第6讲-原子发射光谱法PPT课件
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二、谱线强度 在光谱分析中，分析物在光源中先蒸发
为气体，形成蒸气云。在一般的光源条件下， 蒸气云中带正电荷微粒与带负电荷微粒的密 度几乎相等，物质处于等离子状态，称之为 等离子体。
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原子发射光谱法具有许多优点：选择 性好，灵敏度高，分析速度快，能进行多 元素同时测定。
原子发射光谱法是一种成分分析方法， 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。这种方 法常用于定性、半定量和定量分析。
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若激发是处于热力学平衡的状态 下，分配在各激发态和基态的原子数 目Ni 、N0 ，应遵循统计力学中玻尔兹 曼分布定律：
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Ni = gi /g0 N0 exp(-Ei / kT) （6-4） 式中Ni为单位体积内处于激发态的 原子数， N0为单位体积内处于基态的原
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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。但 如采用电感耦合等离子体（ICP）作为光 源，则可使某些元素的检出限降低至10-3 ~ 10-4ppm，精密度达到±1%以下，线性范 围可延长至7个数量级。这种方法可有效 地用于测量高、中、低含量的元素。
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原子发射光谱法在地质、冶金、 机械、环境、材料、能源、生命及医 学等领域得到了广泛应用，成为现代 仪器分析中重要的方法之一。
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第二节 原子发射光谱法的基本原理
一、原子发射光谱的产生
激发态
电能、热能
hv
基态
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hc hc
E2 E1 E 原子发射定性分析的依据：
原子发射光谱是由原子外层电子在 不同能级间的跃迁而产生的。不同的元 素其原子结构不同，原子的能级状态不 同，因此，原子发射谱线的波长也不同， 每种元素都有其特征光谱。
（一）谱线强度的表达式
设Ei、Ej两能级之间的跃迁所产生
的谱线强度Iij表示，则
Iij = NiAijEij
（6-2）
Iij = NiAijhij
（6-3）
式中Ni为单位体积内处于高能级i的原子
数，Aij为i、j两能级间的跃迁几率，Eij
为两能级的能量差。h为普朗克常数，
ij为发射谱线的频率。
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谱线的表示方法
Mg Ⅰ 285.213 nm Mg Ⅱ 279.553 nm Mg Ⅲ 182.897 nm
原子线 一级离子线 二级离子线
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原子谱线并不是单一波长的谱线，而 是具有一定的波长范围。谱线的强度随波 长的分布称为谱线轮廓（图4-1）。
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第六章 原子发射光谱法
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第一节 原子光谱法概述
原子发射光谱法（AES）是根据待 测物质的气态原子或离子受激发后所发 射的特征光谱的波长及其强度来测定物 质中元素组成和含量的分析方法。
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使原子由低能级激发到高能级所需 要的能量叫作激发电位，常以电子伏特 为单位。原子发射光谱中的各条谱线都 有相应的激发电位，其数值均标示在元 素谱线表中。激发电位的高低反映了产 生该条谱线所需能量的大小。共振发射 线的激发电位叫作共振电位。第一共振 电位是元素最低的激发电位。
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发射光谱中往往既有原子谱线， 也有离子谱线，这两种谱线都可以 用于光谱分析。光谱谱线表中，以 元素符号后面的罗马数字区别原子 谱线和离子谱线。Ⅰ表示原子线， Ⅱ表示一级离子线，Ⅲ表示二级离 子线。
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+
+分 —
+ —
—子 原子
+
—
离 +—子 +— 电子 +
—
近代物理学 中，把电离 度大于0.1%。 其正负电荷 相等的电离 气体称为等 离子体。
在光谱分析中，被测定物质在激发光源
中被蒸发、原子化、电离，基态原子或离子 被高速运动的各种粒子碰撞激发，这样物质 处于等离子状态。
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激发态
7 hc
非共振线
1 2 3 4 5 6 hc 1—6全是共振线
基态
1和4是主振线
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如果给予原子足够大的能量，则可使 原子发生电离。失去一个电子为一级电离， 失去两个电子为二级电离。元素电离所需 的最低能量称作该元素的电离电位，以电 子伏特为单位表示。离子能级跃迁所产生 的发射线称为离子线，每条离子线也都有 相应的激发电位。
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在等离子体中物质不仅存在激发 平衡，还存在解离平衡和电离平衡， 分别用解离度（β）和电离度（α）来 表征分子的解离和原子电离的程度。 在等离子体工作条件下，分子一般可 以完全解离，即β1。这样任意能级 状态下的原子和离子的密度、与原子 总密度的关系如下：
子数， gi，g0为激发态和基态的统计权
重，Ei为激发电位，k为玻兹曼常数，T 为激发温度。
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如果以N表示被测定元素在等离 子体中的原子总密度，则任意激发态 原子的密度Ni与原子总密度有如下关 系：
Ni = gi/Z N exp(-Ei / kT) （6-5） 式中Z为原子所有不同状态的统计权 重和玻尔兹曼因子乘积的总和。
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二、谱线强度 在光谱分析中，分析物在光源中先蒸发
为气体，形成蒸气云。在一般的光源条件下， 蒸气云中带正电荷微粒与带负电荷微粒的密 度几乎相等，物质处于等离子状态，称之为 等离子体。
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原子发射光谱法具有许多优点：选择 性好，灵敏度高，分析速度快，能进行多 元素同时测定。
原子发射光谱法是一种成分分析方法， 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。这种方 法常用于定性、半定量和定量分析。
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若激发是处于热力学平衡的状态 下，分配在各激发态和基态的原子数 目Ni 、N0 ，应遵循统计力学中玻尔兹 曼分布定律：
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Ni = gi /g0 N0 exp(-Ei / kT) （6-4） 式中Ni为单位体积内处于激发态的 原子数， N0为单位体积内处于基态的原
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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。但 如采用电感耦合等离子体（ICP）作为光 源，则可使某些元素的检出限降低至10-3 ~ 10-4ppm，精密度达到±1%以下，线性范 围可延长至7个数量级。这种方法可有效 地用于测量高、中、低含量的元素。
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第二节 原子发射光谱法的基本原理
一、原子发射光谱的产生
激发态
电能、热能
hv
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E2 E1 E 原子发射定性分析的依据：
原子发射光谱是由原子外层电子在 不同能级间的跃迁而产生的。不同的元 素其原子结构不同，原子的能级状态不 同，因此，原子发射谱线的波长也不同， 每种元素都有其特征光谱。
（一）谱线强度的表达式
设Ei、Ej两能级之间的跃迁所产生
的谱线强度Iij表示，则
Iij = NiAijEij
（6-2）
Iij = NiAijhij
（6-3）
式中Ni为单位体积内处于高能级i的原子
数，Aij为i、j两能级间的跃迁几率，Eij
为两能级的能量差。h为普朗克常数，
ij为发射谱线的频率。
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谱线的表示方法
Mg Ⅰ 285.213 nm Mg Ⅱ 279.553 nm Mg Ⅲ 182.897 nm
原子线 一级离子线 二级离子线
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第六章 原子发射光谱法
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第一节 原子光谱法概述
原子发射光谱法（AES）是根据待 测物质的气态原子或离子受激发后所发 射的特征光谱的波长及其强度来测定物 质中元素组成和含量的分析方法。
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使原子由低能级激发到高能级所需 要的能量叫作激发电位，常以电子伏特 为单位。原子发射光谱中的各条谱线都 有相应的激发电位，其数值均标示在元 素谱线表中。激发电位的高低反映了产 生该条谱线所需能量的大小。共振发射 线的激发电位叫作共振电位。第一共振 电位是元素最低的激发电位。
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发射光谱中往往既有原子谱线， 也有离子谱线，这两种谱线都可以 用于光谱分析。光谱谱线表中，以 元素符号后面的罗马数字区别原子 谱线和离子谱线。Ⅰ表示原子线， Ⅱ表示一级离子线，Ⅲ表示二级离 子线。
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+
+分 —
+ —
—子 原子
+
—
离 +—子 +— 电子 +
—
近代物理学 中，把电离 度大于0.1%。 其正负电荷 相等的电离 气体称为等 离子体。
在光谱分析中，被测定物质在激发光源
中被蒸发、原子化、电离，基态原子或离子 被高速运动的各种粒子碰撞激发，这样物质 处于等离子状态。
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激发态
7 hc
非共振线
1 2 3 4 5 6 hc 1—6全是共振线
基态
1和4是主振线
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如果给予原子足够大的能量，则可使 原子发生电离。失去一个电子为一级电离， 失去两个电子为二级电离。元素电离所需 的最低能量称作该元素的电离电位，以电 子伏特为单位表示。离子能级跃迁所产生 的发射线称为离子线，每条离子线也都有 相应的激发电位。
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在等离子体中物质不仅存在激发 平衡，还存在解离平衡和电离平衡， 分别用解离度（β）和电离度（α）来 表征分子的解离和原子电离的程度。 在等离子体工作条件下，分子一般可 以完全解离，即β1。这样任意能级 状态下的原子和离子的密度、与原子 总密度的关系如下：
子数， gi，g0为激发态和基态的统计权
重，Ei为激发电位，k为玻兹曼常数，T 为激发温度。
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如果以N表示被测定元素在等离 子体中的原子总密度，则任意激发态 原子的密度Ni与原子总密度有如下关 系：
Ni = gi/Z N exp(-Ei / kT) （6-5） 式中Z为原子所有不同状态的统计权 重和玻尔兹曼因子乘积的总和。