和團結協(xié)作的集體觀念。

2．在專業(yè)比較對口的實習崗位上，努力將所學的理論知識與實際工作密切結合，并能靈活應用，使自己的專業(yè)知識、專業(yè)技能及工程實踐能力均得到一次全面的提升。

3．積累一定的工作經(jīng)驗和社會經(jīng)驗，在職業(yè)道德、職業(yè)素質、勞動觀念、工作能力等方面都有明顯的提高，逐步掌握從學生到員工的角色轉換，為畢業(yè)后的就業(yè)打下良好的基礎，提高就業(yè)競爭力。

二、實習單位簡介

2.1地理位置：

華天科技（西安）有限公司，地處古城西安的國家級經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)鳳城五路，地理位置優(yōu)越，交通便利，擁有完善，廣闊的銷售網(wǎng)絡，毗鄰天水-關中經(jīng)濟帶，處于連接東部和西部的跳板位置，在剛起步不久的中西部電子產業(yè)中市場前景遠大，具有廣闊的市場發(fā)展?jié)摿?2.2公司規(guī)模

華天科技（西安）有限公司是由天水華天科技股份有限公司出資設立的專業(yè)從事集成電路高端封裝測試的企業(yè)。公司成立于2008年1月，注冊資本36100萬

元，占地面積10.8萬平方米。2.3產品概況

企業(yè)主要從事半導體集成電路、MEMS傳感器、半導體元器件的封裝測試業(yè)務。公司具有封裝測試10億塊TSSOP、QFN、DFN、BGA、FLIPCHIP等系列集成電路的能力和月1萬片的CP測試生產能力。公司以科技創(chuàng)新為先導，積極致力于集成電路高端封裝技術的研發(fā)和CSP封裝技術的開發(fā)。2.4管理概況

企業(yè)具有完善的法人治理結構和現(xiàn)代公司經(jīng)營管理制度，與銀行之間有著良好的信貸關系，信用等級為AAA。企業(yè)的集成電路封裝測試生產線通過了ISO9001、ISO/TS16949質量管理體系認證以及ISO14001環(huán)境管理體系認證。公司自成立以來，通過深化企業(yè)改革，加強科技創(chuàng)新，強化內部管理，大力開拓市場，實施技術改造等措施，使企業(yè)的技術創(chuàng)新能力、裝備水平、市場占有率等都得到了有效的提升，集成電路年封裝能力和實際加工量連年快速增長，企業(yè)綜合競爭能力和經(jīng)濟效益大幅度提高 2.5技術概況

華天科技（西安）有限公司電子封裝研究中心設計團隊擁有成熟的SiP設計技術，使用Package design tool：SIGRITY-Unified Package Desinge（UPD）原Encore軟件提供設計服務，Electromagnetic modeling tool：Apache-Sentinel-NPE（原Paksi-E）軟件進行電量參數(shù)提取與設計，并嚴格按照設計流程控制系統(tǒng)來進行，從而保證了設計的質量。

公司可為客戶提供封裝方案評估、封裝設計、熱仿真、頻域仿真、時域仿真、機械應力仿真、三維模型、可靠性評估等諸多封裝技術服務。2.6目前行業(yè)發(fā)展地位

華天科技西安有限公司現(xiàn)有職工5000多人,整體采用制度化管理模式,目前在地區(qū)行業(yè)中處于龍頭企業(yè)的地位,在全國處于最具影響力和發(fā)展?jié)摿Φ牡匚?始建于2008年,經(jīng)過5年的建設,現(xiàn)已形成了以從事半導體集成電路、MEMS傳感器、半導體元器件的封裝測試為主營業(yè)務的大企業(yè)，2012年被評為國家技術創(chuàng)新示范企業(yè)、榮獲中國半導體產業(yè)發(fā)展十年表彰活動中國十強最具成長性半導體企業(yè)。

三、實習崗位簡介

電學計量技術的現(xiàn)狀和總體發(fā)展趨勢，分析了電子測量儀器的研 究開發(fā)，闡述了我國電子測量技術與國際先進技術水平的差距，進而 提出了發(fā)展電子測量 2

儀器技術的對策。特別是由于測試技術的突破帶 來的電子測量儀器的革命性變化。介紹了業(yè)界的最新進展和最新標 準。SMT 實驗室，需要滿足 SMT 單位的檢測要求，失效分析及協(xié)助 現(xiàn)場問題解決，新材料，新制程檢測評估驗證，協(xié)助事業(yè)單位，擬定 實驗計劃，經(jīng)驗分享及教育推鑒。

四、實習內容

在此實習期間,我主要從事觀測，銷售崗位的工作,初期通過師傅的介紹,我了解了自己在大學所學的電子測量及儀器知識在該公司的應用狀況。4.1專門觀測員

在實際測量工作中，由于外界條件、儀器本身和觀測者技術水平等的不同，必然導致對同一測量對象進行的若干次測量所得到的結果彼此不同，或在各觀測值與其理論值之間仍存在差異。

（1）在儀器安置、照準、讀數(shù)等方面都會產生誤差。同時普通員工的技術水平、工作態(tài)度及狀態(tài)都對測量成果的質量有直接影響。

（2）每種儀器有一定限度的精密程度，因而觀測值的精確度也必然受到一定的限度。同時儀器本身在設計、制造、安裝、校正等方面也存在一定的誤差，如鋼尺的刻畫誤差、度盤的偏心等。

（3）觀測時所處的外界條件，如溫度、濕度、大氣折光等因素都會對觀測結果產生一定的影響。外界條件發(fā)生變化，觀測成果將隨之變化。所以觀測條件的好壞與觀測成果的質量有著密切的聯(lián)系。因此需要特定技術和能力的觀測人員。4.2市場推廣員

公司從事半導體集成電路、MEMS傳感器、半導體元器件的封裝測試業(yè)務，所以還需要將所生產出來的成品銷往全國各地，就需要市場部的營銷人員,營銷是一個社會過程，在此過程中我們不僅賣的是公司的產品，更是形象、名譽、誠信和服務。所以這一個過程不僅要掌握用戶的需求，更要激起他們購買的欲望，讓他們放心的使用我們的產品.努力為把公司發(fā)展成為國際知名的集成電路封裝測試企業(yè)而不懈努力。4.3操作員

電子測量技術及儀器專業(yè)是以培養(yǎng)熟悉電子儀器、儀表工作原理，具備電子測量應用技術、電子儀器測控技術能力的高級技術應用性專門人才為目標。要求我們掌握儀器儀表的使用和測量能力，在其中對儀器儀表的應用就需要我們實地操作，公司上班制度采用三班倒，作為內操人員，我們兢兢業(yè)業(yè)的堅持在工作崗 3

位，平時由于眾多原因，測量也存在一定誤差。例如，在一系列的觀測值中如何確定最可靠值；如何來評定測量的精度；什么樣的誤差是被許可的，即如何確定誤差的限度。例如，在一系列的觀測值中如何確定最可靠值；如何來評定測量的精度；什么樣的誤差是被許可的，即如何確定誤差的限度。這就運用到了大學的專業(yè)知識，內操員要運用誤差理論來得到解決這些問題。

（1）進行各類誤差的判別與原因分析；（2）進行誤差的計算和比較

（3）運用誤差傳播定律進行相關分析計算。

在操作中，經(jīng)常出現(xiàn)偶然誤差，它是不可避免的，偶然誤差是測量中不可避免的誤差，它的大小和符號也無法預知，純屬偶然性質。但是在相同的條件下，進行重復觀測所出現(xiàn)的大量偶然誤差，卻存在著一定的規(guī)律。這就是表面上看來毫無規(guī)律的一組偶然誤差，其內部卻隱藏著一種必然的規(guī)律。起初，剛到實習單位很懵懂，生產線不懂，跟著師傅學了一段時間獲得了很多，大學書本知識也應用于了實踐，慢慢的操作技能也跟著提高。在操作實習的時間最長，也最有意義，因為在大多數(shù)學校的客觀知識，在工作的崗位上基本都得到了應用和實踐，學校里也經(jīng)常做實驗，也懂得許多電子測量規(guī)則和方法，和對儀器的接觸等都對在崗位的工作奠定了基礎。

五、收獲與體會

校外電學計量技術實習是我們學生大學生活過程中的一個非常重要的實踐環(huán)節(jié)，是學生培養(yǎng)計劃中的重要組成部分和必不可少的階段。實習是踏上社會的橋梁，他是每個大學生踏入社會的中轉站，通過實習將書本上的理論知識運用到實際工作和生產銷售當中，提前與實習單位對接，為實習單位提供對口的技能人才。同時，通過實習能夠磨練我們學生的意志力，耐挫力，接觸當下社會，適應時代發(fā)展的需求，更加貼近工作就業(yè)崗位，解決我們學生對專業(yè)課的茫然和無法對應工作崗位等一系列大學生面臨的問題。

這次實習，讓我對公司，對電子行業(yè)發(fā)展狀況，更對電子測量和儀器的運用有了更深更大的了解，并且能進行基本操作外，我覺得自己在其他方面的收獲也是挺大的,在思想上有了很大的轉變。

（1）以前在學校里學知識的時候總是有老師往我們的頭腦里灌知識，自己根本沒有那么強烈的求知欲，大多是逼著去學的。然而到這里實習，確使我的感觸很大，自己的知識太貧乏了，工廠里那種緊張的工作氣氛特別在無形中給我營造 4

了一個自己求知的欲望。

（2）第一次親身感受了所學知識與實際的應用。測量技術在生產設備的應用，焊接技術在機械制造工業(yè)的應用，精密儀器儀表在集成電路板制造的應用等等理論與實際的相結合，讓我們大開眼界,也是對以前所學知識的一個初審。通過這次生產實習，進一步鞏固和深化所學的理論知識，彌補以前單一理論教學的不足,為鞏固專業(yè)課學習和畢業(yè)設計打好基礎.（3）在實習中，我深深體會到團隊合作的重要性，并勇于展現(xiàn)自我。自從來到這里，我為人處事的方法有所改變，最明顯的是我轉化了做事的方法，原來是學完了再干，現(xiàn)在是邊干邊學。

（4）了解了現(xiàn)代電子測量技術與儀器的發(fā)展狀況。

首先，根據(jù)信息產業(yè)部發(fā)展研究院研究員唐德琴的說法，當前電子測量儀器與測試技術的發(fā)展趨勢可以概括為以下六個方面: 1由于今天研發(fā)技術的的快速提升和應用，電子測量儀器以極快的速度向數(shù)○字化、自動化、智能化和多功能自動測量的方向發(fā)展。

2基于 I E E E 4 8 8.1 ,IEEE488.2,VXI(IEEE1155)總線技術的發(fā)展和用于可○編程儀器的標準命令SCPI(Standard Commands for Programmable Instruments)標準等系統(tǒng)技術的發(fā)展，成為模塊式測試系統(tǒng)的關鍵支撐技術。運用這些技術可以方便地實現(xiàn)多功能、多參數(shù)的自動測量，方便地組成結構緊湊的模塊式自動側試系統(tǒng)。以 V X I總線技術為例，它為電子測量儀器提供了一個開放式結構環(huán)境，使電子測量儀器與技術在各行業(yè)中應用的領域不斷拓寬。目前已經(jīng)成功地用于航空工業(yè)、汽車工業(yè)、導航與航空電子設備、通信與其他電子系 統(tǒng)。預計今后將更廣泛地用于軍事和民用系統(tǒng)、生產過程控制、辦公室自動化和電子醫(yī)療設備。

3集成化的計算機輔助測試環(huán)境和功能很強的應用軟件，把測量儀器與測試○技術的發(fā)展推向更高的層次。近年來，測試軟件技術有很大進展，重點在于發(fā)展標準的共享軟件結構單元，并要求具有很強的兼容性和很高的重用率。這類測試系統(tǒng)使用方便，非常直觀，功能極強。

4儀器及測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)、信號處理功能不斷增強，不少高檔儀○器的更新?lián)Q代及功能擴展，不再單純靠制作的精細，一味拼硬件，而是應用數(shù)據(jù)處理、信號處理和誤差修止等方法去實現(xiàn)。

5AD,CAT技術的普遍采用，以及技術的“模塊化”，使測量儀器的研究周期○大為縮短，更新?lián)Q代加快。儀器專用集成電路A S I C技術及表面貼裝技術的應用，使儀器的結構更緊湊、可靠性更高、性能價格比更好。

6出現(xiàn)了單臺儀器向系統(tǒng)融合，元器件測試儀器逐步與專用設備融為一體的○趨勢。

其次，電子測量技術發(fā)展趨勢。

電子測量儀器是穩(wěn)步增長的行業(yè)。目前各種通信系統(tǒng)、寬帶綜合業(yè)務網(wǎng)的發(fā)展，給量儀器行業(yè)帶來了新的機遇。我國電子測量儀器與測試技術的發(fā)展，正處于市場經(jīng)濟探索的階段，因而研究發(fā)展趨勢，對電子儀器的發(fā)展是十分重要的。

1信息技術與信息化使電子測量儀器與測試技術具有巨大的潛在發(fā)展趨勢○隨著信息技術的高速發(fā)展，信息和信息化已成為推動經(jīng)濟、技術和社會發(fā)展的要素，它反映了當代經(jīng)濟發(fā)展、科學技術進步的趨勢，被認為是國家現(xiàn)代化水平和綜合國力的主要標志之一，從而成為各國競爭的熱點。對此各發(fā)達國家均把實現(xiàn)社會信息化作為重要的國策競相投入了大量的人力、物力和財力。信息化推動著一批高新技術的發(fā)展，如: 網(wǎng)絡技術、系統(tǒng)與系統(tǒng)集成技術、數(shù)據(jù)采集與處理技術、通信技術、計算機技術，以及相關的基礎技術。電子測量儀器與測試技術正是這些系統(tǒng)與技術的支撐。傳統(tǒng)的儀器與測量方法已經(jīng)很難適應這種需求，必須大力發(fā)展測試系統(tǒng)技術、測試軟件技術等，用以研制開發(fā)新的儀器和新的測試方法。如能適應這種需求，儀器行業(yè)將得到很大發(fā)展。

○2由于全球性高技術市場的激烈的競爭，促進了技術的高速發(fā)展，儀器產品的生命周期在縮短，儀器的研制與開發(fā)受到普遍的重視 國際上許多著名的儀器公司均把研制與開發(fā)(R & D)看作保持競爭優(yōu)勢的生命線，他們不斷增加R & D 的投入，致力于提高生產效率、降低成本、縮短新品投放市場的時間。并采取更廣泛的國際合作、改善管理、加強售后服務等多種措施，以保持其在國際競爭中的優(yōu)勢。

在我國，政府及有關部門對信息化及相關技術給予了很大重視，雖然與發(fā)達國家相比尚有很大差距，但發(fā)展很快。目前已建成了經(jīng)濟、科技、銀行、電力、鐵路、民航、郵電、海關、氣象等國家信息服務網(wǎng)絡系統(tǒng)和 8000 個數(shù)據(jù)庫，構成了我國綜合信息服務系統(tǒng)的基本框架。信息服務業(yè)以 2 5-3 0 % 的比例增長。我國電子測量儀器行業(yè)如能抓住機遇，適應市場的需求，必將得到很大的發(fā)展。

（5）在實習中為我提供了與眾不同的學習方法和學習機會.使我從被學變?yōu)橹鲃訉W習，從死記硬背的模式中脫離出來，轉變?yōu)樵趯嵺`中學習，增強了領悟、創(chuàng)新和推斷的能力。掌握自學的方法，使學習、生活都能有成熟的思考。這些方法的提高是我終身受益的。我認為這次的實習機會是難得的，讓我真正懂得了工作和學習的基本規(guī)律。

通過公司的實習,了解了目前電子行業(yè)的基本情況,只是由于測量行業(yè)特有的技術操作熟練性和其具有的較大風險性和誤差。很遺憾地,不能多做一些具體實踐的操作,但是觀察了幾次封裝測試過程,使許多自己從書本上學的知識鮮活了起來,明白了我們專業(yè)在一些技術應用上的具體應用.在實習中,極大地豐富了自己關于電學測量的知識,拓展了自己的知識面.在這次實習中,感觸最深的是了解了當前電子行業(yè)發(fā)展的狀況和專業(yè)應用，我在公司的實習，有輔導師傅，工廠工程師的講解、自己的努力，自感收益不小。這次實習把我從學校純理論學習中拉到了實踐中學習的環(huán)境。一進入公司，我意識到，該把學生時代的頑性收斂了。沒有規(guī)矩不成方圓，雖然公司沒有老套的束縛，它有不可違反的規(guī)定。我就該嚴于律已。這樣不僅可以遵守工廠的規(guī)矩，對我們自己更有好處。這兩個星期是我用金錢都買不到的機會，無論從工作、學習、做人上，我都有很大的收獲。

（6）在實習過程中我認為公司存在以下我認為的問題。

首先，公司在影響力方面網(wǎng)絡宣傳做的很少，網(wǎng)絡信息對公司的簡介較少，讓外界很多人對公司的了解不是很深。比如，在大多電子產品中，許多消費者不知道華天科技西安有限公司主營業(yè)務是做什么，僅僅明白是科技產品罷了。所以我認為公司應在這些宣傳方面加強力度，提高公司在西安乃至中東部的影響力。

其次，公司更要注重消費者對產品的信任度，做好售后服務，因為今天無論你的產品多么優(yōu)質、高端，但消費者還是喜歡賣家服務的至上，今天的行業(yè)不僅賣產品更賣服務。

再次，我認為公司拓寬銷售渠道和網(wǎng)絡，多與相關行業(yè)和同行企業(yè)加強技術上交流和理念上的共享，這樣不僅可以從戰(zhàn)略上多了一個共贏的朋友，而且從技術上多了一個激勵的伙伴，這使企業(yè)立于電子行業(yè)的不敗之地。

最后，我希望公司越發(fā)展越壯大。

六、致謝

逝者如斯夫，不舍晝夜。大學時光匆匆而過，哭過笑過一起high過。今天的我成長了不少，這和幫助我的每一個人密切相關。在學校，感謝老師對我的諄諄 7

教導，也很感謝學校校領導給我的這一次頂崗實習的機會，讓我在學校的學習之外，積累了更多的社會和工作經(jīng)驗，給我的大學生活增添了更多色彩，讓我更學到了在大學三年都學不到的社會常識和工作技能，今天21世紀的社會，在市場經(jīng)濟體制和新技術飛速發(fā)展的條件下，電子技術人才只掌握一門特定的技能已經(jīng)遠遠不夠。所以，必須全面強調我們的基礎知識、基本能力和基本素質，而且專業(yè)面要更寬闊，以適應技術進步與市場的不斷變化，跟是時代的腳步，向前發(fā)展。只有全方位的拓展自己的知識面，在實踐中與理論相結合，真正的體會知識的真諦，才能為社會貢獻自己的一份力量。

本次實習的完成，首先感謝我的母校的教育之恩，其次感謝電子工程系提供給我的教育環(huán)境，使我學到了許多新的知識。

本實習報告是以實習單位的經(jīng)歷為素材，在實習崗位的工作流程中完成的。實習單位師傅熟練地技能，和辛勤的工作，為我提供了一個很好的實踐學習場所和環(huán)境，這讓我不僅學習了技能和知識，更學習了做人和處事。我從師傅身上學到的東西讓我獲益匪淺，對我走上工作崗位有了非常好的指導和借鑒。在此，感謝幫助我的每一個人，對你們致以崇高的敬意。

第五篇：常用電子測量儀器簡介

常用電子測量儀器簡介

電子測量儀器有很多，我在這就只簡單的介紹幾種常用的電子測量儀器。常用的電子測量儀器有萬用表，示波器，計數(shù)器，信號發(fā)生器。以下就簡單的介紹下這幾樣電子儀器的類型，型號，性能指標，功能等。

首先介紹的是萬用表，萬用表分為數(shù)字和指針兩類，在這介紹的是型號為FLUKE的萬用表，其實FLUKE分為很多個系列。萬用表的性能指標有：響應速度，測量精度，安全保護和牢固度。FLUKE-B1的性能指標：6 1/2 位數(shù)字分辨率，最快50,000讀數(shù)/秒@4 1/2 位，數(shù)據(jù)直接傳至 PC，30PPM基本直流年精度。常用的萬能表的價格在30—100元左右，主要功能是測量電阻，電流，電壓。高端的萬用表還可以自動轉換測量范圍，電流的最大最小值等。如有意購買的可以與代理商瑞泰凱博公司聯(lián)系

我要介紹的是示波器，常用的類型有數(shù)字和模擬示波器。我現(xiàn)在介紹的是PDS7102T數(shù)字示波器，它的性能指數(shù)如下：雙通道1 00MHz帶寬，實時采樣率為500MSa／s，存儲深度為5K?；究梢杂嫈?shù)到 1 20MHzfit水平。價格為人民幣2000元一臺。簡單的說，示波器的功能就是把電壓波形化。購買請到廣州泰斯特儀器儀表有限公司（阿里巴巴網(wǎng)）。

現(xiàn)在讓我來說一下計數(shù)器，計數(shù)器按構成計數(shù)器中各觸發(fā)器時鐘端連接的方式分為同步計數(shù)器和異步計數(shù)器兩類。YAOYE-4計數(shù)器性能指標：工作電壓：DC5V正脈沖；工作功耗： 1W;速度: 小于10CPS/秒(加算)最佳5CPS/秒;脈沖比：10：1或100:1；環(huán)境溫度：－10℃－－+60℃；使用壽命： 100萬次。每臺價格為人民幣900元,購買請到慈溪市耀業(yè)儀表有限公司（馬可波羅網(wǎng)）。

最后要說的是信號發(fā)生器，常用信號發(fā)生器有正弦信號發(fā)生器，高頻信號發(fā)生器，文氏電橋正弦信號發(fā)生器，函數(shù)信號發(fā)生器。E4432B 3G高頻數(shù)字信號發(fā)生器的性能指標：頻率范圍250KHz-3GHz，RF 調制帶寬達35 mhz，可選的雙任意波形發(fā)生器和/或實時i/q 基帶發(fā)生器，40mhz 采樣率和14-bit i/q 分辨率。價格人民幣4980元/臺，購買請到常熟市維特隆自動化儀表廠。

常用的電子測量儀器就介紹以上幾種了。