在做实验时，我们大家常常会用到各种仪器，例如：TOC仪、便携式微量氧检测仪、复合式检测仪、硫、氯元素分析仪。大家对于实验室常用仪器的原理是否都了如指掌呢?今天带大家学习一下这些仪器的工作原理，赶快一起来学习吧！

  红外吸收光谱：由分子的振动和转动能级跃迁产生的连续吸收光谱称为红外吸收光谱，是一种分子吸收光谱。

  原理：用一定频率的红外光聚焦照射被分析的样品时，如果分子中某个基团的振动频率与照射红外线频率相同便会产生共振，从而吸收一定频率的红外线，把分子吸收红外线的这种情况用仪器记录下来，便能得到全面反映样品成分特征的光谱，进而推测化合物的类型和结构。

  分光光度法是根据物质对不同波长单色光的吸收程度不同而对物质进行定性和定量分析的方法。分光光度法的定量依据是朗伯比尔定律。

  朗伯比尔定律的物理含义是：当一束平行的单色光，通过稀的、均匀的吸光物质溶液时，溶液的吸光度与吸光物质浓度及光径长度乘积成正比。

  金属元素汞，在常温下很容易气化，并有较高的蒸汽压和不易被氧化的特点，而无需用火焰进行热解离。在载气的带动下，元素蒸汽被导入石英吸管中，此时高压汞灯发出的汞的特征谱线nm穿过石英吸收管，其中的汞原子吸收此特征谱线后，使谱线强度减弱，减弱程度与汞原子蒸汽中汞的数量成正比。

  试样连同净化空气分别导入高温燃烧管和低温反应管中，经高温燃烧管的水样受高温催化氧化，使有机物和无机碳酸盐均转化为二氧化碳经低温反应管的水样受酸化使无机碳酸盐分解成二氧化碳，其所生成的二氧化碳依次引入非色散红外检测器。由于一定波长的红外线可被二氧化碳选择吸收，在一定浓度范围内二氧化碳对红外线吸收的强度与二氧化碳的浓度成正比，从而对水样总碳和无机碳进行定量测定。

  实现色谱分离的先决条件是一定要具有固定相和流动相，色谱分离可以在一定程度上完成的内因是由或分于固定相与被分离的各组分发生的吸附（配）作用的差别。由于流动相的不间断流动，使被分离的组分与固定相发生反复多次（达几百次、几千次）的吸附（或溶解）、解吸或（挥发）过程，这样就使那些同一固定相上吸附（或分配）系数只有微小差别的组分，在固定相上的移动速度产生了很大的差别，进而达到了各个组分的完全分离。其中流动相为气体的称为气相色谱。流动相为液体的称为液相色谱。

  热导池依据不同的物质具有不一样的热导率。当被测组分与载气混合后，混合物的热导率，与纯载气的热导率大不相同。当选用热导率较大的气体 (如 H、He) 时，这种差异特别明显。当通过热导池池体的气体组成及浓度发生明显的变化时，就会引起池体上安装的热敏元件的气温变化，由此产生热敏元件阻值的变化，通过惠斯顿电桥做测量，就可由所得信号的大小求出该组分的含量。

  当有机物经过检测器时，在火焰那里会产生离子，在极化电压的作用下，喷嘴和收集极之间的电流会增大，对这个电流信号进行仔细的检测和记录即可得到相应的谱图。

  在外加50~300V电场的作用下，氢气在空气 (供 O2) 中燃烧，形成微弱的离子流(仅有10-12~10-11A)。

  当载气(N2)带着有机物样品进入燃烧着的氢火焰中时，有机物与O2进行化学电离反应，形成离子流，经过高电阻（107~1010Ω）取出电压信号（进入火焰的有机物量与电信号成正比），经微电流放大器放大，由记录仪画出色谱峰。

  铷原子在冷氢焰(氢气流量2~6mL/min)中受热，在铷盐环(珠) 表面被蒸发成蒸气。当含N、P的化合物进入冷氢焰600~800℃的区间，即发生热化学分解，产生CN、PO或PO2等电负性基团，它们会和热离子源表面的铷原子蒸气发生作用，夺取电子生成负离子Rb+CN(PO或PO2)→Rb++CN-(PO或 PO2)

  CN-、PO-、PO2-等负离子，在高压电场作用下移向正电位的收集极，产生电信号。Rb丢失电子后生成的Rb+，又返回到热离子源表明产生铷的再循环。

  检测中使用的冷氢焰，在火焰喷嘴处还不足以形成正常燃烧的氢火焰，因此烃类在冷氢焰中不产生电离，由此产生对N、P化合物的选择性检测。

  ECD中有一辐射低能量β射线H)-钛(Ti)源、氚(3H)-钪(Sc)源、镍(63Ni)源、金(Au)-钷(147Pm)源]，作为负极，另有一不锈钢正极。在正、负极上施加直流电压或脉冲直流电压。当载气(氮气) 通过检测器时，在放射源的β射线作用下会电离生成正离子（为分子离子） 和低能量电子。由于正离子N2+向负极移动的速度比电子向正极移动的速度慢，因此正离子和电子之间的复合概率较小。在一定电压下，载气正离子全部被收集，就构成饱和离子流 (约10-8A)，即为检测器的基流。

  反应式中，A·为自由基，E为释放的能量。生成的负离子AB-或B-极易与载气的正离子N2+复合 (比电子与正离子N2+的复合概率大105~108)，结果就降低了检测器原有的基流，产生了样品的检测信号。由于被测样品捕获电子后降低了基流，所以产生的电讯号是负峰，负峰的大小与样品的浓度成正比。

  原子吸收光谱法是基于元素所产生的原子蒸汽对同种元素所发射的特征谱线的吸收作用进行定量分析。即由一种特制的光源（元素空心阴极灯）发射出该元素的特征谱线，谱线通过该元素的原子蒸汽时被吸收，产生吸收信号，所吸收的吸光度的大小与试样中该元素的含量成正比。即A=Kc。

  试样在外界能量（如：热能、电能）的作用下转变成气态原子，并使气态原子的外层电子激发至高能态。当从较高的能级跃迁到较低的能级时，原子将释放出多余的能量而发射出特征谱线。对所产生的辐射经过射频仪器进行色散分光，按波长顺序进行记录，就可呈现出有规则的谱线条（光谱图），然后根据所得光谱图进行定性或定量分析。

  测定溶解氧的电极是由一个附有感应器的薄膜和一个温度测量及补偿的内置热敏电阻组成。电极的可渗透薄膜为选择性薄膜，把待测水样和感应器隔开，水和可溶性物质不能透过，只允许氧气通过。当给感应器供应电压时，氧气穿过薄膜发生还原反应，产生微弱的扩散电流，经过测量电流值可测定溶解氧浓度 。

  HD300测量原理：溶解氧测量原理系电化学极谱法工艺，电极由铂电极（阴极）和银电极（阳极）组成，电极浸没在电解液中，传感器前端设置透氧膜。电极工作时，阴阳极之间施加固定的极化电压，氧分子通过隔膜扩散到测量回路中，发生氧化还原反应并产生扩散电流，其反应的过程为：阳极：4Ag+4Cl-→ 4AgCl +4e- 阴极：O2+ 2H2O+4e- → 4OH-电流的大小与被测样品中的氧浓度成正比，该电流连同传感器内部测的温度信号被送入变送器，通过函数计算其中的含氧量。

  浊度也称浑浊度。是由于水中对光有散射作用物质的存在，而引起液体透明度降低的一种量度。水中悬浮及胶体微粒会散射和吸收通过样品的光线，光线的散射现象产生浊度，利用样品中微粒物质对光的散射特性表征浊度，测量结果单位为NTU。

  方法原理：利用一束稳定的光源通过盛有待测样品的样品池，传感器处在与发射光线垂直的位置上测量散射光强度。光束射入样品时产生的散射光的强度与样品中浊度在一定浓度范围内成比例关系。

  折光率：在钠光谱D线℃的条件下，空气中的光速与被测物中的光速的比值或光自空气通过被测物时的入射角的正弦与折射角的正弦的比值。

  方法原理：当光从折光率为n的被测物质进入折光率为N的棱镜时，入射角为i，折射角为r，则：在阿贝折射仪（或自动数字显示折射仪）中，入射角=90°，得到棱镜的折光率N为已知值，则经过测量折射角r即可求出被测物质的折光率n。纯物质的折光率是一种物理性质，可用于鉴定物质和确定其特征。溶剂中溶解物质的折光率与其浓度有关，因此也可用于溶液浓度测量。

  其原理是仪器的电解池中的卡尔费休试剂达到平衡时注入含水的样品，水参与碘、二氧化硫的氧化还原反应，在吡啶和甲醇存在的情况下，生成氢、碘、酸吡啶和甲基硫酸吡啶，消耗了的碘在阳极电解产生，从而使氧化还原反应不断进行，直至水分全部耗尽为止，依据法拉第电解定律，电解产生碘是同电解时耗用的电量成正比例关系的在电解过程中，电极反应如下：阳极：2I--2e→I2阴极：I2+2e→2I- 2H++2e→H2↑

  差示扫描量热法：为使样品处于一定的温度程序(升/降/恒温)控制下，观察样品端和参比端的热流功率差随温度或时间的变化过程，以此获取样品在温度程序过程中的吸热、放热、比热变化等相关热效应信息。

  极谱法：使用滴汞电极为指示电极，根据电解过程中得到的电流-电压曲线测定溶液中待测物质的组成和浓度的方法。

  硫：样品通过进样口进入到一个高温燃烧管中,在有氧的条件下,样品中的硫燃烧生成二氧化硫。然后将样品燃烧产生的气体暴露于紫外线吸收紫外线中的能量后被转化为激发态的二氧化硫。当SO2分子从激发态回到基态时释放出荧光，所释放的荧光被光电倍增管所检测。根据获得的信号可检测出样品中的硫含量。

  氯：样品通过进样口进入到一个高温燃烧管中充分燃烧：R*-Cl+O2→HCl+CO2+H2O，生成的反应气被送到滴定池，在滴定池中与银离子反应。消耗的银离子由库仑计的电解作用做补充，根据补充银离子所消耗的总电量计算含量。氯化物在滴定池中的反应如下：CI-+Ag+→AgCI上述反应中消耗的银离子发生的库仑反应：Ag→Ag++e-

  样品直接称量至样品瓶中,密闭后放入卡氏炉中加热，经干燥、过滤后的载气携带样品中的水分进入滴定池中，用已知滴定度的卡尔·费休试剂滴定即可测出样品中的水含量。

  以上传感器均属于电化学传感器，采用化学原电池工作原理，对样品中特定组分进行检测。

  电化学气体传感器是由工作电极、参比电极、对电极（辅助电极）构成。根据外部恒电位电路，传感器工作电极保持一个稳定的工作电位，当样品中被测组分流经传感器时，工作电极发生电极反应而产生电子转移，传感器获得该微电流。工作电极与对电极之间因电化学反应形成的电流与被测气体浓度成线性关系，从而定量的检测出被测气体含量。参比电极最大的作用是保持工作电极维持电化学反应的稳定工作电压。

  LEL即可燃气体爆炸下限，其检测原理是采用催化燃烧方式。传感器采用惠斯通电桥原理，当样品气体流经传感器时，感应电阻与样品中的可燃气体发生无焰燃烧放出热量，气温变化使感应电阻的阻值发生明显的变化，打破电桥平衡，使之输出电流信号，再经过后期电路的放大、稳定和处理最终显示可靠的数值。

  传感器系列可看作是一种铅氧电池，它包括铅阳极、氧气阴极（金属端）和电解质。一个无孔的聚四氟乙烯（FEP聚全氟乙丙烯）膜与金属电极结合在一起，渗透过薄膜的氧气使在金属电极端的电化学性减小，电极之间的电流与所测气体混合物中的氧浓度成正比。

  微量氧分析仪使用后要及时关闭切换阀，避免微量氧传感器暴露在空气中影响传感器寿命。

  将一置于恒定压力气体氛围中的光洁金属镜面逐步冷却降温时，气体和气体中水分的分压保持不变，直至气体中的水分达到饱和而在镜面形成露(霜)。测定形成露(霜)的瞬间温度，即露点温度。在露点温度下,水的饱和蒸汽压与测定池内气体压力之比,即为以体积分数表示的水分含量。不同的露点温度对应不同的水分含量。气体中水分的含量直接以水分的露点温度表示。

  离子色谱法：用含有某种特定离子的水溶液作为流动相，流动相通过抑制柱（或不通过抑制柱），在降低流动相背景信号的条件下，用于分离离子的色谱法。该方法利用离子交换树脂为固定相，电解质溶液为流动相。通常以电导检测器为通用检测器，为消除流动相中强电解质背景离子对电导检测器的干扰，设置了抑制柱。试样组分在分离柱和抑制柱上的反应原理与离子交换色谱法相同。例如在阴离子分析中试样通过阴离子交换树脂时，流动相中待测阴离子（以Br-为例）与树脂上的OH-离子交换。洗脱反应则为交换反应的逆过程。

  质谱分析法是分子在离子源接受能量(如电子流轰击气态样品分子)，把样品分子电离成离子，受到轰击的分子，除形成分子离子外,还有多余能量可导致化学键断裂，形成许多碎片，然后利用不一样离子在电场或磁场中运动行为的不同，把离子按质荷比(m/z)分开而得到质谱图，通过样品的质谱图和相关断裂规律，能够获得样品的分子量及分子结构信息。