4_光学解析_原子发射光谱5.pptVIP

第四章 原子发射光谱分析 （Atomic Emission Spectroscopy，AES）;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(outer electron) （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/? ;AES 定性原理 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。 ;AES特点 1）多元素检测(multi-element); 2）分析速度快: 多元素检测; 可直接进样; 固、液样品均可 3）选择性好：Nb与Ta；Zr与Ha，Rare-elements; 4）检出限低：10-0.1?g/g(?g/mL); ICP-AES可达ng/mL级; 5）准确度高：一般5-10%，ICP可达1%以下; 6） 所需试样量少； 7） 线性范围宽(linear range)，4~6个数量级; 8）无法检测非金属元素：O、S、N、X(处于远紫外)；P、 Se、Te-----难激发，常以原子荧光法测定） ;AES仪器 AES仪器由光源、单色系统、检测系统三部分组成。;电感耦合等离子体 组成：ICP 高频发生器+ 炬管 + 样品引入系统 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） 依具体设计，三管中所通入的Ar 总流量为 5-20 L/min。石英管最大内径为2.5 cm ;ICP炬形成过程: 1）Tesla 线圈 高频交变电流（27-41KHZ, 2-4KW） 交变感应磁场； 2）火花 氩气 气体电离 少量电荷 相互碰 撞 “雪崩”现象 大量载流子； 3）数百安极高感应电流（涡电流，Eddy current） 瞬 间加热 到10000K 等离子体 趋肤效应 内管通入Ar 形成环状结构样品通道 样品蒸发、原 子化、激发。 ;ICP光源特点 1）低检测限：蒸发和激发温度高； 2）稳定，精度高：高频电流----趋肤效应(skin effect)---涡流表面电流密度大---环状结构---样品引入通道---火焰不受样品引入影响----高稳定性。 3）基体效应小(matrix effect): 样品处于化学隋性环境（Ar）的高温分析区---待测物难生成氧化物----停留时间长(ms级)、化学干扰小；样品处于中心通道，其加热是间接的----样品性质（基体性质，如样品组成、溶液粘度、样品分散度等）对ICP 影响小。 4）背景小：通过选择分析高度，避开涡流区。 5）自吸效应小：试样不扩散到ICP周围的冷气层，只处于中心通道，即是处于非局部热力学平衡； 6）分析线性范围宽: ICP在分析区温度均匀；自吸及自蚀效应小。 7）众多元素同时测定：激发温度高（70多种）； 不足：对非金属测定的灵敏度低；仪器昂贵；维持费高。 ;2. 光源的选择依据 a）试样的性质：如挥发性、电离电位等 b）试样形状：如块状、粉末、溶液 c）含量高低 d）光源特性：蒸发特性、激发特性、放电稳定性（下表）;3. 电极和试样的引入方式 固体试样：金属或合金直接做成电极(固体自电极)； 粉末试样可与石墨粉混合装样；（电极多由石墨（Graphite）制成：高溶点、易提纯、易导电、光谱简单） 溶液试样：滴在电极上，低温烘干；使用ICP可直溶液进样。 ;4. 试样的蒸发与原子激发 AES分析中，试样中各待测物产生光谱都要经过蒸发、原子化和激发等过程。由于试样中各化合物或元素的性质不同，在蒸发进入等离子体时的速度不同，产生了所谓的分镏效应。 此外，试样量、电极形状及温度等均会影响待测物的蒸发形为。 以各元素的谱线强度对曝光时间作图可得到蒸发曲线： 因此在AES分析中必须选择合适的光源条件和曝光时间。;二、分光系统（略） 三、检测系统、检测信号与浓度的关系 我们已知谱线强度