《原子发射光谱法》PPT课件

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1、仪器分析第三章原子发射光谱法(AES)1本章主要内容§3-1概述§3-2原子发射法基本原理§3-3原子发射光谱仪§3-4光谱定性及半定量分析§3-5光谱定量分析2原子发射光谱法：(AES—AtomicEmissionSpectrometry)根据物质的气态原子或离子受激发后所发射的特征光谱的波长及其强度来测定物质中元素组成和含量的分析方法。§3-1概述一、原子发射光谱定义3二、原子发射光谱分析的基本过程在激发光源中将被测物质蒸发，解离，激发.由激发态返回基态或低能态，辐射出不同特征波长的光，将被测定物质发射的复合光经分光装置色散成光谱。3.根据光谱的谱线位置进行光谱定性分析，根据谱

2、线强度进行光谱定量分析。4三、原子发射光谱分类1.摄谱分析法：试样→电光源→高能态→低能态把光分开2.光电直读法：电光源激发，不需经过暗室处理3.火焰光度法：火焰为激发光源（碱金属及个别碱土金属）分光系统导入感光板映谱仪（定性分析）测微光度计（定量分析）5一、原子发射光谱的产生§3-2原子发射法基本原理在通常情况下，物质的原子处于基态，当受到外界能量的作用时，基态原子被激发到激发态，同时还能电离并进一步被激发。激发态的原子或离子不稳定（寿命约10-8s），按光谱选择定则，以光（电磁辐射）形式放出能量，跃迁到较低能级或基态，就产生原子发射光谱。基态E*E激发态A基→A*→A+hA+

3、→A+*→A++h6发射光谱的波长取决于跃迁前后两能级的能量差，即ΔE=E*-E=hc/λ=h=hc或λ=hc/ΔE不同元素原子发射谱线的波长不同。原子结构不同，原子的能级状态不同，电子在不同能级间跃迁所放出的能量不同。同一种元素有许多条发射谱线，最简单的H已发现谱线54条，Fe元素谱线4~5千条。每种元素都有自己的特征谱线——定性分析的依据。7下面介绍几种常见的谱线1.原子线(Ⅰ)由原子外层电子受到激发而发生能级跃迁所产生的谱线叫原子线。以罗马字母Ⅰ表示。Ca（Ⅰ）422.67nm为钙的原子线。原子线有许多条。基态激发态E*E82.离子线(Ⅱ,Ⅲ)由离子外层电子受到激发而发

4、生跃迁所产生的谱线。以罗马字母Ⅱ,Ⅲ表示：失去一个电子为一级电离，一级电离线Ⅱ失去二个电子为二级电离，二级电离线ⅢCa（Ⅱ）396.9nmCa（Ⅲ）376.2nmCa(Ⅱ)比Ca(Ⅰ)波长短，因它们电子构型不同。离子线和原子线都是元素的特征光谱—称原子光谱。93.共振线和主共振线共振线：由各个激发态与基态之间跃迁产生的谱线。包括发射共振线和吸收共振线。共振线主共振线主共振线：在共振线中，从第一激发态与基态之间跃迁产生的谱线称为主共振线，也叫第一共振线。10（一）谱线强度表达式谱线强度是原子发射光谱定量分析的依据，必须了解谱线强度与各影响因素之间的关系。设i，j两能级间跃迁所产生的谱

5、线强度Iij表示Iij=NiAijEij=NiAijhij式中：Ni—处于较高激发态原子的密度(m-3)Aij—i，j两能级间的跃迁概率Eij—i，j两能级间的能量差(J)ij—发射谱线的频率二、谱线的强度ijIij11当体系在一定温度下达到平衡时，原子在不同状态的分布也达到平衡，分配在各激发态和基态的原子密度应遵守波尔兹曼分布定律：Ni、N0—分别为处于i能态和基态原子密度。gi、g0—分别为i能态和基态的统计权重。Ei—i能态和基态之间的能量差(单位：J)k—波尔兹曼常数(1.38×10-23J·K-1或8.618×10-5ev·K-1)。T—绝对温度（K）gi↑、Ei↓、

6、T↑都会使Ni↑。但gi、Ei为定值，故只受T影响。12将波耳兹曼方程式代入谱线强度公式中Iij=NiAijhij原子线、离子线都适用统计权重gi/g0∝Iij跃迁概率Aij∝Iij激发电位Ei∝-lgIij激发温度T∝-1/lgIij——此式为谱线强度公式从上式看出，谱线强度与激发电位、温度、处于基态的粒子数、跃迁概率有关。13（二）影响谱线强度的因素1.激发电位Ei谱线强度与原子(或离子）的激发电位是负指数关系。当N0、T一定时，激发电位越低，越易激发，Ni越多，谱线强度越大。元素的主共振线的激发电位最小，强度最强。每条谱线都对应一个激发电位，反映谱线出现所需的能量。142.

7、温度T—关系较复杂T既影响原子的激发过程，又影响原子的电离过程。在一定范围内，激发温度升高谱线强度增大，但超过某一温度，温度越高，原子发生电离的数目越多，原子谱线强度降低，离子线谱线强度升高。不同元素的不同谱线各有其最佳激发温度，激发温度与所使用的光源和工作条件有关。15谱线强度和温度的关系163.跃迁概率Aij跃迁是原子的外层电子从高能态跃迁到低能态并发射光子的过程。跃迁概率：单位时间内自发发射的原子数与激发态原子数之比，或者是单位时间内每个原子由一个能级跃迁至另一