仪器分析原子发射光谱分析.PPTVIP

第七章 原子发射光谱分析 一、光学分析法概要 二、原子发射光谱分析的基本原理 三、原子发射光谱仪 四、光谱定性分析及半定量分析 五、光谱定量分析 六、原子发射光谱的特点及应用 教学目的和要求 1、掌握原子发射光谱法的基本原理。 2、掌握原子发射光谱仪光源及光谱仪（摄谱仪）的工作原理和主要作用。 3、掌握光谱定性分析、光谱半定量分析、光谱定量分析。 4、了解原子发射光谱的特点及应用。 一、电磁波谱 电磁辐射按照波长（或频率、波数、能量）大小的顺序排列就得到电磁波谱。根据能量的高低，电磁波谱又可分为三个区域。 1）高能辐射区 包括?射线区和X射线区。其粒子性比较突出。 2）中能辐射区 包括紫外区、可见光区和红外区。对这部分辐射的研究和应用要使用一些共同的光学试验技术，例如，用透镜聚焦，用棱镜或光栅分光等，故又称此区为光学光谱区。 3）低能辐射区 包括微波区和射频区，通常称波谱区。 二、光学分析法的分类 光学分析法分为光谱法和非光谱法两类。 光谱法：基于物质与辐射能作用时，测量由物质内部发生量子化的能级之间的跃迁而产生的发射、吸收或散射辐射的波长和强度进行分析的方法。 非光谱法：不涉及物质内部能级的跃迁，是基于物质与辐射相互作用时，电磁辐射只改变了传播方向、速度或某些物理性质，如折射、散射、干涉、衍射、偏振等变化的分析方法（即测量辐射的这些性质）。属于这类分析方法的有折射法、偏振法、光散射法、干涉法、衍射法、旋光法和圆二向色性法等。 第二节 基本原理 原子发射光谱法(Atomic Emission Spectrometry，AES)是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. 几个概念 1）基态 2）激发态 3）激发电位(Excited potential) 通常以电子伏特来（ eV ）表示。每条谱线对应一激发电位。 4）原子线： 以I表示，如Na(I) 5）电离电位(Ionization potential)和离子线： 以II，III，IV等表示。 二. 原子发射光谱的产生过程： 1）能量（电或热、光） 基态原子 2）外层电子（低能态E1 高能态E2） 3）外层电子（低能态E1 高能态E2） 4）发出特征频率(?)的光子: ?E = E2-E1 = h? =hc/? 从上式可见，每一条所发射的谱线的波长，取决于跃迁前后两个能级之差。 第二节 原子发射光谱仪器 1、直流电弧 （1）直流电弧发生器工作原理 （2）直流电弧的分析性能 a）样品蒸发能力强（阳极斑）---进入电弧的待测物多---绝对灵敏度高---尤其适于定性分析；同时也适于部分矿物、岩石等难熔样品及稀土难熔元素定量； b）电弧不稳----分析重现性差； c）弧层厚，自吸严重； d）安全性差。 2、低压交流电弧 （1）低压交流电弧发生器工作原理 发生器由高频高压引燃电路Ⅱ和低压电弧放电电路Ⅰ组成。 （2）低压交流电弧分析性能 1）蒸发温度比直流电弧略低；电弧温度比直流电弧略高； 2）电弧稳定，重现性好，适于大多数元素的定量分析； 3）放电温度较高，激发能力较强； 4）电极温度相对较低，样品蒸发能力比直流电弧差，故对难熔盐分析的灵敏度略差于直流电弧； 5）该激发光源广泛用于金属、合金中低含量元素的定量分析和定性分析。 4、电感耦合高频等离子体(Inductive Coupled high frequency Plasma，ICP)光源 （1）ICP炬的组成 组成：ICP 高频发生器+ 等离子体炬管+ 雾化器 石英炬管包括： 外管—冷却气，沿切线引入 中管—辅助气，点燃 ICP (点燃后切断) 内管—载气，样品引入（使用Ar 是因为性质稳定、不与试样作用、光谱简单） （2）ICP炬形成过程 （3）ICP光源的分析性能（特点） 二、光谱仪 作用：将光源发射的不同波长的光色散成为光谱或单色光，并且进行记录和检测。 种类：按照所使用的色散元件不同，分为棱镜摄谱仪和光栅摄谱仪；按照光谱记录与测量方法不同，分为摄谱仪和光电直读光谱仪。 常用光谱仪：棱镜摄谱仪、光栅摄谱仪和光电直读光谱仪。 （一）摄谱仪它是以棱镜或光栅为色散元件并用照相法记录光谱的光谱仪。 2）光栅 光栅摄谱仪应用衍射光栅作为色散元件，利用光在刻痕小 反射面