五原子发射光谱分析法.ppt

5.1.1原子发射光谱法的分类 1．电弧/火花原子发射光谱 2．等离子炬原子发射光谱 3. 火焰原子发射光谱 4. 激光显微光谱分析 5.1.2 原子发射光谱法的特点 局限性 （1）样品的组成对分析结果的影响比较显著。因此，进行定量分析时，常常需要配制一套与试样组成相仿的标准样品，这就限制了该分析方法的灵敏度、不适用于超微量元素。 (2）发射光谱法，一般只用于元素分析，而不能用来确定元素在样品中存在的化合物状态，更不能用来测定有机化合物的基团；对一些非金属，如惰性气体、卤素等元素几乎无法分析。 （3）仪器设备比较复杂、昂贵。 5.2 方法原理 5.2.1原子光谱的产生 原子的核外电子一般处在基态运动，当获取足够的能量后，就会从基态跃迁到激发态，处于激发态不稳定（寿命小于10-8 s），迅速回到基态时，就要释放出多余的能量，若此能量以光的形式出显，既得到发射光谱。 仪器装置 现代直读ICP-AES仪器 光 源 光源的作用: 蒸发、解离、原子化、激发、 跃迁。 光源的影响：检出限、精密度和准确度。 光源的类型： 直流电弧 交流电弧 电火花 电感耦合等离子体(ICP) （Inductively coupled plasma） 1. 直流电弧 直流电弧的最大优点是电极头温度相对比较高（4000至7000K，与其它光源比），蒸发能力强、绝对灵敏度高、背景小；缺点是放电不稳定，且弧较厚，自吸现象严重，故不适宜用于高含量定量分析，但可很好地应用于矿石等的定性、半定量及痕量元素的定量分析。 2. 交流电弧 与直流相比，交流电弧的电极头温度稍低一些，但弧温较高，出现的离子线比直流电弧中多。由于有控制放电装置，故电弧较稳定，操作简便安全。广泛用于定性、定量分析中，但灵敏度稍差。这种电源常用于金属、合金中低含量元素的定性、定量分析。 4. 电感耦高频等离子炬（ICP)： 感耦高频等离子炬用电感耦合传递功率，是应用较广的一种等离子光源。感耦高频等离子炬的装置，由高频发生器、进样系统（包括供气系统）和等离子炬管三部分组成。在有气体的石英管外套装一个高频感应线圈，感应线圈与高频发生器连接。当高频电流通过线圈时，在管的内外形成强烈的振荡磁场，在高频（约30兆赫）时形成的等离子炬，其形状似圆环，试样微粒可以沿着等离子炬，轴心通过，对试样的蒸发激发极为有利。这种具有中心通道的等离子炬，正是发射光谱分析的优良的激发光源。 环状结构可以分为若干区，各区的温度不同，性状不同，辐射也不同。 （1）焰心区 感应线圈区域内，白色不透明的焰心，高频电流形成的涡流区，温度最高达10000K，电子密度高。它发射很强的连续光谱，光谱分析应避开这个区域。试样气溶胶在此区域被预热、蒸发，又叫预热区。 （2）内焰区 在感应圈上10 ~20mm左右处，淡蓝色半透明的炬焰，温度约为6000 ~8000K。试样在此原子化、激发，然后发射很强的原子线和离子线。这是光谱分析所利用的区域，称为测光区。测光时在感应线圈上的高度称为观测高度。 （3）尾焰区 在内焰区上方，无色透明，温度低于6000K，只能发射激发电位较低的谱线。 ICP-AES重要部件示意图 ICP-AES法特点 1．载气流速低，样品消耗少。 2．ICP是无极放电，没有电极污染。 3．ICP中电子密度高，碱金属电离干扰小。 4．以氩气为工作气体，光谱背景干扰小。 5．工作温度高，有利于难容化合物的分级和元素激发，灵敏度高。 6．自吸效应小，测定线线性范围大 光 谱 仪 表明分光能力的指标为： 2. 共振线、第一共振线 由激发态直接跃迁至基态时辐射的谱线称为共振线。由第一激发态直接跃迁至基态的谱线称为第一共振线。 谱线的自吸与自蚀 在一般光源中，是在弧焰中产生的，弧焰具有一定的厚度，弧焰中心a的温度最高，边缘b的温度较低。由弧焰中心发射出来的辐射光，必须通过整个弧焰才能射出，由于弧层边缘的温度较低，因而这里处于基态的同类原子较多。这些低能态的同类原子能吸收高能态原子发射出来的光而产生吸收光谱。原子在高温时被激发，发射某一波长的谱线，而处于低温状态的同类原子又能吸收这一波长的辐射，这种现象称为自吸现象。当自吸现象非常严重时，谱线中心的辐射将完全被吸收，这种现象称为自蚀。 A．标准样品与试样光谱比较法 用标准样品与试样在相同的条件下摄谱 比较标准样品与试样所出现的特征谱线 若试样光谱中出现标准样品所含元素的2~3条特征谱线，就可以证实试样