生物仪器分析第3讲(原子发射光谱法)

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1、第三章原子发射光谱法(AES)AtomicEmissionSpectroscopy本章讲授要点原子发射光谱的产生原子发射光谱线谱线强度及其影响因素（重点）原子发射光谱仪原子发射光谱摄谱法的定性分析（重点）原子发射光谱摄谱法的定量分析（重点）原子荧光分析法原子发射光谱法的应用一、何谓发射光谱分析法？物质通过电致激发、热致激发或光致激发等激发过程获得能量，变为激发态原子或分子M*，当从激发态过渡到低能态或基态时产生发射光谱。M*M+hv通过测量物质的激发态原子发射光谱线的波长和强度进行定性和定量分析的方

2、法叫发射光谱分析法。E2E0E1E3二.原子发射光谱的产生气态激发态原子、离子的核外层电子，迅速回到低能态时以光辐射的形式释放能量。原子发射光谱E2E0E1E3电能、热能、光能等激发气态原子、离子的核外层电子跃迁至高能态。hi（一）原子发射光谱线1.激发电位低能态电子被激发到高能态需要的能量。2.共振线、主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主共振线（第一共振线）3.分析线、灵敏线、最后线用来定性或定量分析的特征谱线称分析线。每种元素的原子光谱线中

3、，凡具有一定强度、能标记某元素存在的特征谱线，称为该元素的灵敏线。当被测某元素含量降低到最低限度时，仍能坚持出现的最后一条谱线，称最后线，也是最灵敏线。最后线不一定是最强的谱线。（主共振线通常是最强的谱线）4.原子线、离子线原子线(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)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)（二）谱线强度及其影响因素（重点）谱线的强度是原子发射光谱的定量定性依据。Iqp=Aqp•N0•(gq/g0)

4、•hυqp•e-Eq/kT——谱线强度的基本公式。Aqp为原子由q能态向p能态跃迁的概率Iqp为谱线强度N0基态原子数Nq激发态原子数gq、g0—激发态和基态的统计权重（粒子在某一能级下可能具有的几种不同的状态数）Eq—激发电位k—Boltzmann常数T—温度K谱线强度与激发能的关系：当N0和T一定时，Eq越低，Nq越多，Apq越大，谱线强度越强；Ipq与Eq呈反比关系。每种元素的主共振线激发能最小，是原子中最易激发的谱线，因此主共振线通常是最强的谱线。谱线强度与温度的关系：每一条谱线都有一个最合适的

5、温度，此温度下谱线强度最大。谱线强度与试样中元素含量的关系：I＝a×c（a为与谱线性质、试验条件有关的常数）即在一定的分析条件下，谱线强度与该元素在试样中的浓度成正比。因浓度大时发生自吸，所以上式修正为：I＝a×cb或lgI=blgc+lga原子发射光谱法定量分析的基本公式（记住！）（三）谱线的自吸和自蚀自吸:由弧焰中心发射出来的辐射光，被外围的基态或低能态的原子所吸收，从而降低了谱线的强度。（P25）自蚀：自吸严重时，中心部分的谱线将被吸收很多，从而使原来的一条谱线分裂成两条谱线。基态原子对共振线的自

6、吸最严重。对于自吸和自蚀可用下图表示：三、原子发射光谱仪低压交流电弧ICP平面衍射光栅摄谱仪感光板中阶梯光栅交叉色散光学系统全谱直读CID电荷注入式检测器激发源(光源)单色器检测器数据处理与显示原子发射光谱法的分析过程（一）激发源（光源）1.激发源(光源)的作用:2.激发源的性能要求：灵敏度高稳定性和再现性强谱线背景低适应范围广。3.激发源的类型：A.直流电弧（DCA）B.低压交流电弧（ACA）C.ICP(InductivelyCoupledPlasma)电感耦合等离子体D.高压火花E.微波等离子体……

7、….ICP应用：70多种无机元素的定性、定量分析环境化学、生物化学、海洋化学、材料化学一般只能测定液体ICP－MS可进行超痕量分析HPLC与ICP－MS联用可测定一些金属的有机态（有机汞、有机锡）（二）分光系统作用：将样品中待测元素的激发态原子或离子所发射的特征光经分光后，得到按波长顺序排列的光谱。类型：a、棱镜分光系统（折射）b、光栅分光系统（衍射和干涉）（三）检测器摄谱检测系统1.1摄谱步骤：a.安装感光板在摄谱仪的焦面上b.激发试样，产生光谱而感光c.显影，定影，制成谱板d.特征波长，定性分析e.

8、特征波长下的谱线强度，定量分析1.2感光板乳剂特性曲线A．曝光量(H)与曝光强度(I)的关系B.黑度(S)C．黑度(S)与曝光量(H)的关系对比度γ：曝光量改变时，黑度改变的程度定量分析:采用γ较高的感光板---紫外型感光板。定性分析:采用Hi较小即灵敏度较高的感光板---紫外型感光板。i0iγi0未曝光部分的透光强度i曝光部分的透光强度2.光电检测系统光电转换器（光电倍增管）将光信号变为电信号。特点：检测速度快，准确度较高；适用于较