光谱培训-new1钢研纳克光谱讲座

幻灯片 8 光谱分析属于光学分析。 光学分析是基于电磁辐射与物质相互作用后产生的辐射信号的波长和强度或发生的变化来 测定物质的一类分析方法。包括光谱法和非光谱法。 按获得方式：发射光谱法、吸收光谱法、拉曼光谱法； 按本质特性：分子光谱（红外吸收、紫外-可见吸收、分子荧光和磷光） 、原子光谱（原子发 射、原子吸收、原子荧光、X 射线荧光） 幻灯片 9 紫外线、可见光和红外线统称为光学光谱。一般所谓“光谱”仅指光学光谱而言。
幻灯片 50 二 光谱仪的基本结构
幻灯片 51 火花光谱仪通用结构
幻灯片 52 第二部分 一 二 仪器设计与结构特点 仪器操作技术 仪器与操作技术
幻灯片 53 一 仪器设计与结构特点
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错误！未找到引用源。 幻灯片 57 火花光源
错误！未找到引用源。 幻灯片 59 低压火花光源 直流电压对电容进行充电 脉冲电压经变压器升压至 10kv 后，瞬间击穿辅助间隙，同时击穿分析间隙 击穿后分析间隙连续放电，由振荡器控制放电频率，200~400Hz

两式相减 式中 Ru0、Rl0 分别为原持久曲线上限和下限附近含量所对应的光强值，α 、β 为曲线 的飘移系数，α 表示曲线斜率的变化，β 表示曲线的平移量。
Ru Ru0 Rl Rl0
幻灯片 47 漂移校正
R R
0 u
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Ru Rl
0 l
Ru R Rl R
幻灯片 45 1.6.3 标 准 化 由于温度、湿度、氩气压力、振动等变化，会使谱线产生位移、透镜污染、电极沾污、 电源波动等均会使校准曲线发生平移或移动 。为此在实际分析过程中，每天（每班） 必须用标准化样品对校准曲线的漂移进行修正，即所谓校准曲线标准化。
幻灯片 46 （1）两点标准化
两点标准化是选取两个含量分别在校准曲线上限和下限附近的标准样品，分别激发求 出其光强 Ru、Rl，则有：
幻灯片 32 (3) 内标元素的含量， 不随分析元素的含量变化而改变， 在钢铁分析中常采用基体元素 铁作为内标； 在制作光谱分析标准样品成分设计时， 往往使内标元素含量基体保持一致， 以减少基体效应的影响 (4) 分析线及内标线自吸收要小，一般内标线常选用共振线，其自吸收系数 b=1，对分 析线的选择在低含量时可选用共振线外， 在高含量时， 可选用自吸收系数 b 接近 1 的非 共振线 (5) 分析线和内标线附近背景应尽量小，且无干扰元素存在，以提高信噪比。
幻灯片 29 在光谱定量分析中，内标元素的含量变化不大，它可以是试样中的基本成份，也可以是 以一定的含量加入试样中的外加元素。 这种按分析线强度比进行光谱定量分析的方法称 内标法；所选用的分析线与内标线的组合叫做分析线对。
幻灯片 30 1.5.3 内标法定量分析的基本公式 如果分别以 a、r，表示分析线、内标线，则： 分析线强度 I a=A a C a b a 内标线强度 I r=A r C r b r 当内标元素 Cr 固定时，即 I r=A0 ，由此分析线对的强度比为: 令 K=Aa/A0, C=Ca, b=b a 则 在一定的浓度范围内，K、b 与浓度无关，此式即为 R=K C b
0 u
（2）单点标准化
0 l
单点标准化仅选取一个含量在上限附近的标准样品，在激发时所测得的光强 R,其在原 校准曲线上所对应的原始基准为 R0


则校正因子为： 这种标准化方法仅能校正原校准曲线的平移。
幻灯片 49 1.6.5 标 准 样 品 （1）有证参考物质（CRM） ：有准确的化学含量，均匀度好。主要用于制作工作曲线。 （2）标准物质（RM） ：有准确的化学含量，均匀度好。主要用做客户控制样品，做 类型标准化。 （3）设定样品（SUS） ：可以没有准确的化学含量，均匀度好。主要用于做标准化。
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错误！未找到引用源。 幻灯片 15 1.2.1 原子发射光谱分析过程 使试样在外界能量的作用下转变成气态原子，并使气态原子的外层电子激发至高能态。 当从较高的能级跃迁到较低的能级时， 原子将释放出多余的能量而发射出特征谱线。 产
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生的辐射经过光栅进行色散分光后， 用检测器采集按波长顺序排列的谱线的强度， 经计 算机处理得到不同元素的含量
幻灯片 31 1.5.4 内标元素、内标线和分析线的选择必须具备下列条件： (1) 分析线对应具有相同或相近的激发电位和电离电位，以减小放电温度(激发温度)的 改变对分析线对相对强度因离解度激发效率及电离度的变化所引起的影响

(2) 内标元素与分析元素应具有相接近的熔点、沸点、化学活性及相近的原子量，以减 小电极温度(蒸发温度)的改变对分析线对相对强度因重熔、溅射、蒸发、扩散等变化所 引起的影响
幻灯片 1 火花源原子发射光谱分析技术

主讲教师：张海强
幻灯片 2 本次培训的主要目的是： 1、了解火花发射光谱的基本概念和理论知识； 2、熟悉火花光谱仪器的组成结构及工作原理； 3、具备火花发射光谱仪器的实际操作能力； 4、掌握该技术在相关领域的应用。 即分析检测技术基础、仪器与操作技术。

幻灯片 33 1.5.5 谱线的自吸与自蚀 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 元素浓度低时，不出现自吸。随浓度增加，自吸越严重，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
I a cb lg I b lg c lg a
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hc E E2 E1 hv
幻灯片 20 1.3.1 基 态 在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态叫基 态。这是电子的稳定状态 。
幻灯片 21 1.3.2 激发态 当原子受到外界能量（如热能、电能等）的作用时，原子由于与高速运动的气态粒子和


这些谱线按一定的顺序排列，并保持一定的强度比例。原子的各个能级是不连续的（量 子化） 。电子的跃迁也是不连续的这就是原子光谱是线状光谱的根本原因
幻灯片 24 1.3.5 分析线和参比线

分析线：一般是指从第一激发态状态下跃迁到基态时，所发射的谱线，亦称共振线 参比线（内标线） ：由于试样的蒸发、激发条件以及试样组成等的变化，会直接影响谱 线强度，所以常选用一条比较谱线，用分析线与比较线的强度比进行光谱定量分析， 所采用的比较线称参比线或内标线
电子相互碰撞而获得了能量， 使原子中外层的电子从基态跃迁到更高的能级上， 处在这 种状态的原子称激发态。
幻灯片 22 1.3.3 原子发射光谱分析 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。
幻灯片 23 1.3.4 线状光谱 每一条所发射的谱线的波长，取决于跃迁前后两个能级之差。由于原子的能级很多，原 子在被激发后，其外层电子可有不同的跃迁，但这些跃迁应遵循一定的规则，因此对特 定元素的原子可产生一系列不同波长的特征光谱线
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1.4 原子发射光谱定性分析
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错误！未找到引用源。 幻灯片 27 1.5.1 谱线强度与试样浓度的关系
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：
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幻灯片 17 1.2.2 原子发射光谱的产生 热能、电能
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幻灯片 18 1.2.3 能量辐射公式

式中 E2、E1 分别为高能级、低能级的能量，通常以电子伏特为单位； h 为普朗克常数（6.6256×10-34J·S） ； ν 及λ 分别为所发射电磁波的频率及波长，c 为光在真空中的速度，等于 2.997× 1010cm·s-1。
幻灯片 34 1.5.6 光谱干扰 试样被激发时所发射出待测元素分析线以外的谱线， 以及试样中其他共存元素所发射的 辐射，都可能引起对测定的干扰。
幻灯片 35 1.5.7 干扰的种类

谱线重叠干扰

连续背景干扰 投射到检测器上的杂散光的干扰
幻灯片 36 1.6 定量分析方法
错误！未找到引用源。 幻灯片 38 1.6.1 定量分析方法的应用 幻灯片 39 A 持久曲线法 A 持久曲线法 B 标准试样法 C 控制试样法
幻灯片 42 1.6.2 概 念 分析基体：一般情况下，火花光谱中指所分析样品的材质

分析程序： 由于火花直读光谱采用持久曲线法进行分析， 因此分析不同的样品必须要选 择与样品材质相对应的程序 校准曲线：用若干个标准样品系列标绘出来的强度（强度比）和含量的曲线

幻灯片 43 1.6.2 概 念 标准样品：为绘制校准曲线用的，其化学性质和物理性质应与分析样品相近似，应包括 分析元素含量范围，并保持适当的间隔，分析元素的含量系用准确可靠的方法定值
璃表面，通常都使用铝金属。一般光栅的刻线数为 900—4500 条/毫米，由激光制造 的光栅可达到 6000 条/毫米 复制光栅是在原刻光栅上涂一薄层硅油，利用真空镀膜法镀一层厚 1.5μ m 的铝膜，由 特种技术将铝膜揭下， 用胶黏剂将它牢固地黏结在复制光栅的基板玻璃上， 它的性能不 如原刻光栅，但已有足够的分辨率。
幻灯片 40 B 标准试样法 分析前用标准试样法制作一新的校准曲线，然后激发分析试样，从曲线上求含量
幻灯片 41 C 控制试样法 在实际工作中， 由于分析试样和标样的冶金过程和某些物理状态的差异， 常使校准曲线 发生变化， 为避免试样冶金状态变化给分析带来的影响， 常用一个与分析试样的冶金过 程和物理状态相一致的控制试样，用于控制分析试样的分析结果