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共聚焦顯微拉曼光譜儀在高聚物領域的應用 光譜儀技術指標

時間:2020-07-29    來源:儀多多儀器網    作者:儀多多商城     
簡介

拉曼光譜在實際運用中,激光的聚焦點擁有強有力的分析信號,這樣以來,即便樣本材料放置在袋子、玻璃瓶及試管等容器中,僅需將激光聚焦在樣本器皿內的一點,便可輕松獲得該樣本的拉曼光譜。不同于吸收光譜,拉曼光譜的分析信號并非整合進整個光通路中,因而,樣本的內部焦點之外區(qū)域的光譜顯示得微乎其微。

拉曼顯微鏡具有多種光學設計,可根據具體適用用途的需要而對內部焦點區(qū)域大小進行調整。例如,使用焦點深度較高的光學系統(tǒng),能夠使得樣本光譜對樣本整體更具代表性。反之,如果目標是描述樣本內特定小點的特性,小型號激光點和較小焦點深度的光學系統(tǒng)會更能發(fā)揮這方面的優(yōu)勢。

Thermo Scientific NicoletTM AlmegaTMXR和Thermo Scientific DXR Raman顯微鏡光譜儀系統(tǒng),內含整合共聚焦顯微鏡,有著卓越的空間分辨率。該光學系統(tǒng)中含有共聚焦顯微鏡,在成像平面上增添探測針孔。該針孔會屏蔽樣本周邊區(qū)域,僅留取特定區(qū)域給光譜顯微鏡以作觀察。圖1簡要演示了共聚焦針孔提升空間分辨率的原理。

適用用途

首先舉的拉曼光譜的適用實例,是在纖維素薄膜產品表面使用的分散劑,在高倍顯微鏡下進行觀察??梢钥吹椒稚┏饰⑿【w,體積從小于一微米到幾微米不等。首先將顯微鏡聚焦在薄膜,隨后是單個微晶,觀察取得的數據如圖表2所示。圖表展示了共聚焦針孔對特定點展開分析,且同時可排除周圍介質的影響,由此便得到近乎純凈的表面碳酸鈣微晶的光譜。選取一小晶體簇,使用ThermoScientific Atlμs掃描軟件進行掃描。圖3分別顯示了碳酸鈣1088 cm-1位移下的掃描成像以及拉曼成像??梢宰⒁獾?,這兩個成像的晶體形狀近乎完全一致。結合了高空間分辨率和精確的顯微鏡控制,成像的品質才得以保持這樣的高水準。

這項技術較強大的應用優(yōu)勢在于,采用了共聚焦拉曼顯微鏡非破壞性地觀測樣本內部。通過簡易地逐層深入聚焦薄膜復合層,可以輕松檢測層壓高聚物薄膜。圖4是該方面研究的示意圖。聚合物薄膜從化學方面加以改良后,共焦拉曼的強大功能可以深入樣品內部檢測其改良特性,位移1605 cm-1處可以看出改良的變化。位移1605 cm-1處的強度橫截面示意圖如圖5所示。薄膜總厚度約為12微米,改良表面的厚度(在這種情況下從二階微分的零交點開始),約為1.8微米。共聚焦拉曼在這方面應用的優(yōu)勢在于,可獲得表層的光譜,從而研究改良化學性能,且估計出每層的厚度。無須橫截或者破壞樣本,便順利完成分析。

共聚焦技術在應用時并不要求樣本具有明顯的層或范圍。圖6 展示了對聚乙烯薄膜上的一個凝膠瑕疵點的構成進行探測的結果,這種瑕疵點有時被稱為“魚眼”。與顯示明顯對比的外部與內部構成數據不同,在這里,數據更是顯示了坡度。隨著對瑕疵更深層的區(qū)域進行探測,2850/2885 cm-1峰值的比率持續(xù)縮小。整個過程中,樣本位移共計45微米。對凝膠結構有明顯影響的C-H取代作用的分布,通過比率得以表現(xiàn)。包圍在瑕疵點周圍的普通聚乙烯薄膜,在該光譜系列中體現(xiàn)為一種近似器皿的介質。

結論

總體而言,拉曼光譜非常適合應用于高聚物研究。樣本不限形式,串珠、薄膜,或注塑元件均可,并且觀察探測過程不會進行破壞性分析,僅需對樣本加以非常簡單的預備或者完全無須預備。拉曼光譜對高聚物顯微結構、主鏈、潔凈度和構造非常敏感。測量參數,如共聚物比率,可采用精確的定量方法。隨著共聚焦拉曼顯微鏡越來越廣泛的應用,許多其他有關瑕疵分析、產品界定和競爭力產品研究方面的用途,將會不斷涌現(xiàn)。 等離子體原子發(fā)射光譜儀的優(yōu)缺點分析:
  優(yōu)點:
  1. 多元素同時檢出能力。
  可同時檢測一個樣品中的多種元素。一個樣品一經激發(fā),樣品中各元素都各自發(fā)射出其特征譜線,可以進行分別檢測而同時測定多種元素。
  2. 分析速度快。
  試樣多數不需經過化學處理就可分析,且固體、液體試樣均可直接分析,同時還可多元素同時測定,若用等離子體原子發(fā)射光譜儀,則可在幾分鐘內同時作幾十個元素的定量測定。
  3. 選擇性好。
  由于光譜的特征性強,所以對于一些化學性質極相似的元素的分析具有特別重要的意義。如鈮和鉭、銑和鉿、十幾種稀土元素的分析用其他方法都很困難,而對AES來說是毫無困難之舉。
  4. 檢出限低。
  一般可達0.1~1ug·g-1,值可達10-8~10-9g。用電感耦合等離子體(ICP)新光源,檢出限可低至 數量級。
  5. 用ICP光源時,準確度高,標準曲線的線性范圍寬,可達4~6個數量級??赏瑫r測定高、中、低含量的不同元素。因此ICP-AES已廣泛應用于各個領域之中。
  6. 樣品消耗少,適于整批樣品的多組分測定,尤其是定性分析更顯示出獨特的優(yōu)勢。
 
  缺點:
  1. 在經典分析中,影響譜線強度的因素較多,尤其是試樣組分的影響較為顯著,所以對標準參比的組分要求較高。
  2. 含量(濃度)較大時,準確度較差。
  3. 只能用于元素分析,不能進行結構、形態(tài)的測定。
  4. 大多數非金屬元素難以得到靈敏的光譜線。
  1 因為工作時需要消耗大量Ar氣,所以運轉費用高。
  2 因目前的儀器價格尚比較高,所以前期投入比較大。
  3 等離子體原子發(fā)射光譜儀如果不與其他技術聯(lián)用,它測出的只是樣品中元素的總量,不能進行價態(tài)分析。

直讀光譜儀故障相應處理辦法

  故障一:新電腦出現(xiàn)死機,程序錯誤、黑屏、分析軟件的START狀態(tài)不對有時變?yōu)辄S色不動,有時雖然動但是變?yōu)榧t色,

  處理辦法:此為通訊線接觸不良,重新連接即可。

  故障二:排氣不暢故障,氬氣排氣管路堵塞,火花室下部的彎頭內有異物,氬氣過濾器入口端有異物。

  處理辦法:更換排氣管,要更換透明的塑料管,并定期對排氣管路進行吹掃。

  故障三:溫度偏高故障

  處理辦法:檢查儀器后蓋風扇是否轉動,轉動是否靈活。

  故障四:真空泵不自動啟動故障,

  處理辦法:先看泵油溫度是否較低,重新斷電后,手動啟動真空泵,有時需停頓一下,再試。

  故障五:P、S穩(wěn)定性不好,檢查真空泵是否被誤關掉,真空光路鏡片是否需要清洗,一個維護不好的光路會導致錯誤的重現(xiàn)性和分析結果。

  處理辦法:檢查真空泵及清洗鏡片

  故障六:真空值下降快故障

  處理辦法:看真空值曲線是否平緩,否則,有漏氣的地方,檢查真空室真空蓋密封性,更換密封圈或對角緊固螺絲,

  故障七:光強值下降

  原因分析:

  1、透鏡臟

  2、入射狹縫污染

  3、光纖老化

  處理辦法:擦拭透鏡,清理狹縫,更換光纖。

  經驗總結:光譜儀用久了,激發(fā)臺會因點打的太多了,出現(xiàn)放電漏氣現(xiàn)象,導致光強上不去,需要經常清理激發(fā)臺板及火花室。

  故障八:數據不穩(wěn)定

  處理方法:清洗鏡片后重新做標準化,儀器鏡片的污染會導致數據測試的結果不穩(wěn)定,長時間沒有做儀器的曲線校準也會導致數據測試穩(wěn)定性不好。

標簽: 直讀光譜儀
直讀光譜儀 直讀光譜儀故障相應處理辦法_直讀光譜儀

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