原子发射光谱.pptx

第五章原子发射光谱法

第一节概述

定义：AES是根据每种原子或离子在热或电激发下，发射出特征的电磁辐射而进行元素定性和定量分析的方法（是光学分析中产生与发展最早的一种分析方法）分析特点：多元素同时检测；分析速度快；选择性好；检出限低；精密度好；但非金属元素测定困难一、概述

二、原子发射分析过程试样蒸发、激发产生特征辐射色散分光形成光谱（复合光→单色光）检测谱线的波长和强度（定性和定量）

激发源(光源)单色器检测器数据处理与显示

第二节基本原理

λ定性Ι定量一原子发射光谱的产生在正常状态下，元素处于基态，元素在受到热（火焰）或电（电火花）激发时，由基态跃迁到激发态，返回到基态时，发射出特征光谱（线状光谱）；X气态基态原子X*X+hγ热能特征发射线光谱，宽度小于10-5nm

激发能:原子中某一外层电子由基态激发到高能级所需要的能量电离能:原子电离所需要的能量一次电离:原子失去一个电子123654离子线(Ⅱ,Ⅲ)：离子核外激发态电子跃迁回基态所发射出的谱线。M+*?M+(Ⅱ)；M2+*?M2+(Ⅲ)原子线(Ⅰ)：原子核外激发态电子跃迁回基态所发射出的谱线M*?M*(I)二次电离:原子失去两个电子二基本概念

第一共振线：由第一激发态直接跃迁至基态的谱线称为第一共振线（主共振线）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最灵敏线、最后线、分析线：第一共振线一般也是元素的最灵敏线当该元素在被测物质里降低到一定含量时，出现的最后一条谱线，就是最后线，也是最灵敏线。用来测量该元素的谱线称分析线。010203

发射谱线强度：Iij=NiAijh?ijh为Plank常数；Aij两个能级间的跃迁几率；?ij发射谱线的频率。谱线强度影响谱线强度的因素：（1）Ei越小，Iij越强；T升高，Iij增大，但易电离三原子发射谱线的强度

自吸：中心发射的辐射被边缘的同种基态原子吸收，使辐射强度降低的现象。第一共振线，易产生自吸；弧层越厚，自吸越严重被测元素浓度越大，自吸也越严重。元素浓度低时，不出现自吸。随浓度增加，自吸越严重，当达到一定值时，谱线中心完全吸收，如同出现两条线，这种现象称为自蚀。r：自吸；R：自蚀；四谱线的自吸和自蚀

第三节原子发射光谱仪器

原子发射光谱仪

一激发光源作用：提供试样蒸发、解离原子化和激发所需的能量并产生辐射信号分类电弧光源直流电弧：用于矿物和难挥发试样的定性、定量分析交流电弧：用于金属、合金中低含量元素的定量分析电火花光源用于易熔金属合金试样的分析、高含量元素及难激发元素的定量测定电感耦合等离子体光源应用广泛，价格昂贵

123直流电弧：电极头温度高，蒸发能力强，但放电稳定性差，弧焰温度低，弧层厚交流电弧：电极头温度低，弧焰温度比直流电弧高，电弧稳定，弧层厚电火花光源：弧焰瞬间温度高，电极头温度低，弧焰半径较小，弧层较薄123光源特点

几种光源性能比较蒸发温度激发温度K稳定性应用范围直流电弧高4000-7000较差定性分析；矿物纯物质难挥发元素的定量分析交流电弧中4000-7000较好金属合金中低含量元素的定量分析高压火花低瞬10000好金属与合金、难激发、低熔点金属合金定量分析ICP很高6000-8000很好溶液定量分析

ICP等离子体光源等离子体光源－外观上类似火焰的放电光源

等离子体：一种电离度大于0.1%的电离气体，由电子、离子、原子和分子所组成，其中电子数目和离子数目基本相等，整体呈现中性。电感耦合高频等离子体（ICP）是由高频发生器、等离子炬管（石英炬管）和工作气体等三部分组成。

最外层：通Ar气作为冷却气，沿切线方向引入，并螺旋上升。其作用有（1）将等离子体吹离外层石英管的内壁，可保护石英管不被烧毁；（2）是利用离心作用，在炬管中心产生低气压通道，以利于进样；（3）这部分Ar气流同时也参与放电过程。01中层管：通入辅助气体Ar气，用于点燃等离子体。02内层石英管：内径为1~2mm左右，以Ar为载气，把经过雾化器的试样溶液以气溶胶形式引入等离子体中。03ICP光源结构

ICP炬焰焰心（预热区）温度10000K试样气溶胶预热、蒸发内焰（测光区）温度6000-8000K试样原子化、激发，发射原子区、离子区尾焰温度6000K以下只能激发低能级的谱线

激发温度高（可达10000K),有利于难激发元素的原子化自吸自蚀效应小，光谱背景小无电极污染和碱金属电离干扰灵敏度高，线性范围宽，可达4-6个数量级分析液体试样的最佳方法适合高低微量金属和难激发元素的分析测定氯素等非金属元素灵敏度低费用高ICP分析性能特点

思考题思考题1.原子发射光谱仪中光源的作用是