原子发射光谱分析法ppt课件.ppt

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1、第十一章原子光谱分析法11.1.1原子发射光谱分析的基本原理11.1.2原子发射光谱仪器类型与结构11.1.3原子发射光谱分析的应用第一节原子发射光谱分析法AtomicspectrometryAtomicemissionspectrometry,AES2021/7/28概述：AES、AAS、AFS原子发射光谱分析法（AES）：元素在受到热或电激发时，由基态跃迁到激发态，返回到基态时，发射出特征光谱，依据特征光谱进行定性、定量的分析方法。1859年，基尔霍夫、本生研制第一台用于光谱分析的分光镜，实现了光谱检验；1930年以后，建立了光谱定量分析方法；60年代，AA

2、S出现，作用下降。70年代，新光源(ICP)、作用又加强。2021/7/28原子发射光谱分析法的特点:(1)可多元素同时检测:发射各自的特征光谱；(2)分析速度快:试样不需处理，同时对几十种元素进行定量分析。(3)选择性高各元素具有不同的特征光谱；(4)检出限较低：10～0.1gg-1(一般)；ngg-1(ICP）。(5)准确度较高：5%～10%(一般光源)；<1%(ICP)。(6)ICP-AES性能优越线性范围4～6数量级，可测高、中、低不同含量试样。缺点：非金属元素不能检测或灵敏度低。2021/7/2811.1.1原子发射光谱分析的基本原理1.元素的特

3、征谱线基态元素在受到热（火焰）或电（电火花）激发时，由基态跃迁到激发态，返回到基态时，发射出特征光谱（线状光谱）。特征辐射基态元素M激发态M*热能、电能E2021/7/28原子的共振线与离子的电离线原子由第一激发态到基态的跃迁。第一共振线，最易发生，能量最小。离子由第一激发态到基态的跃迁(离子发射的谱线)。电离线，与电离能大小无关，离子的特征共振线。原子谱线表：I表示原子发射的谱线。II表示一次电离离子发射的谱线。III表示二次电离离子发射的谱线。Mg：I285.21nm；II280.27nm。2021/7/28Na能级图由各种高能级跃迁到同一低能级时发射的一

4、系列光谱线。2021/7/28K元素的能级图2021/7/28Mg元素的能级图2021/7/282.谱线强度选择元素特征光谱中的较强谱线（第一共振线）作为分析线，谱线的强度与激发态原子数成正比。谱线的强度与样品中对应元素量的关系？光谱线的强度与下列因素有关：(1)高能级(Em)与低能级(Ek)间的跃迁能量差。(2)高能级(Em)上的原子总数nm。(3)单位时间内，在Em和Ek间可能发生的跃迁原子的数目，用跃迁几率A表示。2021/7/28数学关系：发射谱线的强度I可表达为：I∝（Em–Ek)·A·nm在热力学平衡时，各种能级上原子数的分布遵守玻耳兹曼分布定律，即

5、能级Em和Ek上的原子数分别为nm和nk时，则：g：统计权重；E：能级能量；k：玻耳兹曼常数；T：激发温度。2021/7/28设基态能量Ek=0，则：n0：基态上的原子数。各能级上的原子总数为：N=n0+n1+n2+…+nm+…对于全部能级求和，定义总分配函数为Z，则：Z=g0+g1exp(-E1/kT)+g2exp(-E2/kT)…+gmexp(-Em/kT)+…2021/7/28Z为温度T的函数，分析中的温度通常在2000～7000K，Z变化很小，谱线强度为式中：Φ是考虑在4球面角度上发射各向同性的常数。Z可视为常数，对于某待测元素，选定分析线后，T

6、一定，gm、A、和Em也均可视为常数，则I=ac2021/7/28在理想情况下，谱线强度正比于试样浓度，定量的基础，传统光源中，出现谱线谱线的自吸与自蚀现象，这时，定量公式为：a与试样在光源中的蒸发、原子化及激发过程有关的常数；b则是与自吸与自蚀现象有关的常数项。I=acb什么是自吸与自蚀？为什么出现自吸与自蚀？影响定量的因素？2021/7/28影响谱线强度的因素：（1）激发能越小，谱线强度越强。（2）温度升高，谱线强度增大，但易电离。2021/7/283.谱线的自吸与自蚀self-absorptionandself-reversal等离子体：以气态形式存在的

7、包含分子、离子、电子等粒子的整体电中性集合体。等离子体内温度和原子浓度的分布不均匀，中间温度、激发态原子浓度高，边缘反之。自吸：中心发射的辐射被边缘的同种基态原子吸收，使辐射强度降低的现象。浓度低，不出现自吸。浓度增加自吸严重，当达到一定值时，谱线中心完全吸收，如同出现两条线，这种现象称为自蚀。谱线表，r：自吸；R：自蚀。2021/7/2811.1.2仪器类型与流程仪器类型：火焰发射光谱、微波等离子体光谱仪、感耦等离子体光谱仪、光电光谱仪、摄谱仪等。通常由三部分构成：光源、分光、检测。2021/7/282021/7/28光路图2021/7/281.光源光源的作用

8、：试样蒸发生成基态的原子