仪器分析6 原子发射光谱法.ppt

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1、第六章原子发射光谱法Atomicemissionspectroscopy原子发射法的基本原理原子发射光谱仪光谱定性及半定量分析光谱定量分析根据待测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。§6-1概述一、定义在光学分析法中，该法发展和应用最早二、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.由激发态返回低能级态，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.据光谱的谱线位置进行光谱定性分析，据谱线强度进行光谱定量分析。三、分类1

2、.摄谱分析法：试样电光源→高能态→低能态把光分开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）2.光电直读法：电光源激发或ICP光源激发，直接把光信号转换成电信号进行测定。优点：1.灵敏度高——对大多数金属及部分非金属元素含量低至g·g-1均可测定2.选择性好——不同的原子产生不同的特征谱线不需分离可同时测定多种元素3.准确度高4.试样用量小，测定范围广缺点：相对分析法，需要有标准样品对照四特点一、原子发射光谱的产生§6-2原子发射法的基本原理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

3、被激发。激发态的原子或离子不稳定（寿命小于10-8s），跃迁到较低能级或基态，就产生原子发射光谱。A基→A*→A+hA+→A+*→A++h基态E*E激发态原子发射光谱的波长取决于跃迁前后两能级的能量差，即ΔE=h=hc/λ或λ=hc/ΔE不同的元素其原子结构不同，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，原子发射谱线的波长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4~5千条每种元素有特征谱线——定性分析的依据几种常见的谱线1.原子线(Ⅰ)由原子外层电子受激发发生能级跃迁所产

4、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*E2.离子线(Ⅱ,Ⅲ)离子外层电子受激发发生能级跃迁所产生的谱线。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）396.9nm,Ca（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3.共振线、非共振线和主共振线共振线：在所有原子谱线中，凡是由各个激发态回到基态所发射的谱线非共振线：激发态之间的跃迁共振线主共振

5、线主共振线：在共振线中，从第一激发态跃迁到基态所发射的谱线非共振线（一）谱线强度表示式设i，j两能级间跃迁所产生的谱线强度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ij—为发射谱线的频率二、谱线的强度ijIij一定温度下,平衡时，原子在不同状态的分布遵守波尔兹曼分布规律。各个状态的原子数由温度T和激发电位Ei决定Ni、N0—分别为处于i能态和基态原子密度gi、g0—分别i能态和基态的统计权重。谱线强度与统计权重成正比k—波尔兹曼常数（

6、1.38×10-23J·K-1）Ni与Ei成反比,激发电位越高,处于该状态的粒子数越少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激发电位lgIij∝-Ei激发温度lgIij∝-1/T跃迁概率Iij∝Aij统计权重Iij∝gi/g0基态粒子数Iij∝N0——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（二）影响谱线强度的因素激发电位Ei每条谱线都对应一个激发电位，反映谱线出现所需的能量谱线强度与原子(或离子）的激发电位是负指数关系当N0、T一定时，激

7、发电位越低，越易激发，Ni越多，谱线强度越大每一元素的主共振线的激发电位最小，强度最强2.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3.跃迁概率Aij跃迁是原子的外层电子从高能态跳跃到低能态发射光量子的过程跃迁概率是指两能级间的跃迁在所有可能发生的跃迁中的概率从式中看出跃迁概率与谱线强度成正比，可通过实验数

8、据得到4.统计权重谱线强度与统计权重成正比g=2J+1J为原子的内量子数2J+1为能级的简并度5.基态原子谱线强度与基态原子密度N0成正比I∝N0在一定条件下,N0与试样中元素含量成正比N0∝C，∴谱线强度也与被测定元素含量成正比。I∝CI∝C——光谱定量分析的基础a—与谱线性质、实验条件