原子发射光谱汇编.ppt

第3章原子发射光谱分析（AtomicEmissionSpectroscopy，AES）3.1概述3.2基本原理3.3AES仪器3.4发射光谱的分析方法（定性和半定量、定量分析方法）3.5AES的特点和应用关键词：1）分析对象为大多数金属原子；2）物质原子的外层电子受激发射产生特征谱线（线光谱）；3）谱线波长——定性分析；谱线强度——定量分析。定义：AES是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。6.1概述试样激发产生辐射分光形成光谱检测谱线波长和强度3.一般分析步骤:0102AES特点多元素检测(multi-element);分析速度快:多元素检测;可直接进样;固、液样品均可选择性好：Nb与Ta；Zr与Ha，Rare-elements;检出限低：10-0.1?g/g(?g/mL);ICP-AES可达ng/mL级;准确度高：一般5-10%，ICP可达1%以下;所需试样量少；线性范围宽(linearrange)，4~6个数量级;无法检测非金属元素：O、S、N、X(处于远紫外)；P、Se、Te-----难激发，常以原子荧光法测定）ICP-AES对周期表中元素的检测能力（阴影面积表示使用的谱线数目；背景深浅表示检测限大小）3.2基本原理原子发射光谱的产生能量（电或热、光）基态原子外层电子(outerelectron)（低能态E1高能态E2）外层电子（高能态E2低能态E1）发出特征频率(?)的光子:?E=E2-E1=h?=hc/?二、谱线的强度[AES定量原理（Quantification）]1、Boltzmann分布与谱线强度(Intensity)AES分析进行定量测量的基础就是谱线的强度特性。那么，谱线强度与待测物浓度之间到底有什么样的关系呢？样品光源样品蒸发基态原子(N0)等离子体(原子+离子+电子)从整体上看，处于热力学平衡状态！ArcSparkICPFlame激发态原子(Ni)样品激发E0Ei?当Plasm处于热力学平衡状态时，位于基态的原子数N0与位于激发态原子数Ni之间满足Boltzmann分布：其中，g为统计权重(2J+1)；k为Boltzmann常数(1.38?10-23J/oC)：电子在i,j能级间跃迁产生的谱线强度I与跃迁几率A及处于激发态的原子数Ni成正比，即由于激发态原子数目较少，因此基态原子数N0可以近似代替原子总数N总，并以浓度c代替N总:简单地，I?c，此式为光谱定量分析的依据。更进一步，考虑到谱线的自吸效应系数b：I=acb（Schiebe-Lomarkin公式）取对数，上式变为：logI=blogc+loga此式为AES分析的最基本的关系式。以logI对logc作图，得校正曲线。当试样浓度高时，b1，工作曲线发生弯曲。单击此处可添加副标题单击此处添加大标题内容影响谱线强度I因素:统计权重g(weight)；跃迁几率(probability)；激发电位或激发能?E；谱线的自吸(self-absorption)及自蚀(self-reversal)；激发温度T；基态原子数N0或浓度c；前三项由待测物原子自身的性质决定，如核电荷数、外层电子、轨道状态等。影响谱线强度及其稳定性最重要的的因素是温度T！3、谱线的自吸和自蚀自吸：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。弧层越厚，弧焰中被测元素的原子浓度越大，则自吸现象越严重。自蚀：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。