[理学]原子发射光谱分析法

合集下载

原子发射光谱分析基本原理

原子发射光谱分析基本原理

原子发射光谱分析基本原理原子发射光谱分析是一种常用的分析技术,用于确定物质中不同元素的存在和浓度。

基本原理是通过激发原子使其跃迁到高能级,然后原子从高能级退回到低能级时会发射出一系列特定的频率光线,这些光线就被称为发射光谱。

本文将详细介绍原子发射光谱分析的基本原理。

当原子处于高能级时,由于能量不稳定,原子会自发地退回到低能级。

在这个过程中,原子会发射出一定频率的光线。

这是因为原子的能级结构是离散的,每个能级对应不同的能量差和光频率。

各元素拥有独特的能级结构,因此每个元素会发射出特定的频率光线,形成一种独特的光谱指纹。

发射光谱的特点是谱线的亮度与元素浓度成正比。

因此,通过测量谱线的强度可以确定样品中该元素的浓度。

发射光谱分析可以在可见光、紫外光和红外光范围内进行。

原子发射光谱分析有两种主要的测量方式:线源测量和离散源测量。

线源测量是指使用等离子体火焰或火花放电等产生连续谱的激发源。

这种方法适用于多元素分析和测量大样品数量。

离散源测量是指使用电弧放电或激光脉冲等产生谱线的激发源。

这种方法适用于单元素测量和对样品数量要求不高的分析。

然而,原子发射光谱分析也存在一些局限性。

由于发射光谱需要样品激发和发射,对样品形式和形状要求较高。

此外,元素之间的相互作用和基体效应也会对分析结果产生影响,需要进行校正和修正。

总结起来,原子发射光谱分析是一种常用的化学分析技术,适用于多元素同时分析和不同浓度的测量。

通过测量发射光谱的强度可以确定元素的浓度。

然而,这项技术也有一定的局限性,需要对样品的形态和基体进行处理和修正。

尽管如此,原子发射光谱分析仍然是一种重要的化学分析方法,广泛应用于环境监测、食品检测和地质勘探等领域。

原子发射光谱分析法

原子发射光谱分析法
原子发射光谱分析法
2023-11-06
目录
• 原子发射光谱分析法概述 • 原子发射光谱仪 • 分析方法与样品处理 • 原子发射光谱法的应用 • 原子发射光谱法的优缺点 • 研究成果与应用实例
01
原子发射光谱分析法概述
定义与原理
定义
原子发射光谱分析法是一种基于原子发射光谱学的方法,通过对样品中原子 或离子的特征光谱进行分析,实现对其成分和含量的测定。
原理
当样品被加热或受到能量激发时,原子会从基态跃迁到激发态,并释放出特 征光谱。通过对这些光谱进行分析,可以确定样品中元素的种类和含量。
发展历程与重要性
发展历程
原子发射光谱分析法自19世纪末发展至今,经历了从经典光谱分析到现代光谱仪 器分析的演进过程。
重要性
原子发射光谱分析法在科学研究和工业生产中具有广泛的应用价值,为材料科学 、环境科学、生命科学等领域提供了重要的分析手段。
03
该方法广泛应用于地质、环保、生物医学等领域,用于研究复杂样品中元素的 含量、分布和化学形态。
05
原子发射光谱法的优缺点
优点
高灵敏度
原子发射光谱法可以检测到低浓度的元素 ,具有很高的灵敏度。
无需样品处理
原子发射光谱法不需要对样品进行复杂的 处理,可以直接进行分析。
快速分析
该方法可以实现多元素同时分析,大大缩 短了分析时间。
发和激发。
光谱仪的构造
包括入射狭缝、准直镜、光栅 、聚焦镜和ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ射狭缝。
光谱仪工作原理
样品被激发后,原子会产生不 同波长的光谱,通过光栅分光 后形成光谱,再经过聚焦镜聚 焦到出射狭缝,最后由检测器
进行检测。
光谱仪的分类与特点

第3讲 原子发射光谱法

第3讲 原子发射光谱法

最灵敏线、最后线、分析线进行定性分析。
2.定性分析的方法
A.标准样品与试样光谱比较法
相同条件下摄谱 比较特征谱线
样品(指定元素) 纯物质(指定元素)
若试样光谱中出现标准样品所含元素的2~3条 特征谱线(一般看最后线),就可以证实试样
中含有该元素,否则不含有该元素。
只适合于少数指定元素的定性分析,即判断样品中 是否含有某种或某几种指定元素时,可用此种方法
温度:6000-8000K 稳定性:很好 温度:10000K
稳定性:很好
温度:10000K,稳定性:好
交流电弧
直流电弧
温度:4000-7000K,稳定性:好
温度:4000-7000K,稳定性:差
火焰
温度:2000-3000K,稳定性:很好
如何选择光源?
• • • • • 易激发易电离元素,碱金属等——火焰光源 难挥发——直流电弧光源 难激发——交流,火花电弧 低含量——交流电弧 高含量——电弧
类型:
a、棱镜分光系统(折射) b、光栅分光系统(衍射和干涉)
1. 平面衍射光栅摄谱仪
感光板的乳剂面 物镜 凹面反射镜
平面光栅 三透镜
准光镜 反射镜 狭缝 光源
2.IRIS Advantage 中阶梯 光栅分光系统(实物图)
(三)检测器
1. 摄谱检测系统
1.1 摄谱步骤:
a.安装感光板在摄谱仪的焦面上 b.激发试样,产生光谱而感光 c.显影,定影,制成谱板 d.特征波长,定性分析 e.特征波长下的谱线强度,定量分析
谱线强度的基本公式
Iqp :谱线强度; Aqp :原子由q能态向p能态跃迁的概率 N0:基态原子数 hυqp:光子的能量;
gq 、g0:激发态和基态的统计权重(粒子在某一能级下可能 具有的几种不同的状态数) Eq :激发电位; T :温度K k :Boltzmann常数

(仪器分析)11.1原子发射光谱分析法

(仪器分析)11.1原子发射光谱分析法

11.1.3 原子发射光谱分析的应用
1. 元素的分析线、最后线、灵敏线
分析线:复杂元素的谱线可能多至数千条,只选择其中几 条特征谱线检验,称其为分析线; 最后线:浓度减小,谱线强度减小,最后消失的谱线; 灵敏线:最易激发的能级所产生的谱线,每种元素有一条 或几条谱线最强的线,即灵敏线。最后线也是最灵敏线; 共振线:由第一激发态回到基态所产生的谱线;通常也是 最灵敏线、最后线。
nmgmex pE(m/kT)
N
Z
2020/10/24
nmgmex pE(m/kT)
N
Z
Z 为温度 T 的函数,分析中的温度通常在2000~7000 K ,Z 变化很小,谱线强度为
I hc4g πm Z AN exE pm(/kT )
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一定
2020/10/24
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:10~0.1gg-1(一般); ngg-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。
常见光源的种类和特点是什么?
2020/10/24
(1)直流电弧
电弧是指在两个电极间施加高电流密度和低燃点电压 的稳定放电。
石墨电极,试样放置凹槽内。试样量10~20mg。
两电极接触通电后,尖端被烧热,点 燃电弧,再使电极相距4 ~ 6mm。

第七章原子发射光谱分析法

第七章原子发射光谱分析法
第七章 原子发射光谱分析法 (Atomic Emission Spectroscopy, AES)
光学分析概论:
光学分析法主要根据物质发射、吸收电磁辐射以及物 质与电磁辐射的相互作用来进行分析的。
光学分析法分类: 光学分析法可分为光谱法和非光谱法两大类。
1854年,阿尔特提出光谱定性分析的概念。
焰色反应及离子的鉴定: Cu2+Ba2+ Sr2+ 猩红
辐射跃迁:
X * X E(h ) : 光谱的记录
E=E2 E1 h h c 或= hc
E
h 为普朗克常数(6.626×10-34 J.s) c 为光速(2.997925×1010cm/s)
① 量子化———— 线光谱 ② 光谱选律———— 元素的特征性
第七章原子发射光谱分析法
二、发射光谱分析的过程
方法:(1)看谱分析法 (2) 摄谱分析法 (3)光电直读光谱法
第七章原子发射光谱分析法
4、仪器装置
光谱分析仪组成:激发光源、(分光系统)摄谱仪、检测系 统。
第七章原子发射光谱分析法
一、光源
1、光源的作用:提供能量,使试样蒸发、解离、原子化和 激发跃迁而产生电磁辐射。
2、对光源的要求:光源常常对光谱分析的检出限、灵敏度 及准确度有很大影响,因此,光源必须满足如下要求: A、有足够的激发温度,适合不同含量的元素分析。高灵敏 度的保证; B、有良好的稳定性和重现性。准确度的保证; C、光谱背景浅,构造简单、操作方便,安全耐用,适应性 强。
第七章原子发射光谱分析法
二、 分析过程
1、 样品的蒸发(原子化)与激发 2、 光谱的获得和记录 (1)分光: 将激发态原子所产生的光辐射经过色散,得到
按波长排列的光谱。 (2) 摄谱: 将获得的光谱记录在相谱上。 3、 光谱的检测

第七章 原子发射光谱分析 (Atomic Emission Spectrometry知识分享

第七章  原子发射光谱分析  (Atomic Emission Spectrometry知识分享
Aij —两个能级间跃迁概率; νij —发射谱线的频率; T—激发温度(T);
Ei—激发电位(J或eV)。
Iij
gi g0
AijhijN0ekEiT
原子发射光谱 法定量的依据
基态原子密度(N0):Iij正比于N0,N0正比于浓度。
激发电位(Excitation potential)
谱线强度与激发电位成负指数关系。在温度一定时,激发 电位越高,处于该能量状态的原子数越少,谱线强度越小。 激发电位最低的共振线通常是强度最大的线。
目前常用的光源有直流电弧(DC arc)、交流电 弧(AC arc)、高压火花(electric spark)及电感耦合等离 子体(ICP)。
1. 直流电弧
优点:电极头温度相对比较高(4000至7000K,与 其它光源比),蒸发能力强、绝对灵敏度高、背景小;
缺点:放电不稳定,且弧较厚,自吸现象严重,故 不适宜用于高含量定量分析,但可很好地应用于矿石 等的定性、半定量及痕量元素的定量分析。
微波光谱法
4×10-7~4×10-10 核磁共振波谱法
高能辐射区
γ射线 能量最高,核能级跃迁 X射线 内层电子能级的跃迁
光学光谱区
(10nm-1000 μm)
紫外光 可见光
原子和分子外层电子能级的跃迁
红外光 分子振动能级和转动能级的跃迁
波谱区
微波 分子转动能级及电子自旋能级跃迁 无线电波 原子核自旋能级的跃迁
2.电磁波谱:电磁辐射按波长顺序排列就称光谱。
光谱区域 γ射线 X射线 远紫外光 近紫外光
光 可见光 学 近红外光 区 中红外光
远红外光
微波
无线电波
波长 5~140pm 10-3~10nm 10~200nm 200~380nm 380~780nm 0.78~2.5μm 2.5~50μm

原子发射光谱分析 (2)

原子发射光谱分析 (2)

火焰 电弧 火花
直流电弧 交流电弧
电感耦合等离子体,ICP 激光光源
(1)、直流电弧:接触引燃,二次电子发射放电
L
E 220~380V V
5~30A
G
R
A
直流电作为激发能源,电压150 ~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;
阴极释放的电子不断撞击阳极,产生高温阳极斑(4000 K);
等离子体是一种电离度大于0.1%的电离气体,由电子、 离子、原子和分子所组成,其中电子数目和离子数目基本相等, 整体呈现中性。
通常产生等离子体的气体为氩气。 最常用的等离子体光源是直流等离子焰(DCP)、电感耦 合高频等离子炬(ICP)、容耦微波等离子炬(CMP)和微波诱 导等离子体(MIP)等。
电感耦合等离子体
ms 光谱的多重性(M):
M=2S+1
内量子数(J):光谱支项 J = L+S、•••、 L-S J = S+L、•••、 S-L
(LS )
(S >L)
(二).原子的能级与能级图
1.光谱项:原子发射光谱是由原子或离子的核外电子在高低级间跃迁 而产生的,原子或离子的能级通常用光谱项符号来表示:
n2S+1LJ or n M LJ
第八章 原子发射光谱分析法
•原子光谱法(Atomic spectroscopy methods)是基于激 发(热能、电能或光能)下的气态原子的外层电子的能级 间跃迁过程中吸收或发射的特征谱线而建立的光学分析法。 •研究与光谱线有关的特征物理量:波长和强度 波长—定性 强度—定量 •原子光谱类型 原子发射光谱:发射(吸收热能、激发以后回到基态时) 原子荧光光谱:发射(吸收光辐射、激发以后回到基态时) 原子吸收光谱:吸收(吸收光辐射、基态到激发态时) •分析对象:元素分析(Elemental analysis)

原子发射光谱分析法

原子发射光谱分析法
(1)样品的组成对分析结果的影响比较显著。因此, 进行定量分析时,常常需要配制一套与试样组成相仿 的标准样品,这就限制了该分析方法的灵敏度、准确 度和分析速度等的提高。
(2)发射光谱法,一般只用于元素分析,而不能用来 确定元素在样品中存在的化合物状态,更不能用来测 定有机化合物的基团;对一些非金属,如惰性气体、 卤素等元素几乎无法分析。
在正常状态下,元素处于基态,元素在受到外界能量(热能或电能)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)。
热能、电能
基态元素M
E
激发态M*
2020/10/13
特征辐射
激发电位:原子中某一外层电子由基态激发到高能级所需要 的能量称为激发电位(Excitation potential)(or激发 能)。
1.玻耳兹曼分布定律 原子由某一激发态 i 向基态或较低能级 j 跃迁
,所发射的谱线强度与激发态原子数成正比。
在热力学平衡时,单位体积的基态原子数N0与激发态原子数Ni的之
间的分布遵守玻耳兹曼分布定律:
Ni
gi g0
Ei
N0 e kT
gi 、g0为激发态与基态的统计权重; Ei :为激发能;k为玻耳兹曼常数;T为
Self-absorption and self reversal of spectrum line
2020/10/13
• 定量分析阶段
• 19世纪20年代至50年代,罗马金和赛伯分别提出定 量分析的经验公式,把光谱线强度和物质浓度联系 了起来。
• 罗马金进一步提出了罗马金-赛伯公式的物理意义, 完善了定量分析的基础。使AES成为广泛应用的成 分分析手段。
• 现代阶段
• 开始于20世纪60年代,由于光电谱仪在工业中广泛 应用,Fassel and Greefield 把电感耦合等离子体电 源(ICP)应用于发射光谱的手段,使分析性能有了 显著的提高,成为分析分析中最能用的多元素分析

第7章 原子发射光谱分析

第7章 原子发射光谱分析

光栅的参数
光栅的特性可用色散率和分辨率来表征。
光栅的角色散率可通过对光栅公式求导得到:
d n d d cos
其中dθ/dλ:入射角对波长的变化率,即光栅的角色散率; d:光栅常数; n:光谱级数。
当θ很小且变化不大时,cosθ≈1,光栅的角色散率决定于
光栅常数d和光谱级数n,为常数。因此光栅光谱是均排光
凹面光栅与罗兰圆
多道型光电直读光度仪多采用凹面光栅。凹面光栅既具有
色散作用也起聚焦作用(凹面反射镜将色散后的光聚焦)。
罗兰圆:Rowland发现在曲率半
径为R 的凹面反射光栅上存在着 一个直径为R的圆,不同波长的
光都成像在圆上,即在圆上形成 一个光谱带. 因此,将直读光谱 仪的出射狭缝做在凹面光栅的罗 兰圆上。
达到一定值时,放电盘G1击穿;G1-C1-L1构成振荡回路,产 生高频振荡;
(2) 振荡电压经B2的次级线圈升压到10kV,通过电容器C2 将电极间隙G的空气击穿,产生高频振荡放电;
(3) 当G被击穿时,电源的低压部
分沿着已造成的电离气体通道,通
过G进行电弧放电;
(4) 在放电的短暂瞬间,电压降
低直至电弧熄灭,在下半周高频再
ICP-AES
光电直读是利用光电法直接测定光谱线的强度。 两种类型:多道固定狭缝式和单道扫描式。
单道扫描式是转动光栅进行 扫描,在不同时间检测不同 谱线; 多道固定狭缝式则是安装多 个出射狭缝和光电倍增管, 同时测定多个元素的谱线; 全谱直读光谱仪可同时测定 试样中165-800nm波长范围 内的元素的所有谱线,对其 进行分析。
(3) 光电流∝原子光谱的强度,与基态原子浓度成正比。
7.4 光谱定性分析 定性依据: E = hν = h c /λ

原子发射光谱分析法

原子发射光谱分析法

f
入 射 狭缝 准 直 镜
棱 镜
物 镜 焦 面
出 射 狭缝
棱镜特性
色散率:分辨率R:
色散率:指对不同波长的光被棱
镜分开的能力。它又分为角色散
率和线色散率
角色散率 dθ/dλ
:两条波长相
差 dλ 的光被棱镜色散后所分开 的角度为dθ ,则棱镜的角色散
用Ar做工作气体的优点:Ar 为单原子惰性气体,不与试样组份形 成难离解的稳定化合物,也不象分子 那样因离解而消耗能量,有良好的激 发性能,本身光谱简单。
环状结构可以分为若干区,各区 的温度不同,性状不同,辐射也
不同。
尾焰区
内焰区 焰心区
ICP光源特点 1)低检测限:蒸发和激发温度高;
2)稳定,精度高: 3)基体效应小
4、电感耦合等离子体:
组成: ICP 高频发生器 + 炬管 + 样品引入系统
绝缘屏蔽冷Leabharlann 气辅助气载气(Ar)
载气Ar + 样品
废液
样品溶液
在有气体的石英管外套装一个 高频感应线圈,感应线圈与高频 发生器连接。当高频电流通过线 圈时,在管的内外形成强烈的振 荡磁场。管内磁力线沿轴线方向, 管外磁力线成椭圆闭合回路。
第三章原子发射光 谱分析法
利用物质在被外能激发后所
产生的原子发射光谱来进行 分析的方法。
§3—1概述 一.原子发射光谱的产生: (一)原子能级与能级图
原 子 的 能 级 图:
(二)原子发射光谱的产生: 原子由激发态回到基态(或 跃迁到较低能级)时,若此以光
的形式放出能量,就得到了发射
光谱。其谱线的波长决定于跃迁 时的两个能级的能量差,即:
三.光谱分析的特点: 1.相当高的灵敏度:

原子发射光谱分析

原子发射光谱分析

ICP的分析特点 的分析特点
1. 对大多数元素有高的灵敏度 检测限达 -9-10-11 检测限达10 g·L-1因为温度高(等离子体核处 因为温度高(等离子体核处10000K,中央 ,中央6000- - 8000K);惰性气氛,有利于难熔物质分解。 );惰性气氛 );惰性气氛,有利于难熔物质分解。 2. 测定线性范围宽 因趋肤效应而无自吸现象。 因趋肤效应而无自吸现象 自吸现象。 高频电流密度在导体截面呈不均匀分布, 趋肤效应 高频电流密度在导体截面呈不均匀分布,集 中在导体表层的现象。 中在导体表层的现象。 3. 碱金属电离不造成干扰,因电流密度大。 碱金属电离不造成干扰,因电流密度大。 4. 无电极污染 因是无极放电。 因是无极放电。 5. 耗样量小 载气流速低,试样在中央通道充分激发 载气流速低, 6. 背景干扰小 因工作气体氩气是惰性气体不产生其 它物质。 它物质。
第一共振线 原子由第一激发态跃迁到基态发射的谱线。 原子由第一激发态跃迁到基态发射的谱线。 最易发生,能量最小,一般是最灵敏线,又叫最后线。 最易发生,能量最小,一般是最灵敏线,又叫最后线。 原子获得足够的能量(电离能)产生电离。 原子获得足够的能量(电离能)产生电离。失去一个电 子形成一级离子,再失去一个电子形成二级离子。 子形成一级离子,再失去一个电子形成二级离子。 离子由第一激发态跃迁到基态发射的谱线。 电离线 离子由第一激发态跃迁到基态发射的谱线。与电 离能大小无关,离子的特征共振线。 离能大小无关,离子的特征共振线。 识别元素的特征光谱鉴别元素的存在 定性分析 测定特征谱线的强度测定元素的含量 定量分析
R 镇流电阻 调节 和稳定电流 L 减小电流波动
直流电弧工作原理
电弧点燃后,热电子流高速通过分析间隔冲击阳极, 电弧点燃后,热电子流高速通过分析间隔冲击阳极, 产生高热,试样蒸发并原子化, 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、离子间的相互碰撞, 正离子冲向阴极。电子、原子、离子间的相互碰撞,使 原子跃迁到激发态,返回基态时发射出该原子的光谱。 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: 多种元素激发 弧焰温度:4000~7000 K,可使 多种元素激发。 ~ ,可使70多种元素激发。 绝对灵敏度高,背景小,适合定性分析。 特 点:绝对灵敏度高,背景小,适合定性分析。

第三章 原子发射光谱法.

第三章 原子发射光谱法.
第三节 原子发射光谱仪
一 摄谱仪与光电直读 光谱仪
二 火焰光度计
3/31/2020
一 摄谱仪与光电直读光谱仪
摄谱仪:利用感光板来记录元素辐射的谱线,对试样元素 进行定性、定量分析
光电直读光谱仪:用光敏元件来接受分析谱线,并将其强 度信号转换成电信号,通过读出系统直接读出谱线强度 或分析结果。 二者均由激发源、分光系统和检测系统三个部分组成, 主要区别是检测系统。
第三章 原子发分析法 三 光电直读法 四 火焰光度法 五 原子荧光分析法
3/31/2020
一 原子发射光谱法(AES):
根据原子或离子在一定条件下受激后所发射的特征光谱来 研究物质化学组成及含量的方法。 二 摄谱法: 采用感光板照相记录,将所拍摄的谱片在映谱仪和测微光度 计上进行定性和定量分析。 三 光电直读法: 将元素特征的分析线强度通过光电转换元件转换为电信号直 接测量待测元素含量。 四 火焰光度法: 以火焰为激发源的原子发射光谱法。 五 原子荧光分析法: 以光能为激发源的原子发射光谱法。
3/31/2020
ICP-AES重要部件示意图
3/31/2020
几种光源的比较
光 源 蒸发温度
直流电弧

交流电弧

激发温度/K 4000~7000 4000~7000
放电稳 定性
稍差
应用范围
定性分析,矿物、 纯物质、难挥发元 素的定量分析
较好
金属合金低含量组 分的定量分析
火花

瞬间10000

金属与合金、难激 发元素的定量分析
3.检测系统:将原子的发射光谱记录或检测出来,以进行定
性或定量分析。 (1)摄谱检测系统:把感光板置于分光系统的焦平面处,通

第三章 原子发射光谱

第三章 原子发射光谱
第三章 原子发射光谱分 析法
第一节 原子发射光谱 分析基本原理
一、概述 二、原子发射光谱的产生 三、谱线强度 四、谱线自吸与自蚀
2018/11/30
Varian 710—ES全谱直读电感耦合等离子发射光谱仪
2018/11/30
一、概述
原子发射光谱分析法(AES): 依据各种元素的原子或离子在热激发或电激发下,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。
缺点:
第二节 原子发射光谱分析 仪器类型与结构流 程
一、光源
二、分光系统
三、检测器
2018/11/30
原子发射光谱分析的三个主要过程:
样品蒸发、原子化,原子激发并产生光辐射。 分光,形成按波长顺序排列的光谱。 检测光谱中谱线的波长和强度。
光源
分光系统
原子发射光谱仪方框图
检测器
2018/11/30
ห้องสมุดไป่ตู้
基态元素M
E 特征辐射
激发态M*
2018/11/30
二、原子发射光谱的产生
必须明确如下几个问题: (1)原子中外层电子能级分布是量子化的,△E不是连续的 ,则λ或ν也是不连续的,原子光谱是线光谱; (2)同一原子中,电子能级很多,有各种不同的能级跃迁, 所以有各种△E不同的值,即可以发射出许多不同 λ或 ν 的辐射线。但跃迁要遵循“光谱选律”,不是任何能
1. 电弧光源
电弧光源:
直流电弧发生器
(a)直流电弧;
(b)交流电弧。
(1)直流电弧:
直流电源作为激发能源,电压150 ~380V,电流5~ 30A
;石墨作电极,试样放置在一支电极(下电极)的凹槽内;使

分析化学(仪器分析)第六章原子发射光谱法

分析化学(仪器分析)第六章原子发射光谱法

2. 光谱定量分析
(1) 发射光谱定量分析的基本关系式
在条件一定时,谱线强度I 与待测元素含量c关系为:
I=ac
a为常数(与蒸发、激发过程等有关),考虑到发射光谱中 存在着自吸现象,需要引入自吸常数 b ,则:
I a cb lg I b lg c lg a
发射光谱定量分析的基本关系式,称为塞伯-罗马金公式 (经验式)。自吸常数 b 随浓度c增加而减小(自吸越大,b 值越小);当浓度很小,自吸消失,b=1。
长小的则衍射角小,谱线靠近0级;波长大的,衍射角大 ,谱线距0级较远; 同样对于二级光谱而言,也有同样的情况。但可能造成二 级光谱与一级光谱的重叠,而且具有最大强度的光处于0级 (为未分开的白光)
平面反射光栅(闪耀光栅)
将平行的狭缝刻制成具有相同形状的刻槽(多为三角形 ),这时入射线的小反射面与光栅平面夹角一定,反射线 集中于一个方向,从而使光能集中于所需要的一级光谱上。
E1
由激发态直接跃迁至基态时辐射的谱线称为共振线。
由第一激发态直接跃迁至基态的谱线称为第一共振线。
3. 最灵敏线、最后线、分析线
E0
第一共振线一般也是元素的最灵敏线。
当该元素在被测物质里降低到一定含量时,出现的最后一条谱线, 这是最后线,也是最灵敏线。用来测量该元素的谱线称分析线。
4. 原子线、离子线
Iij ∝ C 定量分析的依据
不同温度(T)下的原子发射光谱(nm)
1.4 谱线的自吸与自蚀
等离子体:以气态形式存在的包含分子、离子、电子等粒子 的整体电中性集合体。
自吸:原子在高温时被激发,发射某一波长的谱线,而处于 低温状态的同类原子又能吸收这一波长辐射的现象。
I = I0e-ad

发射光谱分析

发射光谱分析

发射光谱课外资料定义原子发射光谱法(Atomic Emission Spectrometry,AES),是利用物质在热激发或电激发下,每种元素的原子或离子发射特征光谱来判断物质的组成,而进行元素的定性与定量分析的。

原子发射光谱法可对约70种元素(金属元素及磷、硅、砷、碳、硼等非金属元素)进行分析。

在一般情况下,用于1%以下含量的组份测定,检出限可达ppm,精密度为±10%左右,线性范围约2个数量级。

这种方法可有效地用于测量高、中、低含量的元素。

概述原子发射光谱法,是根据处于激发态的待测元素原子回到基态时发射的特征谱线对待测元素进行分析的方原子发射光谱法。

在正常状态下,原子处于基态,原子在受到热(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)。

原子发射光谱法包括了三个主要的过程,即:1、由光源提供能量使样品蒸发、形成气态原子、并进一步使气态原子激发而产生光辐射;2、将光源发出的复合光经单色器分解成按波长顺序排列的谱线,形成光谱;3、用检测器检测光谱中谱线的波长和强度。

由于待测元素原子的能级结构不同,因此发射谱线的特征不同,据此可对样品进行定性分析;而根据待测元素原子的浓度不同,因此发射强度不同,可实现元素的定量测定。

原子发射光谱是指由于物质内部运动的原子和分子受到外界能量后发生变化而得到的。

发射光谱的起源和发展分析化学中包括了光学分析法,而发射光谱分析是一方法中最为古老的一种。

其理论基础就是光谱学。

在历史上,牛顿是第一个发现色散现象的科学家。

1666年,牛顿发现,如果将一枚棱镜置于一个光源和一块屏幕之间,就会看到彩色的映像。

因此,他推断太阳光是由不同折射系数的光线组成的,不同的折射系数决定了这些光线的颜色。

随后他通过对各种棱镜性能及缝隙宽度的研究,希望得到一个较好的色散,最终得到了一个25厘米宽的光谱。

从此,光说学宣布建立了。

90年之后,德国化学家马格拉夫在实验中发现钠盐和钾盐可以使火焰带有不同颜色的事实。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
• 感光板ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ检测器) • 棱镜摄谱仪(光谱仪):照明系统,准光系统,
色散系统(棱镜)及投影系统(暗箱) • 光栅摄谱仪(光谱仪)
光电直读光谱仪
• 主要结构:
– 光源系统:每种光谱仪 使用的光源都不一样
– 真空系统:BAIRD DV4、5、6,ARL MA、 3460、4460以及岛津 光谱仪。SPECTRO光 谱仪没有真空系统,使 用充氮系统。
光谱仪应用
• 思考:
– 影响光谱分析结果的几种可能因素是什么?如 何判断分析结果准确性?
– 给你一个已知材质的样品,发现某种元素严重 超标,你应该怎么办?
– 为什么光谱仪必须抽真空?
• 要学会标准化和判断激发点的好坏,同时要学会 标样的选择和根据式样的要求选择标样。
光谱仪应用
• 激发白点的原因:
– 氩气纯度不够,要求99.999%以上。 – 光源能量不够。 – 样品白口化不好。
• 样品要求:
– 磨面应光洁,无水迹、裂纹、气孔等痕迹。 – 磨面应具有明显的纹路,光洁度不能太光。 – 取样摸应使用铜制摸,不能连续取样。 – 样品激发应至少2点以上取平均值。
原子发射光谱分析法
光谱仪
原子光谱
• 原子结构与电子排布:
– 电子壳层(主量子数决定):第一、二、三等分别用K、 L、M、N、.....代表
– 电子支壳层(角量子数决定):分别用s、p、d、f、 g、.....代表
– 电子排布:电子填充壳层时,首先填充到量子数最小 的能级,当电子逐渐填充满同一主量子数壳层,就完 成一个闭合壳层,形成稳定的结构,次一个电子再填 充新的壳层,这样便构成了原子的壳层结构。
– 测量系统:
光电直读光谱仪
• 光谱仪结构:
光谱仪应用
• 学会开关机,在每次开机前应检查仪器开关是否 关闭。一般开机后2-4h后才可使用。
• 学会清理激发室和电极,吸尘器每天清理,电极 每次须清理,电极移动必须用距规调整间隙。
• 每次上班使用之前必须按点检卡内容进行例行检 查,并将检查结果填入记录本。同时检查氩气流 量。
原子光谱
• 原子光谱的产生:
– 基态:原子处于最低能量状态,最低能级。 – 激发态:基态电子获得足够能量后,就会使外
层电子从低能级跃迁至高能级。处于激发态的 电子不稳定。 – 原子光谱:当电子从激发态回到基态,就要释 放出多余的能量,此能量以光的形式出现。
棱镜光谱仪和光栅光谱仪
• 光源;
– 直流电弧发生器 – 交流电弧发生器 – 高压火花发生器
相关文档
最新文档