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第二章 原子发射光谱分析

§2-1 光学（谱）分析基础

原子发射光谱分析法是利用原子发射光谱与待测物质之间的关系建立起来的一种成分分析方法。这种方法常用于物质成分的定性、半定量及定量分析。由于各种新光源和新检验技术的出现，使原子发射光谱分析这一古老的分析方法获得了新的生命力。采用电感耦合等离子体（Inductively Coupled Plasma,）I作CP

为光源的原子发射光谱分析成为被公认的、有权威的现代仪器分析方法之一。

光学分析法：依据物质发射或吸收的电磁辐射，以及物质与电磁的相互作用来进行分析的方

法。

一、电磁辐射和电磁波谱二、原子光谱和分子光谱

三、光谱分析法的特点：多元素同时分析、遥控缺点：分析元素限制、基本效应（物理干扰）

§2－2原子发射光谱分析的基本原理

原子发射光谱法：利用发射光谱来测定物质化学组成和含量的分析方法。发射光谱原理：原子不同、发射的谱线不同

电子状态：基态、激发态、电离ΔE=E2-E1＝hγ＝hc/λ

§2－3发射光谱仪

进行光谱分析的仪器设备主要由光源、分光系统（光谱仪）及观测系统三部分组成。一、光源

二、1、作用：使被测样变为原子蒸气而激发

（对试样的蒸发和激发提供能量）2、种类

①直流电弧：T：4000～7000K优点：灵敏度高，背景小

缺点：稳定性差

用途：定性分析：组含量杂质测定

②交流电弧：T：5000～7500K优点：稳定性好缺点：灵敏度低用途：定量、定性分析

③火花光源：温度10000K优点：稳定性比较好

缺点：灵敏性差

用途、：定量、定性分析

④ICP温度8000～10000K

优点：激发性能强、无电极污染、稳定性好、灵敏度高、精密度高缺点：；液体进样

应用:：定量、定性分析

⑤辉光

优点：激发能力强、灵敏度高、背景小、稳定性好缺点：选择不方便，操作繁琐

应用：超纯物质杂质分析、难激发样品气体样品分析、谱线超精细结构研究

⑥激光

优点：灵敏度高（10－12g），试样用量少

宏观上不破坏样品，样品不须处理、各种样品均适用缺点：设备复杂、造价高

⑦火焰：3000K

优点：易电离成份分析灵敏度高缺点：激发温度低适用范围小用途：Na、K分析

三、选择光源方法

1、根据样品挥发性、激发难易来选择易挥发：火花，火焰

易激发：电弧，火焰

难挥发：电弧、ICP、辉光、激光难激发：火花、ICP、辉光、激光2、待测元素含量

高：都可

低：火花、电弧不适应3、定性：直流电弧

定量：火花、交流电弧、ICP4、导电性

易：电弧、火花

难：激光、辉光、ICP

二、分光系统（摄谱仪）1、作用

将光源发射的电磁波分解为按波长排列的光谱2、分类

按分光原理分

棱镜光谱仪、光栅光谱仪棱镜光谱仪按材料分

玻璃（多见光区）、石英（紫外光区）、萤石（真空紫外）

3、性能

色散率

分辨率

3）R＝λ/△λ=(λ1+λ2)/▕λ1-λ2▏

四、观测设备1、光谱投影仪

用途：定性及半定量（检查谱线位置）2、测微光度计（黑度计）

作用：测量谱线黑度

定义：S=㏑1/T=㏑I/I

0

其中：I

0

透过的光线的强度；I谱片变黑部分透过的光线强度；T谱片变黑处的透光度

用途：定量分析

3、光电倍增管（测波的强度）

§2－4发射光谱定性分析

一、原理特征谱线

二、术语：

灵敏线：最容易激发或激发电位较低的谱线

共振线：激发态直接跃迁至基态时所辐射的谱线

最后线：最后消失的谱线

分校线：根据灵敏线或最后线来检测元素的谱线，往往是特征谱线（灵敏线）分析条件：①有足够的强度

②不与其它谱线重叠

③不产生自吸三、自吸规律

与谱线强度成正比（固有强度）

蒸气云半径大，自吸严重

含量高自吸严重四、定性分析方法

1、比较法：用与指定成份鉴定（2条或2条以上特征谱线）

2、铁光谱分析法（标准光谱图法）用于复杂样品分析（全分析）

3、波长分析法五、定性分析测试步骤

1.样品处理 2.分析条件确定 3.摄谱 4.对谱

1.金属或合金－制电极法（自身做电极）非导电体－辅助的电极（支持电极）溶液－辅助的电极

微量－浓缩、富集、分离

有机物－灰化、再激发

§2－5原子发射光谱定量分析

一、原理

根据实验结果，人们发现原子发射光谱谱线强度I与待测元素的浓度符合罗马金公式

I=acb

①式中

a 与实验条件有关的小数b 自吸系数

由（1）可得：lgI=lga+blgc ----------②-------

二、绝对强度法（摄谱法）

S=γlgH-i ③(H=I.t代入得)

S=γlgI-i-----④ H－光通量（暴光率）

由②④可得S=γ/lgc+i/ ⑤

γ/－感光板衬度 i－感光板有关的常数三、内标法

内标法：利用分析线与内标线的相对强度