第7章 原子发射光谱的分析.ppt

第7章 原子发射光谱分析 (Atomic Emission Spectrometry, AES) §7-1 光学分析法概述 §7-2 原子发射光谱分析的基本原理 §7-3 光谱分析仪器 §7-4 光谱定性分析 §7-5 光谱定量分析 §7-6 光谱半定量分析 §7-7 光电直读等离子体发射光谱仪 §7-8 原子发射光谱分析的特点和应用 §7-1 光学分析法概述 一、电磁辐射和电磁波谱 1．电磁辐射（电磁波，光） ：以巨大速度通过空间、不需要任何物质作为传播媒介的一种能量形式。它是检测物质内在微观信息的最佳信使。 2．电磁辐射的性质：具有波、粒二像性；其能量交换一般为单光子形式，且必须满足量子跃迁能量公式： 3．电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列就称光谱。 三、发射光谱与吸收光谱 §7-2 原子发射光谱分析的基本原理 通过测量物质的激发态原子发射光谱线的波长和强度进行定性和定量分析的方法叫（原子）发射光谱分析法。 发射光谱法有许多技术如电弧、火花、等离子炬等作为激发源，使被测物质原子化并激发气态原子或离子的外层电子，使其发射特征光谱，其波长范围一般在190~900nm。 原子线与离子线 由于离子和原子具有不同的能级，所以离子线与原子线不一样。 原子光谱主要由原子线组成，也包含某些离子线，其表示方法如何？ 在原子谱线表中，罗马数Ⅰ表示中性原子发射光谱的谱线，Ⅱ表示一次电离离子发射的谱线，Ⅲ表示二次电离离子发射的谱线?例如Mg Ⅰ285.21nm为原子线，MgⅡ280.27nm为一次电离离子线。 原子中某一外层电子由基态激发到高能级所需要的能量称为激发电位。原子光谱中每一条谱线的产生各有其相应的激发电位。 由（第一）激发态向基态跃迁所发射的谱线称为（第一）共振线。共振线具有最小的激发电位，因此最容易被激发，为该元素最强的谱线。 发射光谱分析的基本依据： 从识别元素的特征光谱来鉴别元素的存在（定性分析）；而这些谱线的强度又与试样中该元素的含量有关，因此又可利用这些谱线的强度来测定元素的含量（定量分析）。 §7-3 光谱分析仪器 一、光源(Light source) 光源是提供足够的能量使试样蒸发、原子化、激发，产生光谱。 目前常用的光源有直流电弧、交流电弧、高压火花及电感耦合（高频）等离子体（ICP）。 1. 直流电弧 【优点】电极头温度相对比较高 (与其它光源比，为最大优点），蒸发能力强、绝对灵敏度高、弧焰温度达4000至7000K，背景小； 【缺点】放电不稳定，且弧较厚，自吸现象严重。 故不适宜用于高含量定量分析，但可很好地应用于矿石等的定性、半定量及痕量元素的定量分析。 2.交流电弧 【优点】电极头温度高于高压火花，但低于直流电弧，弧温较高, 电弧较稳定(有控制放电装置)。 【缺点】介于直流电弧和高压火花之间，是一种较为中庸的光源。 广泛用于定性、定量分析中，但灵敏度稍差。这种电源常用于金属、合金中低含量元素的定量分析。 4. 电感耦合（高频）等离子体焰炬 等离子体是一种电离度大于0.1%的电离气体，由电子、离子、原子和分子所组成，其中电子数目和离子数目基本相等，整体呈现中性。 最常用的等离子体光源是电感耦合高频等离子体焰炬（inductive coupled high frequency plasma, ICP)。其装置由高频发生器、等离子炬管和雾化器三部分组成。 等离子炬可以分为若干区： （1）焰心区（等离子体核处）：于感应线圈区域内的焰心，高频电流形成的涡流区，温度最高达10000K，试样气溶胶在此区域被预热、蒸发，又叫预热区。 （2）内焰区：在感应圈上10 ~20mm处，淡蓝色半透明炬焰，温度约为6000 ~8000K。试样在此原子化、激发，然后发射很强的原子线和离子线。这是光谱分析的常规分析区。测光时在感应线圈上的高度称为观测高度。 （3）尾焰区：在内焰区上方，无色透明，温度低于6000K，只能发射激发电位较低的谱线。 【ICP的分析性能】 （1）检出限低（10-9～10-11g/L）； （2）稳定性好，精密度、准确度高（0.5%～2%)； （3）线性范围极宽4～5个数量级。 （4）自吸效应、基体效应小； （5）选择合适的观测高度光谱背景小。 【ICP局限性】