仪器分析整理.

第二章原子光谱法导论

1.原子光谱：是由原子中的电子在能量变化时所发射或吸收的一系列波长的光所组成的光谱。

2.原子光谱定性定量依据：定性：波长定量：电磁辐射强度

3.原子光谱法种类：原子光学光谱法（原子吸收光谱法，原子发射光谱法，原子荧光光谱法）；原子质谱法；X射线光谱法（X-射线荧光法，X射线吸收光谱法，X射线发射光谱法， X射线衍射分析）

4.为什么是线状光谱？(1)每条线都在较高能级和较低能级间传递。（2）线的波长。（3）线的数量取决于原子能级的数量以及可能的电子跃迁。

5.产生带状光谱原因：（1）谱线距离太近不能被仪器分辨。（2）分子振动和转动的跃迁。

第三章电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)

1.等离子体定义及特点:(1)等离子体是指具有相当电离程度(>0.1%)的气体,它由离子,电子和未电离的中性粒子（原子和分子）组成，它的正负电荷密度几乎相等, 整体看是电中性.

(2)等离子体可导电,当电流通过时产生高温,可使分子分解, 并增加激发态原子的数目

(3)可作为发射光谱的激发源

2.ICP结构及各部分作用

▪构造：高频发生器（产生磁场以供给等离子体能量）；石英晶体作为振源，经电压和功率放大，产生具有一定频率和功率的高频信号，用来产生和维持等离子体放电。

矩管：三层同心石英管

Outer Ar： (10－20L/min)，（1）冷却（2）产生低压通道

center Ar： (0.5L/min)，（1）维持等离子体（2）protect center tube

Inner Ar：(1L/min)，introducing sample

（冷却气：沿切线方向引入外管，它主要起冷却作用，保护石英炬管免被高温所熔化，使等离子体的外表面冷却并与管壁保持一定的距离。其流量约为10-20L/min，视功率的大小以及炬管的大小、质量与冷却效果而定，冷却气也称等离子气。

辅助气：通入中心管与中层管之间，其流量在0-1.5L/mim，其作用是“点燃”等离子体，并使高温的ICP底部与中心管、中层管保持一定的距离，保护中心管和中层管的顶端，尤其是中心管口不被烧熔或过热，减少气溶胶所

带的盐分过多地沉积在中心管口上。另外它又起到抬升ICP，改变等离子体观察度的作用。

雾化气：作为动力在雾化器将样品的溶液转化为粒径只有1-10um的气溶胶；是作为载气将样品的气溶胶引入ICP；是对雾化器、雾化室、中心管起清洗作用。雾化气的流量一般在0.4-1.0L/min，或压力在15-45psi。）

Why Ar?（1）单原子惰性气体，不与试样组分形成难解离的稳定化合物（2）不会象分子那样因解离而消耗能量（3）有良好的激发性能，本身的光谱简单

雾化器：把试液转化为液滴或气溶胶

Types（1）气动雾化；利用高速气流在管口形成负压，把样品抽提出来并冲击成细液滴（2）U声雾化：用超声波振动的空化作用把溶液雾化成气溶胶

3.ICP工作原理：

4.光谱系统

光电直读（1）单道扫描式：转动光栅进行扫描，在不同时间检测不同谱线

特点：谱线选择灵活、可定性和半定量、价格便宜

（2）多道固定狭缝式：是安装多个通道（多达70个），同时测定多个元素的谱线（快速、精确）

特点：(1) 多达70个通道可选择设置，同时进行多元素分析，这是其他金属分析方法所不具备的；(2) 静态测量（即固定波长测定）测量精度高,分析速度快(3) 线性范围宽， 4～5个数量级，高、中、低浓度都可分析；

缺点：出射狭缝固定，各通道检测的元素谱线一定；灵活性差，受固定通道的限制，改变分析谱线及分析元素难；无法定性分析，价格昂贵

改进型：n+1型ICP光谱仪

在多道仪器的基础上，设置一个扫描单色器，增加一个可变通道

全谱直读：采用电荷耦合检测器(Charge coupled detector, CCD)或电荷注入检测器(Charge injection detector, CID)

▪光子产生的电荷被收集储存在金属-氧化物-半导体（MOS）电容器

中，可以准确快速地进行象素寻址。

▪CID阵列检测器，可同时检测165～800nm波长范围内出现的全部谱线

▪多采用中阶梯光栅分光系统，仪器结构紧凑，体积大大缩小

▪兼具多道型和扫描型特点

特点(1) 测定每个元素可同时选用多条谱线；(2) 可在一分钟内完成70个元素的定量测定；(3) 可在一分钟内完成对未知样品中多达70多元素的定性；(4) 1mL的样品可检测所有可分析元素；(5) 扣除基体光谱干扰；(6) 全自动操作；(7) 分析精度：CV 0.5%。

5.固体检测器（SCD）：具有极高的量子化效率和最低的噪音；避开等离子体中的强光对检测器的损坏，彻底避免检测器的寿命短问题；节省大量存储空间和读出时间。

根据读出方式的不同分为：（1）CID(Charge Injection Device)其读出方法是将电荷在检测单元内部移动，检测电压变化，即内部电荷转移

（2）CCD(Charge Coupled Device)其读出方法是将电荷在检测单元之间逐个转移，移到一个具有电荷感应放大器的检测单元上进行读出，即单元间电荷转移（2009年Nobel物理奖）

CID检测器特点：每个CID检测单元自动控制最佳暴光时间；无“溢出”；最佳信噪比；随机存取积分方式；非破坏性读数

1.有效提高信噪比

•将多次测定的结果进行平均，可以有效的降低读出噪音，却不减小信号，因而可有效提高信噪比

2. 防止检测器溢出

•由于CID能够随时检查每一个检测单元的电荷数量，当某个检测单元上的电荷数量达到其预先设定的值时，将全部电荷注入基体，因而有效的

防止了溢出的发生

3. 拓宽线性范围

•由于CID具有随机存取积分方式(Random Access Integration)，即RAI 功能，能够在积分的过程中随时检查每个检测单元的电荷数量，当某个

检测单元达到最佳信噪比时，停止积分，根据当时的曝光时间计算其每

秒钟的强度，而此时其它检测单元继续积分，直到达到最佳信噪比或曝

光时间结束