第二章 光谱分析法

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1、第二章光谱分析法Spectrometricmethod原子发射光谱分析的基本原理AES2原子发射光谱分析仪器3发射光谱定性和定量分析4光分析基础1原子发射光谱法的特点和应用51光分析基础FundamentalofOpticalAnalysis1.1电磁辐射和电磁波谱1.1.1电磁辐射（电磁波，光）以巨大速度通过空间、不需要任何物质作为传播媒介的一种能量形式，它是检测物质内在微观信息的最佳信使。1.1.2电磁辐射的性质具有波、粒二像性波动性：粒子性：高能辐射区γ射线能量最高，来源于核能级跃迁χ射线来自内层电子能级的跃迁光学光谱区紫外光来自原子和分子外层电子能级的跃迁

2、可见光红外光来自分子振动和转动能级的跃迁波谱区微波来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁无线电波来自原子核自旋能级的跃迁波长长γ射线→X射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波1.1.3电磁波谱电磁辐射按波长顺序排列就称光谱1.2光学分析法光学分析法：基于电磁辐射能量与待测物质相互作用后所产生的辐射信号与物质组成及结构关系所建立起来的分析方法。电磁辐射范围：射线～无线电波所有范围；相互作用方式：发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等；光分析法在研究物质组成、结构表征、表面分析等方面具有其他方法不可取代的地位。三个基本过程：（1）能源提供能量；（2）能量与被测物

3、之间的相互作用；（3）产生信号。光谱法：利用物质与电磁辐射作用时，物质内部发生量子化能级跃迁而产生的吸收、发射或散射辐射等电磁辐射的强度随波长变化的定性、定量分析方法1.3光分析法分类吸收光谱法发射光谱法按能量交换方向分原子光谱→线状光谱分子光谱→带状光谱按作用结果不同分例：原子发射光谱；荧光光谱例：原子吸收光谱，分子吸收光谱发射光谱与吸收光谱1.3光分析法分类非光谱法：利用物质与电磁辐射的相互作用测定电磁辐射的反射、折射、干涉、衍射和偏振等基本性质变化的分析方法。光谱法与非光谱法的区别：光谱法：内部能级发生变化原子吸收/发射光谱法：原子外层电子能级跃迁分子吸收/

4、发射光谱法：分子外层电子能级跃迁非光谱法：内部能级不发生变化，仅测定电磁辐射性质改变光分析法光谱分析法非光谱分析法原子光谱分析法分子光谱分析法原子吸收光谱原子发射光谱原子荧光光谱X射线荧光光谱折射法圆二色性法X射线衍射法干涉法旋光法紫外光谱法红外光谱法分子荧光光谱法分子磷光光谱法核磁共振波谱法第二章光谱分析法Spectrometricmethod原子发射光谱分析的基本原理AES2原子发射光谱分析仪器3发射光谱定性和定量分析4光分析基础1原子发射光谱法的特点和应用52.1发射光谱的产生原子的外层电子由高能级向低能级跃迁，多余能量以电磁辐射的形式发射出去，这样就得到了

5、发射光谱。发射光谱法定性的基础:由于每个原子的核电荷不同，核外电子数不同，核外电子构成能级也不同，因此，每个原子激发后都会产生具有特征的谱线。2.2发射光谱法谱线强度规律在光谱选律允许跃迁条件下，产生一系列不同波长的特征谱线，它们按一定的波长顺序进行排列。强度之间有一定比例，这个强度比率有以下规律：光谱线最强的是电子跃迁几率最大的能级之间跃迁，一般为最低激发态和基态之间的跃迁，这种跃迁所发射的谱线称为第一共振线或主共振线，主共振线具有最小的激发电位。共振线跃迁几率大，谱线一般较强，激发态能级之间的跃迁几率小，谱线一般较弱。浓度越大，谱线越强。氢的发射光谱第二章光谱

6、分析法Spectrometricmethod原子发射光谱分析的基本原理AES2原子发射光谱分析仪器3发射光谱定性和定量分析4光分析基础1原子发射光谱法的特点和应用53原子发射光谱分析仪器光源、分光系统（光谱仪）、检测和观测系统发射光谱分析法的示意图直流电弧（DC)直流电作为激发能源，电压220～380V，电流5～30A；两支石墨电极，试样放置在一支电极(下电极)的凹槽内；使分析间隙的两电极接触或用导体接触两电极，通电，电极尖端被烧热，点燃电弧，再使电极相距4～6mm；光源类型直流电弧、低压交流电弧、高压火花和等离子体光源等电弧点燃后，热电子流高速通过分析间隙冲击阳

7、极，产生高热，试样蒸发并原子化，电子与原子碰撞电离出正离子冲向阴极。电子、原子、离子在分析间隙相互碰撞，发生能量交换，使原子跃迁到激发态，返回基态时发射出该原子的光谱。弧焰温度：4000～7000K可使约70多种元素激发；原理阳极温度高，蒸发快，进入弧中物质多，有较好检出性能，有利于难熔物质分析，但低熔点元素不利；电弧设备简单，操作安全；稳定性差，再现性及精密度较差，定量分析时需用内标法克服光源波动；光谱线易自吸和自蚀，不适于定量分析。故直流电弧适于做难熔物质中痕量易激发元素的定性和半定量分析。直流电弧的特点低压交流电弧工作电压：110～220V。采用高频引燃装置

8、点燃电弧，