第二篇 光谱分析法.ppt

第二章 光谱分析法 Spectrometric method 1 光分析基础 Fundamental of Optical Analysis 1.2 光学分析法 光学分析法：基于电磁辐射能量与待测物质相互作用后所产生的辐射信号与物质组成及结构关系所建立起来的分析方法。 电磁辐射范围：射线～无线电波所有范围； 相互作用方式：发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等； 光分析法在研究物质组成、结构表征、表面分析等方面具有其他方法不可取代的地位。 三个基本过程：（1）能源提供能量；（2）能量与被测物之间的相互作用；（3）产生信号。 光谱法：利用物质与电磁辐射作用时，物质内部发生量子化能级跃迁而产生的吸收、发射或散射辐射等电磁辐射的强度随波长变化的定性、定量分析方法 1.3 光分析法分类 非光谱法：利用物质与电磁辐射的相互作用测定电磁辐射的反射、折射、干涉、衍射和偏振等基本性质变化的分析方法。 光谱法与非光谱法的区别： 第二章 光谱分析法 Spectrometric method 2.1 发射光谱的产生 原子的外层电子由高能级向低能级跃迁，多余能量以电磁辐射的形式发射出去，这样就得到了发射光谱。 2.2 发射光谱法谱线强度规律 在光谱选律允许跃迁条件下，产生一系列不同波长的特征谱线，它们按一定的波长顺序进行排列。强度之间有一定比例，这个强度比率有以下规律： 光谱线最强的是电子跃迁几率最大的能级之间跃迁，一般为最低激发态和基态之间的跃迁，这种跃迁所发射的谱线称为第一共振线或主共振线，主共振线具有最小的激发电位。 共振线跃迁几率大，谱线一般较强，激发态能级之间的跃迁几率小，谱线一般较弱。 浓度越大，谱线越强。 氢的发射光谱 第二章 光谱分析法 Spectrometric method 3 原子发射光谱分析仪器 光源、分光系统（光谱仪）、检测和观测系统 阳极温度高，蒸发快，进入弧中物质多，有较好检出性能，有利于难熔物质分析，但低熔点元素不利； 电弧设备简单，操作安全； 稳定性差，再现性及精密度较差，定量分析时需用内标法克服光源波动； 光谱线易自吸和自蚀，不适于定量分析。 故直流电弧适于做难熔物质中痕量易激发元素的定性和半定量分析。 低压交流电弧 工作原理 低压交流电弧特点 高压火花 高压火花的特点 ICP光源是高频 感应电流产生的类似火焰的激发光源。由高频发生器、等离子体炬管和雾化器组成。 工作原理 ICP 的特点 试样引入激发光源的方法 试样引入激发光源的方法，依试样的性质而定。 固体试样 金属与合金本身能导电，可直接做成电极，称为自电极。 粉末试样 通常放入制成各种的小孔或杯形电极中，作为下电极。 溶液试样 ICP光源，直接用雾化器将试样溶液引入等离子体内。 各种光源的对比 光谱仪 分光系统 棱镜和光栅分光系统两种。 棱镜分光系统　 光栅分光系统 检测系统 照相法和光电检测法 感光板 光电倍增管或电荷耦合器件(CCD)。 光电倍增管 光电直读法：用光电倍增管来接收和记录谱线。光电倍增管既是光电转换元件，又是电流放大元件 CCD（电荷耦合器件Charge-Coupled Devices ） 由于其输入面空域上逐点紧密排布着对光信号敏感的像元，因此它对光信号的积分与感光板的情形颇相似。但是，它可以借助必要的光学和电路系统，将光谱信息进行光电转换、储存和传输，在其输出端产生波长-强度二维信号，信号经放大和计算机处理后在末端显示器上同步显示出人眼可见的图谱，无须感光板那样的冲洗和测量黑度的过程。目前这类检测器已经在光谱分析的许多领域获得了应用。 多道固定狭缝式特点 第二章 光谱分析法 Spectrometric method 4.1 光谱定性分析 以Cd元素为例 λ＝2265?是Cd元素的最后线。 光谱线的自吸现象 标准试样光谱比较法 如果只需定性分析少数几种指定元素，将指定元素的纯物质与试样并列摄谱于同一感光片。在映谱仪上检查试样光谱和纯物质光谱。如果试样光谱中有谱线与这些元素纯物质谱线出现在同一波长位置，则说明试样中存在这些元素。 4.2 光谱定量分析 光电直读光谱法中的内标法基本关系式 光电倍增管是将光信号转换成电信号，产生的电流向电路中的电容器充电，在一定的时间内，电容器的充电电压与谱线强度成正比: U=kIt 设分析线的强度为I1，内标线的强度为I2，测得 电容器上的充电电压分别为U1和U2，则 U1/U2=I1/I2=R 光电直读光谱分析内标法关系式为 lgR=lgI1/I2=lgU1/U2=blgc+lgA 第二章 光谱分析法 Spe