第3章 原子发射光谱分析.ppt

第3章 原子发射光谱分析法 atomic emission spectrometry,AES 3-1 概述 原子发射光谱分析法（AES）：根据待测物质的气态原子或离子受激发后所发射的特征光谱的波长及其强度来测定物质中元素组成和含量的分析方法。 一 发射光谱分析的过程 （一）在激发光源中，将待测物质蒸发、解 离、电离、激发，产生光辐射 （二）将待测物质发射的复合光经分光装置色 散成光谱 （三）检测记录光谱 （四）通过检测器检测待测物质中元素光谱线 的波长和强度，进行元素的定性和定量分析 原子发射光谱分析的特点和应用 选择性好 灵敏度高 可直接分析固体、液体和气体样品 一、原子发射光谱的产生 Formation of atomic emission spectra 1.基态：在正常的情况下，原子处于稳定状态，它的能量是最低的，这种状态称为基态。 2.激发态：当原子受到能量(如热能、电能等)的作用时，原子由于与高速运动的的气态粒子和电子相互碰撞而获得了能量，使原子中外层的电子从基态跃迁到更高的能级上，处在这种状态的原子称激发态。 3.激发电位： 电子从基态跃迁至激发态所需的能量称为激发电位. 4.电离： 当外加的能量足够大时，原子中的电子脱离原子核的束缚力，使原子成为离子，这种过程称为电离。原子失去一个电子成为离子时所需要的能量称为一级电离电位。离子中的外层电子也能被激发，其所需的能量即为相应离子的激发电位 。 原子发射光谱特点 发射谱线的波长取决于跃迁前后能级之差 原子的各能级是不连续的,跃迁也是不连续的,因此原子光谱是线状光谱. 每种元素的特征光谱皆不同-定性分析. 谱线强度与样品中该元素的含量有关-定量分析. 谱线强度与样品浓度的关系 3.3 原子发射光谱分析仪器 一、激发光源 作为光谱分析用的光源对试样都具有两个作用过程。首先，把试样中的组分蒸发离解为气态原子，然后使这些气态原子激发，使之产生特征光谱。因此光源的主要作用是对试样的蒸发、解离和激发提供所需的能量。最常用的光源有直流电弧、交流电弧、电火花和ICP等. ICP光源是高频 感应电流产生的类 似火焰的激发光 源。 由高频发生 器、等离子体炬管 和雾化器组成。 工作原理 ICP 的特点与应用 微波等离子体炬 微波等离子体炬（microwave plasma torch）是我国金钦汉教授课题组的发 明，一种新型原子光谱用光源。由于它兼有电感耦合等离子体(ICP)和微波 等离子体(MWP)的一些特点，能够在温和的条件下[较小的功率(100W)和 较小的等离子体气体流速(1.0L/min)]容易地获得包括高电离电位的He在内 的多种气体的常压等离子体，同时具有很好的样品承受能力，可测定包括 卤素等ICP测不好的非金属元素在内的周期表中几乎所有元素，因而显示出 了较高的性能价格比，得到了国内外原子光谱学界同行和商家的重视与好评。 二 分光系统棱镜和光栅 　　 a.色散率——是把不同波长的光分散开的能力，通常以线色散率来表示：dl/dλ，即波长相差dλ的两条谱线在焦平面上被分开的距离(单位为mm/nm)。 　　 b.分辨率——是指能够正确分辨出紧邻两条谱线的能力。用两条恰好可以分辨开的光谱波长的平均值λ与其波长差Δλ之比值来表示，即 R=λ/Δλ。 　 棱镜的理论分辨率R0 可用下式表示： R0 =mt·dn/dλ 式中，m——棱镜的数目；t——棱镜底边长；n ——棱镜材料折射率；dn/dλ——棱镜材料色散率。 三 检测方法 1 目视法 用眼睛观察试样中元素的特征谱线，比较谱线强度的大小来确定试样的组成和含量。 波长范围：400-700 nm。 感光板乳剂特性曲线 3 光电法 * * 在正常状态下，原子处于基态，在受到外界能量（热能或电能）激发时，由基态跃迁到激发态，返回到基态时，发射出特征光谱. 3.2 基本原理 电能、热能、光能等激发气态原子、离子的核外层电子跃迁至高能态。 E2 E0 E1 E3 气态激发态原子、离子的核外层电子，迅速回到低能态时以光辐射的形式释放能量。原子发射光谱 发生谱线自吸时 谱线自吸原因 从光源发光区域的中心发射,通过周围空间向四周发射.发光层四周的蒸气原子,一般比中心原子处于更低的能级. 激发光源、分光系统、检测器及数据处理与显示系统； 激