光谱表示:相对吸收光能量

　　1.紫外分光UV

　　分析原理:吸收紫外线能量导致分子中电子能量级的过渡

　　光谱表示：相对吸收光能量随吸收光波长的变化提供信息：吸收峰值的位置、强度和形状，提供不同电子结构的信息材料分子吸收一定波长的紫外线，分子电子价格从低能量水平到高能量水平，产生吸收光谱比紫外光谱。紫光吸收光谱主要用于确定共轭分子、成分和平衡常数。

　　2.红外吸收光谱法IR

　　分析原理：吸收红外光能量，引起分子振动，偶极矩变化，旋转能量级跃迁

　　光谱表示：相对透射光能量随透射光频率变化提供的信息：峰值位置、强度和形状，提供功能组或化学键的特征振动频率

　　由于红外光谱的特征吸收峰与分子基团相对应，因此可以从红外光谱中推断出分子结构。

　　3.核磁共振波谱法NMR

　　分析原理:在外部磁场中，具有核磁矩的原子核吸收射频能量，产生核自旋能级的跃迁

　　光谱表示：随化学位移的变化吸收光能提供的信息：峰值化学位移、强度、裂纹分数和偶合常数，提供核数、化学环境和几何组成的信息

　　在磁场中，当外部射频场的频率与原子核自旋频率相同时，可以有效地吸收射频场的能量。因此，对于给定的原子核，在给定的外部磁场中，只能吸收特定频率射频场提供的能量，从而形成核磁共振信号。

　　核磁共振和数据输出

　　4.质谱分析法MS

　　分析原理:分子在真空中被电子轰击，通过电磁场形成离子，根据不同而形成离子m/e的变化

　　提供的信息:分子离子和碎片离子的质量数及其相对峰值，提供分子量、元素组成和结构的信息FT-ICR质谱仪工作流程：

　　离子传输FT-ICR质谱分析器是一个具有均匀（超导）磁场的空腔。离子在圆形轨道上旋转，垂直于磁场。旋转频率仅与磁场强度和离子的质荷比有关。因此，不同质荷比的离子可以分离，并且可以获得质荷比的相关图。

　　5.气相色谱法GC

　　分析原理：由于分配系数的不同，样品中的成分在流动相和固定相之间分离

　　光谱表示：随着保留值的变化，柱后流出物浓度提供的信息：峰值的保留值与组分热力学参数有关，是定性依据

　　气相色谱仪检测流程：气相色谱仪，主要由载气、色谱柱、探测器三部分组成。每个模块的具体工作流程如下。

　　6.凝胶色谱法GPC

　　分析原理:样品通过凝胶柱时，根据分子的不同流体力学体积进行分离，大分子先流出。

　　光谱表示：根据凝胶的性质，提供的信息：聚合物的平均分子量和分布可分为凝胶过滤色谱法(GFC)并使用有机溶剂的凝胶渗透色谱法(GPC)。

　　仅根据尺寸和大小进行分离，大组分首先提出

　　色谱固定相是一种多孔凝胶，只有直径小于孔径的成分才能进入凝胶孔。大成分不能进入凝胶孔，只能通过凝胶颗粒之间的间隙，因此最大的成分首先被清洗和提取。

　　直径小于孔径的成分进入凝胶孔道

　　成分可以进入大多数凝胶孔，在色谱柱中停留很长时间，这将被缓慢清洗和提取。由于溶剂分子体积最小，可以进入所有凝胶孔，因此最终从色谱柱中提取。这也是与其他色谱法最大的区别。

　　根据尺寸差异，样品组分分离

　　体积排阻色谱法适用于探索和分离未知样品。凝胶过滤色谱法适用于水溶液中多肽、蛋白质、生物酶等生物分子的分析；凝胶渗透色谱法主要用于分子量测定聚合物（如聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯）。

　　7.热重法TG

　　分析原理：在温度控制环境中，样品重量随温度或时间而变化

　　谱图的表示：样品的重量分数随温度或时间的变化而变化

　　提供信息:曲线陡降为样品失重区，平台区为样品热稳定区

　　自动进样过程

　　热重分析过程

　　8.静态热-力分析TMA

　　分析原理：样品在恒力作用下的变形随温度或时间的变化而变化

　　谱图表示方法：样品变形值随温度或时间的变化而变化

　　提供的信息：热转换温度和机械状态

　　TMA进样及分析

　　9.透射电子显微技术TEM

　　分析原理:散射、吸收、干涉和衍射发生在高能电子束穿透样品时，使衬里在相位平面上形成，并显示图像

　　谱图的表示方法:质厚内衬图像、明场内衬图像、暗场内衬图像、晶格条纹图像和分子图像提供的信息:晶体形状、分子量分布、微孔尺寸分布、多相结构、晶格和缺陷等

　　TEM工作图

　　TEM成像过程STEM与平行电子束不同的成像TEM，它是通过在样品上扫描聚集的电子束来完成的，并与SEM不同之处在于探测器位于样品下方，探测器接收透射电子束流或弹性散射电子束流，放大后在荧光屏上显示明场和暗场。

　　STEM分析图

　　弹性散射发生在入射电子束照射样品的表面，部分电子损失的能量值是样品中某一元素的特征值，从而获得能量损失谱(EELS)，利用EELS可以分析试样的微区元素组成、化学键和电子结构。

　　EELS原理图

　　10.扫描电子显微技术SEM

　　分析原理：二次电子、背散射电子、吸收电子、X放大成像等

　　光谱表示：背部散射图像、二次电子图像、吸收电流图像、元素线分布和表面分布提供的信息：断裂形状、表面显微结构、薄膜内显微结构、微元素分析和定量元素分析等

　　SEM工作图

　　入射电子和样品中原子的价格电子在非弹性散射下失去的部分能量(30~50eV)刺激核外电子从原子中分离出来，能量大于材料逃逸的电子价格从样品表面逃逸成为真空中的自由电子，即二次电子。

　　电子发射图

　　二次电子检测图

　　二次电子样品的表面状态非常敏感，能有效显示样品表面的微观形状，分辨率可达5~10nm。

　　二次电子扫描成像

　　入射电子在非常靠近核心的地方反射，没有能量损失；它不仅包括由原子核形成的弹性背散射电子，还包括由样品核外电子形成的非弹性背散射电子。

　　背部散射电子检测图

　　当使用背反射信号进行形态分析时，其分辨率远低于二次电子。根据背散射电子图像的亮度，可以确定相应区域原子序数的相对大小，从而分析金属及其合金的微观组织。

　　EBSD成像过程

　　11.原子力显微镜AFM

　　分析原理：固定一个对弱力非常敏感的微悬臂一端，另一端有一个小针尖。由于针尖原子与样品表面原子之间的作用力非常弱，带针尖的微悬臂在扫描过程中会在垂直于样品的表面方向上下移动，从而获得样品表面的信息

　　光谱表示方法:微悬臂对应扫描各点位置变化提供的信息:样品表面形状信息

　　AFM原理：针尖与表面原子相互作用AFM的扫描模式有接触模式和非接触模式，接触式利用原子之间的排斥力的变化而产生样品表面轮廓;非接触式利用原子之间的吸引力的变化而产生样品表面轮廓。

　　12.扫描隧道显微镜STM

　　分析原理：隧道电流强度对针尖和样品之间的距离有着指数依赖关系，根据隧道电流的变化，我们可以得到样品表面微小的起伏变化信息，如果同时对x-y方向进行扫描，就可以直接得到三维的样品表面形貌图，这就是扫描隧道显微镜的工作原理。

　　谱图的表示方法：探针随样品表面形貌变化而引起隧道电流的波动提供的信息：软件处理后可输出三维的样品表面形貌图

　　探针

　　隧道电流对针尖与样品表面之间的距离极为敏感，距离减小0.1nm，隧道电流就会增加一个数量级。

　　隧道电流针尖在样品表面扫描时，即使表面只有原子尺度的起伏，也将通过隧道电流显示出来，再利用计算机的测量软件和数据处理软件将得到的信息处理成为三维图像在屏幕上显示出来。

　　13.原子吸收光谱AAS

　　分析原理：通过原子化器将待测试样原子化，待测原子吸收待测元素空心阴极灯的光，从而使用检测器检测到的能量变低，从而得到吸光度。吸光度与待测元素的浓度成正比。

　　待测试样原子化

　　原子吸收及鉴定

　　14.电感耦合高频等离子体ICP

　　分析原理：利用氩等离子体产生的高温使用试样完全分解形成激发态的原子和离子，由于激发态的原子和离子不稳定，外层电子会从激发态向低的能级跃迁，因此发射出特征的谱线。通过光栅等分光后，利用检测器检测特定波长的强度，光的强度与待测元素浓度成正比。

　　Icp设备构造

　　形成激发态的原子和离子

　　检测器检测

　　15.X射线衍射XRD

　　分析原理：X射线是原子内层电子在高速运动电子的轰击下跃迁而产生的光辐射，主要有连续X射线和特征X射线两种。晶体可被用作X光的光栅，这些很大数目的原子或离子/分子所产生的相干散射将会发生光的干涉作用，从而影响散射的X射线的强度增强或减弱。由于大量原子散射波的叠加，互相干涉而产生最大强度的光束称为X射线的衍射线。

　　满足衍射条件，可应用布拉格公式：2dsinθ=λ

　　应用已知波长的X射线来测量θ角，从而计算出晶面间距d，这是用于X射线结构分析;另一个是应用已知d的晶体来测量θ角，从而计算出特征X射线的波长，进而可在已有资料查出试样中所含的元素。

　　16.纳米颗粒追踪表征

　　分析原理：纳米颗粒追踪分析技术，利用光散射原理，不同粒径颗粒的散射光成像在CCD上的亮度和光斑大小不一样，依此来确定粒径尺寸;合适浓度的样品均质分散在液体中可以得出粒径尺寸分布和颗粒浓度信息，准确度非常高。