二原子发射光谱分析法.ppt

第二章 原子发射光谱分析法 第一节 原子发射光谱分析基本原理 一、概述 二、原子发射光谱的产生 三、谱线强度 四、谱线自吸与自蚀 一、概述 原子发射光谱分析法的特点: 二、原子发射光谱的产生 原子的共振线与离子的电离线 三、谱线强度 谱线强度公式为（将Ni代入上式得)： 由上式可知，谱线强度与五个因素有关： 1、激发电位：是负指数关系。即，激发电位愈大，谱线强度就愈小。 这是由于随着激发电位的增高，处于该激发态的原子数迅速减少。实践证明，绝大多数激发电位较低的谱线都是比较强的，激发电位最低的共振线往往是最强线。 2．跃迁几率：谱线强度与跃迁几率成正比。 跃迁是指原子的外层电子从高能态跳跃到低能态发射出光量子的过程。 跃迁几率是指两能级间的跃迁在所有可能发生的跃迁中的几率。它可通过实验数据计算得到。 3．统计权重：是和所处激发态能级的简并度有关的常数。 在磁场中，有时一条谱线可以分裂为几条谱线。这是由于具有相同的n、L、J（内量子数）值但有不同的磁量子数mj值所引起的。mj是决定总角动量沿磁场分量的量子数，与J值有关，在数值上mj为： mj=±J，±（J-1)…… 因此，mi可取2J+1个不同值。 在无外磁场的作用下，具有相同的n、L、J的每一能级，可以认为是由2J+1个不同的能级合并而成的。所以，(2J+1)这个数值，称为简并度或统计权重。谱线强度与统计权重成正比。 4．激发温度 温度升高，谱线强度增大。但是，由于温度升高，体系中被电离的原子数目也将增多，而中性原子数相应减少，致使原子线强度减弱。沙哈(Saha)指出，电离度x与激发温度T的关系式为： 电离电位V愈大，则电离度愈小。对于电离能较高的元素，激发温度的变化不会对原子线的强度有很大影响。 5．基态原子： 谱线强度与基态原子数N0成正比。而N0是由元素的浓度决定的，所以在一定条件下，N0∝C。 谱线强度与元素的浓度有关。光谱定量分析就是根据这一关系而建立起来的。 对于离子谱线，其强度除与以上5个因素有关外，还与元素的电离电位V有关．离子线的强度为 式中，N为中性原子及离子的密度，V为电离电位，E为激 发电位，K为 以上讨论均限于谱线的绝对强度，实际工作中，准确测定谱线的绝对强度是很困难的，所以在光谱定量分析中，常采用谱线的相对强度。 四、谱线的自吸与自蚀 self-absorption and self reversal of spectrum line 第二节 原子发射光谱分析装置与仪器 一、仪器类型与流程 二、火焰光度计 三、光谱仪 四、电弧和电火花发射光谱仪 一、仪器类型与流程 二、火焰光度计 三、光谱仪(摄谱仪) 1. 摄谱仪光路图 2. 摄谱仪的观察装置 四、电弧和电火花发射光谱仪 电弧和电火花发射光谱仪通常由三部分组成： 一、光源 二、分光仪 三、检测器 （一）光源 发射光谱的产生： 2. 低压交流电弧 工作原理 特点： ３.　高压火花 高压火花的特点： 这三个分析参数对谱线强度的影响规律： A、高频功率增加（1.25kv—2kv）时，谱线的发射强度显著增加，且强度沿高度分布的峰值向高观测高度方向移动。 B、中心气流量增加，最佳观测高度向上移动，但峰值高度降低。故在ICP光源中，过高的功率和中心气流量都是不利于谱线发射强度的。 对于离子谱线，如CaⅡ393.3nm一次离子，中心气流增加，谱线发射强度大幅度降低，高频功率增加，发射强度增加。与原子谱线相比，离子谱线在分析参数变化时，最佳观测高度移动较小。 C、不同元素有自己的最佳观测高度，其趋势是电离电位和激发电位较高的原子谱线具有较高的最佳观测高度。 综上所述，电感耦合等离子体高频分析条件应遵循的几条原则：a、高频功率不宜过高，一般在0.9—1.4kv；b、在确保雾化系统稳定工作的条件下，低的中心气流量有利于增强谱线发射强度；c、优先选用元素的离子谱线作为分析线，多数离子谱线不仅发射强度较大，而且其最佳观测高度分析条件变化影响较小。 (二) 分光元件 常用的分光元件可分为两类：棱镜、光栅。以这两类分光元件制作的光谱仪分别称为棱镜光谱仪和光栅光谱仪。 1、棱镜光谱仪 棱镜光谱仪是最先使用的原子发射光谱仪器。它由光源、狭缝照明系统、棱镜分光系统和照相系统组成。 激发光源视分析要求和样品类型，将直流电弧或交流电弧或高频电火花接到电极架上。其作用波