原子发射光谱法课件.ppt

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1、原子发射光谱法根据试样中元素的原子或离子在能量的激发下，发射特征的电磁辐射而建立的元素定性和定量分析方法。第3章原子发射光谱法1802年Wollaston发现火焰中的钠黄线1823年Herschel创立了火焰光度法1860年Kirchoff和Bunsen将谱线与元素相联系，奠定理论基础20世纪初普朗克玻尔等运用量子理论将光谱与原子结构联系20世纪50年代赛伯-罗马金将光谱强度与浓度联系目前等离子体光源取代了经典的光源AESAtomicEmissionSpectroscopy3-1概述3-1-1原子发射光谱分析的过程分析过程试样蒸发、激发→色散分光→

2、检测记录→定性、定量仪器光源→分光系统（光谱仪）→感光板→观测系统（映谱仪、测微光度计）3-1-2发射光谱分析的特点和应用⑴可直接分析固体、液体和气体试样,可分析70种元素⑵选择性好同时测定多种元素不需分离，铌和钽等⑶检出限低检出限μg·g-1级，ICP可达ng·mL-11.特点2.应用冶金、钢铁、地质、机械、环保等部门，主要用于金属元素的分析⑷对低含量分析有相当的准确度和精密度,检测器灵敏度高⑸取样量少，速度快，几mg~几十mg⑹仅能反映原子或离子的性质，不能给出物质分子结构、价态和状态等信息3-2基本原理3-2-1原子发射光谱的产生3-2-2谱

3、线强度------波兹曼（Boltzmann）公式3-2-3谱线的自吸与自蚀3-2-1原子发射光谱的产生1.发射光谱产生的条件原子处于气态、外层电子被激发(1)激发电位Ei——将原子中的一个外层电子从基态激发到激发态所需要的能量(2)电离电位U——使原子电离所需要的最小能量2.发射光谱的产生原子（或离子）的外层电子由高能态跃迁到较低能态过程中发生辐射，产生光谱原子线离子线产生离子线所需能量=电离电位+激发电位3.谱线特性和分析依据不同的元素:结构不同→Ei、Ej不同→λ不同——定性分析基础同种元素的原子:原子能级很多，可产生一系列不同λ的特征光谱或

4、谱线组原子光谱为线状光谱谱线强度——定量分析依据？△E=Ei-Ej=hν=hc/λ=hcσ3-2-2谱线强度1.玻耳兹曼（Boltzmann）分布定律T——温度Ni——单位体积内激发到i能级的原子数No——单位体积内基态原子数Ei——激发电位k——玻耳兹曼常数gi——激发态统计权重，表示能级的简并度（相同能级的数目）go——基态统计权重即表示在外磁场作用下每一能级可能分裂出的不同能级的数目2.谱线强度的影响因素谱线强度与激发态的原子数成正比Iij=NiAijhvijAij—高能级i向低能级j跃迁的概率,自发发射系数——谱线强度公式（3-5）（1）原

5、子内部常数：Aij、νij、gj、g0、Ei（2）激发温度：T（3）基态原子数：N0激发电位和电离电位Ei和U（1）原子内部常数：Aij、νij、gi、g0、Ei(P19)影响因素：I∝e–Ei，Ei↓，I↑Ei越低，I越大—共振线（第一共振线）Ei最低，I最大共振线——从激发态直接跃迁到基态的谱线第一共振线——从最低能级的激发态（第一激发态）跃迁到基态的谱线（2）激发温度TT较低时，T↑,e-Ei/kT↑,I↑影响因素：T超过某一值时电离发生原子线强度↓,离子线强度↑P20图3-1I=acb或lgI=lga+blgc--光谱定量分析基本关系式(赛

6、伯-罗马金公式)c-试样中元素浓度b-自吸系数，c低时b→1，c高时b＜1a是和试样的蒸发、激发过程、试样组成有关的一个参数，当实验条件、试样组成一定时，a可视为常数(3)基态原子数N0及试样中元素浓度3-2-3谱线的自吸与自蚀自吸——光源中心处于激发态的原子在向四周发射辐射能时，其辐射能被自身原子所吸收而使谱线中心强度减弱的现象。自蚀——自吸严重时，谱线中央强度低于边缘强度。（图3-3）朗伯比尔定律I=I0e-adcI——射出弧层后的谱线强度I0——弧焰中心发射的谱线强度a——吸收系数，和元素种类有关，随元素而变d——原子蒸汽厚度，即弧层厚度c—

7、—吸光原子的浓度I0/I =eadclg(I0/I) =adclgelge=0.434A=A=εbc影响自吸的因素：影响自吸的因素：I=I0e-adc谱线固有强度，固有强度越大，自吸系数越大基态原子浓度，c↑自吸↑光源类型：弧层厚度，温度分布弧层越厚，自吸越严重一般光源，中心温度＞边缘温度，有自吸ICP中心温度＜边缘温度，无自吸作业P533-10思考题：P533-13-23-3