第四章的 原子发射光谱.pdf

第四章原子发射 光谱法 Atomic Emission Spectroscopy 姜彬 第一节 基本原理 第二节 仪 器 第三节 分析方法 2 原子发射光谱法 Atomic Emission spectroscopy 原子发射光谱法，是依据各种元素的原子或离子 在热激发或电激发下，发射特征的电磁辐射，而 进行元素的定性与定量分析的方法，是光谱学各 个分支中最为古老的一种。 发展的概况 一般认为原子发射光谱是1860年德国 学者基尔霍夫 （Kirchhoff GR）和本生 （ Bunsen RW）首先发现的，他们利用分光镜 研究盐和盐溶液在火焰中加热时所产生的特 征光辐射，从而发现了Rb和Cs两元素。  其实在更早时候，1826年 泰尔博 （Talbot）就说明某 些波长的光线是表征某些元 素的特征。从此以后，原子 发射光谱就为人们所关注。  原子发射光谱法是一种成分分析 方法，可对约70种元素（金属元素 及磷、硅、砷、碳、硼等非金属元 素）进行分析。这种方法常用于定 性、半定量和定量分析。 在一般情况下，用于1%以下含量 的组份测定，检出限可达ppm，精密 度为±10%左右，线性范围约2个数 量级。 但如采用电感耦合等离子体 （ICP）作为光源，则可使某些元素 -3 -4 的检出限降低至10 - 10 ppm，精 密度达到±1%以下，线性范围可延 长至7个数量级。这种方法可有效地 用于测量高、中、低含量的元素。 第一节 基本原理 一、原子发射光谱的产生 一般情况下，原子处于基态，通过电 致激发、热致激发或光致激发等激发光 源作用下，原子获得能量，外层电子从 基态跃迁到较高能态变为激发态，约经 10-8 s，外层电子就从高能级向较低能级 或基态跃迁，多余的能量的发射可得到 一条光谱线。 原子的外层电子由高能级向低能级跃 迁，能量以电磁辐射的形式发射出去，这 样就得到发射光谱。原子发射光谱是线状 光谱。 必须明确如下几个问题： 同一原子中，电子能级很多，有各种 不同的能级跃迁，即可以发射出许多 不同波长的辐射线。但跃迁要遵循 “光谱选律”，不是任何能级之间都 能发生跃迁； 不同元素的原子具有不同的能级 构成，△E不一样，各种元素都 有其特征的光谱线，从识别各元 素的特征光谱线可以鉴定样品中 元素的存在，这就是光谱定性分 析； 元素特征谱线的强度与样品中该元 素的含量有确定的关系，所以可通 过测定谱线的强度确定元素在样品 中的含量，这就是光谱定量分析 有关术语： 激发电位（激发能）: 原子中某一外层电子由基态激发到高 能态所需要的能量，称该高能态为激发 电位，以电子伏特（eV ）表示； 共振线: 原子中外层电子从基态被激发到 激发态后，由该激发态跃迁回基线所 发射出来的辐射线，称为共振线。 而由最低激发态（第一激发态）跃 迁回基态所发射的辐射线，称为第一 共振线，通常把第一共振线称为主共 振线。 主共振线具有最小的激发电位， 因此最容易被激发，一般是该元素 最强的谱线； • 原子线: 由原子外层电子被激发到高能态 后跃迁回基态或较低能态，所发射 的谱线称为原子线，在谱线表图中 用罗马字 “Ⅰ”表示；  离子线: 原子在激发源中得到足够能量时， 会发生电离。原子电离失去一个电子称 为一次电离