第二章 原子发射光谱法课件.ppt

原子发射光谱分析法（atomic emission spectroscopy ，AES）：元素在受到热或电激发时，由基态跃迁到激发态，返回到基态时，发射出特征光谱，依据特征光谱进行定性、定量的分析方法。 1859年，基尔霍夫(Kirchhoff G R)、本生(Bunsen R W) 研制第一台用于光谱分析的分光镜，实现了光谱检验； 1930年以后，建立了光谱定量分析方法； 原子光谱 ＜＞ 原子结构 ＜＞ 原子结构理论＜＞ 新元素 在原子吸收光谱分析法建立后，其在分析化学中的作用下降，新光源(ICP)、新仪器的出现，作用加强 等离子体：以气态形式存在的包含分子、离子、电子等粒子的整体电中性集合体。等离子体内温度和原子浓度的分布不均匀，中间的温度、激发态原子浓度高，边缘反之。 形成原理 缺点：对非金属测定的灵敏度低，仪器昂贵，操作费用高。 现在主要采用ICP-AES,由于消除了自吸, 自吸系数b=1, 因此 I＝AC 即谱线强度与被测元素浓度呈线性关系. 3) 闪耀波长 光栅光谱光强分布图 P1 P1 P2 P2 P3 P3 P4 P4 光栅适用的光谱波长范围 例： 某一光栅摄谱仪，闪耀光栅刻痕数1200条/mm，闪耀角为10.37°，相板长度24cm，仪器的倒线色散率为4.5?/mm（一级光谱），试问：(1)光栅适用的一级光谱波长范围？(2)当中心波长为2800?时，相板拍摄的一级光谱的波长范围？(3)在(2)的波长范围内光谱级重叠情况及如何消除该重叠现象？ 解: (1) (2) ∴ 相板两端拍摄的谱线波长差是： 又，中心波长为2800? 所以， 相板拍摄的谱线波长范围是： (3) 根据谱级重叠条件 计算得到重叠的二级光谱波长范围： ? 三级光谱波长范围： ? 高级次重叠光谱处于远紫外区，被空气吸收了，因而不需采取任何措施消除谱级重叠干扰。 三 检测系统 （一）感光板 1. 感光板的构造和照相过程 感光物质 (AgBr) 明胶 (增感剂) { 感光层 ? 构造 (2) 显影 (1) 曝光 潜影中心 ? 照相过程 (3) 定影 AgBr + Na2S2O3 === NaBr + NaAgS2O3 微溶 NaAgS2O3 + Na2S2O3 === Na3Ag(S2O3)2 易溶 3NaAgS2O3 + Na2S2O3 === Na5Ag3(S2O3)4 易溶 (4) 冲洗及干燥 2. 乳剂特性曲线 黑度(S)：感光板曝光后变黑的程度称为变黑密度，简称黑度。 乳剂特性曲线 H＝Et H：曝光量 正常曝光部分 （二）光电倍增管 多道光电直读光谱仪 凹面镜 反射镜 光源 照明透镜 狭缝 光栅 相板 光栅摄谱仪 * 原子发射光谱分析的三个主要过程: 样品蒸发、原子化，原子激发并产生光辐射。 分光，形成按波长顺序排列的光谱。 检测光谱中谱线的波长和强度 原子发射光谱仪方框图 光 源 分光系统 检测器 一 光源 光源的作用：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。 蒸发：使试样中各种元素从试样中蒸发出来，在分析间隙形成原子蒸气云（原子化）。 激发：使蒸气云中的气态原子（或离子）获得能量而被激发，当激发态的原子（或离子）跃迁至基态（或较低激发态）时，辐射光谱。 （一）直流电弧 E 直流电源 电感 L R 可变电阻 G 分析间隙 工作原理 击穿 阳极斑 2. 直流电弧的放电特性 温度分布 弧焰中心 ：4000-7000 K，由弧中心沿半径向 外弧温逐渐下降。 阳极：最高3800 K；阴极：最高3000 K。 3. 直流电弧分析性能 蒸发能力强，适用于难挥发元素。 弧焰温度较低，激发能力较差。 弧光游移不定，分析结果的重现性差。 弧层较厚，易产生自吸现象，不适合高含量成分的定量分析。 4. 应用 定性和半定量分析：各类试样均适用。 定量分析：矿石、纯金属中的痕量组分。 （二）交流电弧 分析间隙 1. 工作原理 I ：高频引弧电路；II ：低压燃弧电路 2. 放电特性 间歇性放电，工作电流具有脉冲性。 3. 应用 定性和半定量分析：金属、合金样品。 定量分析：金属、合金中的低含量元素。 （三）高压火花 分析间隙 1. 工作原理 2. 放电特性 放电间歇时间较长，放电通道窄。 放电间隙电流密度大，放电温度高，可达10000 K以上。 3. 应用 定量分析：低熔点金属、合金的丝状、箔状样品，难激发元素，高含量元素。 (四)电感耦合等离子体(ICP)光源 等离子体光源－外观上类似火焰的放电光源