ICP测试及样品前处理

《ICP测试及样品前处理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、ICP测试及样品前处理方修忠PartⅠThebasicprinciplesofICP什么是原子发射光谱法原子发射光谱法(AtomicEmissionSpectrometry,AES)是根据原子的特征发射光谱来研究物质的结构和测定物质的化学成分的一种重要的光学分析方法。分析测试时，利用物质在热激发或电激发下，每种元素的原子或离子的外层电子受激发而跃迁至更高能级的激发态，处于高能级的原子或分子在向较低能级跃迁时产生辐射，将多余的能量发射出去形成原子发射光谱。原子发射光谱分析法的优点①样品范围广，分析元素多。原子发射光谱仪可以对固态、液态及气态样品进行直

2、接分析，应用最广泛也是优先采用的是溶液雾化法。可以进70多种元素的测定，可测金属元素、稀土元素，而且对很多样品中的非金属元素碳、硫、磷、氯等也可以进行分析测定。②检出限低、准确度高、线性范围宽且多种元素可同时测定等优点。检出限能达到μg/L至mg/L水平。③选择性好，每一种元素都有一些可供选用而不受其他元素干扰的特征谱线，若选择合适的实验条件，能同时测定多种元素，无需进行复杂的分离过程。④分析速度快，可多种元素同时进行测定。相同的激发源，在不改变分析条件的情况下，多种元素同时测定是原子发射光谱仪最显著的特点。ICP可测元素原子发射光谱分析的基本原理

3、原子发射光谱分析过程主要分为三步：激发、分光和检测。①激发，利用激发光源使试样蒸发气化，离解或分解为原子状态或离子状态，原子或离子状态，原子及离子在光源中激发发光。②分光，利用光谱仪器把光源发射的光分解为按波长排列的光谱③检测，利用光电器件检测光谱，按所测得的光谱波长对试样进行定性分析，或按发射光强度进行定量分析。图1原子发射光谱分析过程图原子发射光谱定性分析原理原子发射光谱是原子结构的反映，结构越复杂，光谱也越复杂，谱线就越多。各种元素因其原子结构不同，受光源激发后都可以产生自己的特征光谱，每一种元素的特征光谱通常包含有很多谱线，谱线的特征波长和

4、强度各不相同。一个试样如含有若干种元素，谱线上就有这若干种元素的特征光谱，特征光谱的条数多少与各元素含量高低有关。当某元素含量降低时，其光谱中的弱线相继消失，而不被检出。最后消失的几条谱线叫“灵敏线”定性分析一般只需找出某元素的灵敏线（一般为2—3条）即可确定该元素的存在。“铁光谱比较法”是进行光谱定性分析时最常用的一种方法。由于铁光谱的谱线非常丰富，且在各个波段都有容易记忆的特征光谱，因而可作为一根很好的波长标尺。分析试样时，可在同一感光板上并列地摄取样品光谱和铁光谱，将所得谱片放在铁谱图上标有各元素灵敏谱线相应的位置。根据试样谱线和元素光谱图上

5、的元素灵敏谱线相重合的情况，就可直接判定有关谱线的波长及所代表的元素。原子发射光谱定量分析原理被激发的原子和离子发射出很强的原子谱线和离子谱线，各元素发射的特征谱线及其强度经过分光、光电转换、检测和数据处理。设激发光源中被测定的元素基态原子数和激发态原子数分别为N0和Ni，应遵循玻尔兹曼分布定律。Ni=KN0e(－Ei/kT)式中K为统计常数，k为玻尔兹曼常数，T是等离子体的温度。而在两能级之间的跃迁所产生的谱线强度Iij与基态原子数目Ni成正比，基态原子数与试样中该元素浓度成正比。因此，在一定的条件下谱线强度与被测元素浓度成正比，可以得到谱线强度

6、Iij与含量c的函数关系式：Iij=acb这个关系式称为罗马金公式，是光谱定量分析依据的基本公式。式中a、b在一定条件下为常数。a是与试样的蒸发、激发过程和试样组成有关的一个参数。B称为自吸系数，它的数值与谱线自吸收有关。当谱线强度不大没有自吸时，b=1；反之，有自吸时，b<1，且自吸越大，b值越小。原子发射光谱光源1、电弧低压直流电弧：直流电弧发生器由一个电压为220～380V、电流为5～30A的直流电源，一个铁芯自感线圈和一个镇流电阻所组成。直流电弧光源的电极温度高(电弧放电温度为4000～7000K)，蒸发能力强，分析的绝对灵敏度高；常用于定

7、性分析及矿石难熔物中低含量组分的定量测定。主要缺点是弧焰不稳定,谱线容易发生自吸现象。交流电弧：交流电弧又分为高压交流电弧和低压交流电弧。高压交流电弧的工作电压为2000～4000V，电流为3～6A，利用高压直接引弧，由于装置复杂，操作危险，因此实际上已很少采用。低压交流电弧的工作电压为110～220V，设备简单，操作安全，且稳定性好，在光谱定性、定量分析中获得广泛的应用，但灵敏度低些。原子发射光谱光源2、电火花电火花可分为低压火花、高频火花和高压火花，其中高压火花应用较广。高压火花发生器是由220V交流电压经变压器升压至15000V以上，通过扼流

8、线圈向电容器充电。当电容器两端的充电电压达到分析间隙的击穿电压时，通过电感向分析间隙放电而产生电火花。在交流电下半周时，电