2原子发射光谱

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1、原子发射光谱法AtomicEmissionSpectrometry,AES第一节基本原理第二节分析装置与仪器第三节定性、定量分析方法及应用第四节原子荧光光谱分析法一、概述Generalization二、原子发射光谱的产生Formationofatomicemissionspectra三、谱线强度Spectrumlineintensity四、谱线自吸与自蚀Self-absorptionandself-reversalofspectrumline第一节原子发射光谱法基本原理basicprincipleofAES一、概述(Generalization

2、)定义：利用物质在热或电激发下，气态原子的外层电子由基态跃迁到激发态，返回到基态时，以辐射(发射光谱)的形式释放能量，产生的辐射经单色器形成按一定波长顺序排列的光谱线，以此进行元素定性与定量分析，来判断物质的组成。AES是光谱分析法中产生与发展最早的一种。在各种材料的定性、定量分析中，发挥重要的作用。原子发射光谱分析法的优点:(1)可多元素同时检测各元素同时发射各自的特征谱线；(2)分析速度快试样不经化学处理，同时对几十种元素进行定量分析(光电直读仪)；(3)检出限低10～0.1gg-1(一般光源)；ngg-1(ICP）(4)准确度高5%～

3、10%(一般光源);<1%(ICP);(5)所需试样量少缺点：1）需要内标样进行对照，且内标样的纯度要高；2）只能测元素浓度，不能测元素存在形态；3）对一些非金属，难以检测或灵敏度低。★地、矿、冶金、机械等领域★测定微痕量元素，绝大部分是金属及某些气体元素进行准确测定主要应用：二、原子发射光谱的产生(FormationofAES)特征辐射基态元素M激发态M*热能、电能EE2E1hν几个概念①激发电位(Excitedpotential)：由低能态向高能态跃迁所需要的能量，单位：eV。每条谱线对应一激发电位。②电离电位(Ionizationpote

4、ntial)：原子受激后得到足够能量而失去电子—电离；所需的能量称为电离电位。③共振线(Resonanceline)：由激发态到基态(Groundstate)跃迁所产生的谱线，激发电位最小—最易激发—谱线最强(第一共振线或主共振线)。④原子线：原子外层电子的跃迁所发射的谱线，在谱线表图中用罗马字“Ⅰ”表示⑤离子线：离子的外层电子跃迁也发射光谱。失去一个电子称为一次电离，一次电离的离子再失去一个电子称为二次电离，依此类推，以II，III，IV等表示例，MgⅠ285.21nm为原子线MgⅡ280.27nm为一次电离离子线1）基态的气态原子或离子吸收了

5、能量时，其核外电子由基态跃迁至某一激发态；2）处于激发态的原子或离子很不稳定，经约10-8s便返回到基态,若将激发所吸收的能量以一定的电磁辐射形式出来并将这些电磁波按一定波长顺序排列即为原子发射光谱(线状谱)；AES定性原理：3）由于原子或离子的能级很多并且不同元素结构不同，因此对特定元素的原子或离子可产生一系不同波长的特征光谱，通过识别待测元素的特征谱线存在与否进行定性分析三、谱线强度(spectrumlineintensity)原子的外层电子由某一激发态i向低能级j跃迁，所发射的谱线强度I与激发态原子数Ni成正比：——AES定量原理gi、g0

6、为激发态与基态的统计权重；Ei为激发电位；k为玻耳兹曼常数；T为激发温度当激发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之间满足统计热力学中的玻耳兹曼分布：Iij=NiAijhijAij两个能级间的跃迁几率；h为Plank常数；ij发射谱线的频率谱线强度由于激发态原子数目较少，基态原子数N0可以近似代替原子总数N总，以浓度c代替N总:简单地，Ic——光谱定量分析的依据统计权重g(weight)：I∝gi/g0，g=2J+1跃迁几率(probability)：I∝A激发电位或激发能：Ei↑I↓激发温度：T↑I↑，再高时原

7、子线I↓，离子线I↑e)基态原子数N0或浓度c：c↑I↑影响谱线强度的因素：影响谱线强度及其稳定性最重要的因素是温度T！！四、谱线的自吸与自蚀self-absorptionandself-reversalofspectrumline考虑谱线的自吸效应系数b：I=acb(b≤1)（赛伯Schiebe-罗马金Lomarkin公式）取对数，上式变为：logI=blogc+loga此式为AES定量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，工作曲线发生弯曲当弧焰中心的激发态原子发射的光通过边缘时被处于边缘低温状态的同种原子所

8、吸收的现象称为自吸，自吸对谱线中心处的强度影响较大元素浓度低时(b=1)，不出现自吸。如果自吸严重，谱线中心的辐射被强烈的吸收，致使谱线