ICP-AES基本原理课件.ppt

1. 原子发射法简介 2.ICP发射光谱分析原理 3.ICP发射光谱仪的构成 4.ICP发射光谱分析方法 5. 样品的前处理 1.原子发射法简介 1.1 概述 1.定义： AES是据每种原子或离子在热或电激发，处于激发态的待测元素原子回到基态时发射出特征的电磁辐射而进行元素定性和定量分析的方法。 2. 历史： 3.原子发射光谱分析的特点 (1) 多元素同时检测能力。可同时测定一个样品中的多种元素。每一个样品一经激发后，不同元素都发射特征光谱，这样就可同时测定多种元素。 (2) 分析速度快。若利用光电直读光谱仪，可在几分钟内同时对几十种元素进行定量分析。分析试样不经化学处理，固体、液体样品都可直接测定。 (3) 选择性好。每种元素因原子结构不同，发射各自不同的特征光谱。在分析化学上，这种性质上的差异，对于一些化学性质极相似的元素具有特别重要的意义。例如，铌和钽、锆和铪、几十个稀土元素用其他方法分析都很困难，而发射光谱分析可以毫无困难地将它们区分开来，并分别加以测定。 (4) 检出限低。一般光源可达10～0.1μg﹒g-1（或μg﹒cm-3），绝对值可达1～0.01μg。电感耦合高频等离子体（ICP）检出限可达ng﹒g-1级。 (5) 准确度较高。一般光源相对误差约为5％～10％，ICP相对误差可达1％以下。 (6) 试样消耗少。 (7) ICP光源校准曲线线性范围宽可达4～6个数量级。这样可测定元素各种不同含量（高、中、微含量）。一个试样同时进行多元素分析，又可测定各种不同含量。目前ICP-AES已广泛地应用于各个领域之中。 （8）常见的非金属元素如氧、硫、氮、卤素等谱线在远紫外区，目前一般的光谱仪尚无法检测；还有一些非金属元素，如P、Se、Te等，由于其激发电位高，灵敏度较低。 1.3 原子能级图及能级的跃迁 能级图 一些元素的离子化势能 (eV) 原子发射光谱法包括了三个主要的过程，即： 1）由光源提供能量使样品蒸发、形成气态原子、并进一步使气 态原子激发而产生光辐射； 2）将光源发出的复合光经单色器分解成按波长顺序排列的谱线，形成光谱； 3）用检测器检测光谱中谱线的波长和强度。 激发 发射 原子光谱的产生 1.4. AES 定性定量原理 量子力学基本理论告诉我们： 1）原子或离子可处于不连续的能量状态，该状态可以光谱项来描述； 2）当处于基态的气态原子或离子吸收了一定的外界能量时，其核外电子就从一种能量状态（基态）跃迁至另一能量状态（激发态）； 3）处于激发态的原子或离子很不稳定，经约10-8秒便跃迁返回到基态，并将激发所吸收的能量以一定的电磁波辐射出来； 4）将这些电磁波按一定波长顺序排列即为原子光谱（线状光谱）； 5）由于原子或离子的能级很多并且不同元素的结构是不同的，因此对特定元素的原子或离子可产生一系不同波长的特征光谱，通过识别待测元素的特征谱线存在与否进行定性分析—定性原理。 定量分析原理 在光谱定量分析中，谱线强度与被测元素浓度成正比，而自吸严重影响谱线强度。所以，在定量分析时必须注意自吸现象。 在一定的实验条件下，单位体积内的基态原子数目No和元素浓度C的关系为 No= aC bq 式中，b为自吸系数，当浓度很低时，原子蒸气的厚度很小；b=1，即没有自吸。a与q是与试样蒸发过程有关的参数；不发生化学反应时，q =1，a又称为有效蒸发系数 。 这样经简化后就成为： I = AC b 式中，A为与测定条件有关的系数。式为原子发射光谱定量分析的基本公式。 1.5 原子发射光谱仪的基本构成 AES仪器主要由光源（热源）、进样系统、单色系统、检测系统、计算机数据处理系统五部分组成。由于在后面的ICP中要涉及各个部分，因此，这里就不作详细介绍了。 为了方便起见，我们可先看看AES所用到的光源，并比较其各自的特征： 2.ICP发射光谱分析 原 理 2.1 什么是ICP ICP（ Inductive Coupled Plasma ）即为电感耦合高频等离子体光源。 等离子体（ Plasma ）：一般指电离度超过0.1%被电离了的气体，这种气体不仅含有中性原子和分子，而且含有大量的电子和离子，且电子和正离子的浓度处于平衡状态，从整体来看是出于中性的。利用电感耦合高频等离子体（ICP）作为