仪器分析原子发射光谱仪(精)

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大学《仪器分析》课件:第3章 原子光谱

大学《仪器分析》课件:第3章 原子光谱
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例:钠原子,一个外层电子, S =1/2;因此: 2S +1 = 2;双重线; 碱土金属:两个外层电子, 自旋方向相同时, S =1/2 + 1/2 =1, M = 3;三重线; 自旋方向相反时, S =1/2 - 1/2 =0, M = 1;单重线;
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一条谱线是原子的外层电子在两个能级之间的跃迁产生的, 可用两个光谱项符号表示这种跃迁或跃迁谱线:
第3章 原子光谱法基础
原子发射光谱法--依据每种化学元素的 原子或离子在热激发或电激发下,发射 特征的电磁辐射,进行元素定性、定量 分析的方法。 它是光学分析中产生与发展最早的一种 分析方法
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❖ 原子发射光谱法包括三个主要的过程: 1.由光源提供能量使试样蒸发,形成气态原子,并进一步
使气态原子激发而产生光辐射;
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四、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。
❖ 基态原子对共振线的吸收 最严重。
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第三节 原子发射光谱仪
❖ 光源、分光仪和检测器
的谱线,III表示二次电离离子发射的谱线。
3
二、能级与能级图
➢ 能级:电子在稳定状态所具有的能量称为能级。 ➢ 能级图:把原子系统内所有可能存在的能量为
零,高于基态的所有能量状态为激发态。
➢ 原子的能级通常用光谱项符号表示:n2S+1Lj n:主量子数;M(2S+1):谱线多重性符号; L:总角量子数; j:内量子数
例 钠原子的双重线 Na 588.996nm ; 32S1/ 2 — 32P3/ 2; Na 589.593nm ; 32S1/ 2 — 32P1/ 2;

仪器分析第4章 原子发射光谱分析法

仪器分析第4章 原子发射光谱分析法

第四章原子发射光谱分析法光谱的产生主要由分析试样的蒸发过程(把样品首先挥发为气态原子或离子)及气体原子和离子的激发过程两部分组成。

发射光谱的分类:(一)线光谱:由物质的气态原子(或者离子)被激发而产生的具有一定波长的不连续的线条,又称为原子(或离子)光谱。

(二)带光谱:气态分子被激发而产生的,由一些波长非常相近的光带和暗区相间而组成,也叫分子光谱。

(三)连续光谱:固态或者液态物质激发后产生的连续的无法分辨出明显谱线的光谱。

比如炽热的碳电极发射的光谱极为连续光谱。

原子发射光谱的研究对象是被分析物质发出的线光谱,利用特征谱线的波长和强度来进行定量和定性分析。

1原理、特点和应用范围1.1原理把样品首先挥发为气态原子或离子,这些原子或离子受到高温激发或电激发会产生外层电子的跃迁,外层电子跃迁到高能态(激发态)。

处于激发态不稳定(寿命小于10-8s),迅速回到基态时,就要释放出多余的能量,若此能量以光的形式出显,既得到发射光谱。

ΔE=E2-E1=hc/λ=hυ=hσch为普朗克常数(6.626×10-34J·s),c为光速(2.997925×108m·s-1)1.2光谱分析法的特点和应用范围①分析速度快,能同时测定多种元素。

②选择性好。

③灵敏度高。

④准确度较好。

⑤另外测定试样消耗少,一般只需几毫克~几十毫克,且可在基本不损坏试样的情况下进行分析。

1.3光谱分析法的局限性➢光谱分析是一种相对的分析方法,一般需要用一套已知准确含量的标准样品对照测定,而标准样品的标定却需要用化学分析方法作基础➢理论上,所有元素都有它特征的发射光谱,但对于惰性气体和一些非金属元素,如硫、硒、碲、卤素等,因很难得到他们的测量条件,这些元素的测定灵敏度很低,或根本无法测定➢对于高含量的元素,光谱分析的准确度较差(5%~10%)➢发射光谱法只能用于元素分析,而不能确定这些元素在样品中的化合物状态2光谱分析的仪器设备2.1光源➢作用:提供足够的能量使得试样蒸发、解离、原子化、激发产生光谱会使价电子脱离原子核的束缚,使得原子成为离子,这个过程为电离。

(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
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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。

清华大学化学系2 仪器分析-发射光谱

清华大学化学系2 仪器分析-发射光谱

1、火焰光源
2、电弧光源 分为直流光源和交流光源两种
(1)直流光源 L 阳极
220V E DC < 30A
V R A
G
阴极
分析特性 •电极温度高,弧焰中心温度为 5000-7000, 有利于试 样的蒸发 •除石墨电极产生的氰带光谱外,背景比较浅 •电弧在电极表面无常游动,且有分馏效应,重现性比 较差 •谱线容易发生自吸收现象
4、基体效应 基体效应指试样组成对谱线强度的影响。这种影 响主要发生在试样的蒸发和激发过程中。 (1)光源蒸发温度与试样成分有关 基体含大量低沸点物质——电极由低沸点物质控制, 蒸发温度低 基体含大量高沸点物质——电极由高沸点物质控制, 蒸发温度高 基体含不同沸点物质—— 出现不同的蒸发顺序,影 响谱线强度 (2)光源激发温度与试样主体成分的电离电位有关 电离电位越高,光源激发温度越高,影响谱线 强度。
S为总自旋量子数,多个价电子的总自旋量 子数是单个价电子自旋量子数的矢量和,取值为:
1 3 0, , 1, , 2,......... 2 2
J为内量子数,是原子的各价电子总轨道角动量L与 总自旋角动量S相耦合得出的,取值为:
J ( L S ), ( L S 1), ( L S 2),...... L S
冷却气(10-19 l/min) 辅助气(0-1 l/min) 气溶胶 载气(0.5-3.5 l/min)
ICP的工作原理:
当有高频电流通过线圈时,产生轴向磁场, 这时若用高频点火装置产生火花,形成的载流子( 离子与电子)在电磁场作用下,与原子碰撞并使之 电离,形成更多的载流子,当载流子多到足以使气 体有足够的导电率时,在垂直于磁场方向的截面上 就会感生出流经闭合圆形路径的涡流,强大的电流 产生高热又将气体加热,瞬间使气体形成最高温度 可达10000K的稳定的等离子炬。感应线圈将能量耦 合给等离子体,并维持等离子炬。当载气载带试样 气溶胶通过等离子体时,被后者加热至6000-7000K ,并被原子化和激发产生发射光谱。

仪器分析笔记 《原子发射光谱分析》

仪器分析笔记 《原子发射光谱分析》

第三章原子发射光谱分析§3.1 光化学分析法概述3.1.1 光化学分析法概述1、光学分析法的分类光学分析法分为光谱法和非光谱法两类。

✓光谱法:基于物质与辐射能作用时,测量由物质内部发生量子化的能级之间的跃迁而产生的发射、吸收或散射辐射的波长和强度进行分析的方法。

✓非光谱法:不涉及物质内部能级的跃迁,是基于物质与辐射相互作用时,电磁辐射只改变了传播方向、速度或某些物理性质,如折射、散射、干涉、衍射、偏振等变化的分析方法(即测量辐射的这些性质)。

属于这类分析方法的有折射法、偏振法、光散射法、干涉法、衍射法、旋光法和圆二向色性法等。

2、电磁波谱电磁辐射按照波长(或频率、波数、能量)大小的顺序排列就得到电磁波谱。

表3-1-1 各光谱区的光谱分析方法3、各种光分析法简介A、发射光谱法∙γ射线光谱法∙x射线荧光分析法∙ 原子发射光谱分析 ∙ 原子荧光分析法 ∙ 分子荧光分析法 ∙ 分子磷光分析法 ∙ 化学发光分析 B 、吸收光谱法 ∙ 莫斯堡谱法∙ 紫外可见分光光度法 ∙ 原子吸收光谱法 ∙ 红外光谱法∙ 顺磁共振波谱法 ∙ 核磁共振波谱法 C 、散射∙ Roman 散射4、原子发射光谱分析法的特点①可多元素同时检测:各元素同时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(光电直读仪); ③选择性高:各元素具有不同的特征光谱;④检出限较低:10~0.1μg ⋅g -1(一般光源);ng ⋅g -1(ICP ) ⑤准确度较高:5%~10% (一般光源); <1% (ICP);⑥ICP-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; ⑦非金属元素不能检测或灵敏度低。

3.1.2 原子光谱与原子光谱分析法直接相关的原子光谱理论,主要指原子光谱的产生和谱线强度理论,这就是光谱定性、定量分析的理论依据。

1、原子光谱的产生量子力学认为,原子光谱的产生,是原子发生能级跃迁的结果,而跃迁几率的大小则影响谱线的强度,并决定了跃迁规则。

仪器分析 第7章 原子发射光谱分析

仪器分析 第7章 原子发射光谱分析

摄谱法原理 ⑴ 摄谱步骤
安装感光板在摄谱仪的焦面上
激发试样,产生光谱而感光
显影,定影,制成谱板 特征波长—定性分析 特征波长下的谱线强度—定量分析
⑵ 感光板 玻璃板为支持体,涂抹感光乳剂(AgBr+明胶+增感剂) 感光:
2AgX+2hυ→ Ag(形成潜影中心)+X2
OH
O
显影: 对苯二酚
乳剂特性曲线:
感光板的反衬度
以黑度S与曝光量的对数lgH作图 在正常曝光部分:
γ
S lg H lg H i lg H i
α
乳 剂 特 性 曲 线
S lg( It ) i
Hi为感光板的惰延量
谱线黑度与辐射强度的关系:
S lg( It ) i
定量分析中,更主要是采用 内标法,测量分析线对的相 对强度
磁辐射,通过测定其波长或强度进行分析的方法
不涉及能级跃迁,物质与辐射作用,使其传播方 向等物理性质发生变化,利用这些改变进行分析 的方法
光分析法
非光谱分析法
光谱分析法
圆 折 二 射 色 法 性 法
X 射 干 线 涉 衍 法 射 法
原子光谱分析法 旋 光 法
X 射 线 荧 光 光 谱
分子光谱分析法
分 子 荧 光 光 谱 法 分 子 磷 光 光 谱 法 核 磁 共 振 波 谱 法
e. 波长尽可能靠近
(3) 摄谱法中的内标法基本关系式
• 摄谱法中谱线黑度S与辐射强度、浓度、曝光时间 、感光板的乳剂性质及显影条件有关,固定其他 条件不变,则感光板上谱线的黑度仅与照射在感 光板上的辐射强度有关
i0 S lg i
i0 未曝光部分的透光强度 i 曝光部分的透光强度

第七章 原子发射光谱分析

第七章 原子发射光谱分析
1 、电磁辐射(电磁波,光) :以巨大速度通过空间、不需要 任何物质作为传播媒介的一种能量1Βιβλιοθήκη 仪器分析-原子发射光谱分析
2、电磁辐射的性质:具有波、粒二象性
(1)波动性
(2)粒子性

c

E h h
c

c:光速;:波长;ν:频率;E :能量; h:普朗克常数 (6.6262×10-34 J ·s) 3、电磁波谱:电磁辐射按波长的顺序排列
3.光谱法与非光谱法的区别:


光谱法:内部能级发生变化 原子吸收/发射光谱法:原子外层电子能级跃迁 分子吸收/发射光谱法:分子外层电子能级跃迁 非光谱法:内部能级不发生变化 仅测定电磁辐射性质改变
6
仪器分析-原子发射光谱分析
§ 7-2 原子发射光谱分析的基本原理
一、定义 根据待测物质的气态原子或离子受激发后所发射的
31
仪器分析-原子发射光谱分析
三、摄谱法的观测设备
1、光谱投影仪(映谱仪)——放大投影谱片 光谱定性分析,一般放大倍数为20倍 2、测微光度计(黑度计)——测量感光板上所记录的谱线的 黑度,用于光谱定量分析
(1)感光板
玻璃板为支持体,涂抹感光乳剂 (AgBr+明胶+增感剂)。
激发态
基态

(3)散射:丁铎尔散射、拉曼散射 (4)折射和反射 (5)干涉和衍射 根据特征光谱的波长可进行定 性分析;根据光谱峰的强弱与 物质含量的关系进行定量分析。
4
仪器分析-原子发射光谱分析
三、光学分析法分类
1、光谱法:
光谱法与非光谱法
利用物质与电磁辐射作用时,物质内部发生量子化能级跃迁而 产生的吸收、发射或散射辐射等电磁辐射的强度随波长变化的 定性、定量分析方法。

《现代仪器分析教学》3.原子发射光谱分析法

《现代仪器分析教学》3.原子发射光谱分析法
整理课件
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 acb
(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的 辐射,这种现象称为自吸现象整理)课件
3.激发电位:原子中的电子从基态跃迁至激发态所需的 能量称为激发电位。
整理课件
4、原子发射光谱的产生:气态原子或离子的核外层电 子当获取足够的能量后,就会从基态跃迁到各种激发 态,处于各种激发态不稳定的电子(寿命<10-8s)迅速回 到低能态时,就要释放出能量,若以电磁辐射的形式
释放能量,即得到原子发射光谱。
(quantitative spectrometric analysis)
1.光谱半定量分析
与目视比色法相似;测量试样中元素的大致浓度范 围;
谱线强度比较法:将被测元素配制成质量分数分别 为1%,0.1%,0.01%,0.001%四个标准。将配好的标样 与试样同时摄谱,并控制相同条件。在摄得的谱线 上查出试样中被测元素的灵敏线,根据被测元素的 灵敏线的黑度和标准试样中该谱线的黑度,用目视 进行比较。
2)光栅摄谱仪
光栅摄谱仪采用衍射光栅代替棱镜作为色散元件。 特点:适用波长范围广,色散和分辨能力大
整理课件
3.4 发射光谱分析的应用
3.4.1 光谱定性分析
1、定性依据:元素不同→电子结构不同→光谱不同 →特征光谱 2、定性分析基本概念 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:浓度逐渐减小,谱线强度减小,最后消失的 谱线;

仪器分析实验-原子发射与原子吸收光谱法

仪器分析实验-原子发射与原子吸收光谱法
图 155-1 燃烧器高度变化
火焰的燃助比变化也会导致测量灵敏度的变化。同样,变化的大小也因火焰种类和元素的 性质而定。即使是相同种类的火焰,燃助比不同,也会引起最佳测量高度的改变,从而使测量 灵敏度发生变化。从图 155-2 可看出燃烧器高度与燃助比两个条件的相互依赖关系。
当仪器的光学及电学部分处于稳定的工作状态时,就可根据操作规程对分析条件进行选
五、数据处理
1、定性分析 根据试样谱板与“谱线图”对比的结果,指出试样中某元素出现的 2~3 条 灵敏线及其黑度,以确定大量元素、中量元素、微量元素、痕量元素等。
2、 定量分析 比较试样和标准中同一条灵敏线的黑度,以确定黑度~1%,~0.1%,~0.01%, ~0.001%,若在 0.1%和 0.01%之间,并接近 0.01%时,则可用 0.1%~0.01%表示,以此表示被 测元素的半定量分析结果。
为了便于识别谱线波长位置,通常用铁光谱作为波长标尺,将铁棒或氧化铁粉末与试样并 列摄谱,把摄得的谱板置于映谱仪上,放大 20 倍与“谱线图”进行比较,如果某些元素的灵 敏线出现则证明试样中存在这些元素。
在一定的条件下,元素的谱线强度随着其含量增高而增大,利用这一特性可对各种元素进 行定量分析。为了确定其大致含量,可将试样与半定量标样在同一块感光板上摄谱,然后在映 谱仪上用目视法,对被测元素的黑度进行比较,借助所出现最低级别谱线的强度级数估计各元 素在试样中的大致含量,即光谱半定量分析法。表 154-1 列出了所出现最低级别谱线的强度级 数与含量的对应关系。
4
三、仪器和试剂
仪器:AA300 型原子吸收分光光度计(美国 PE 公司);10mL 比色管:6 支;25mL 比色 管:1 支;100mL 容量瓶:1 个;5mL 分度吸量管:2 支

仪器分析第三章发射光谱

仪器分析第三章发射光谱
试样蒸发、激发产生辐射→色散分光形成 光谱→检测、记录光谱→根据光谱进行定性 或定量分析
发射光谱的分析基础:
定性分析:特征谱线的波长 定量分析:特征谱线的强度(黑度),主要的
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二、原子发射光谱的分析仪器
光源 分光系统 检测器 信号显示系统
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光源
作用:提供稳定,重现性好的能量,使试样中的被 测元素蒸发、解离、原子化和激发,产生电子跃迁, 发生光辐射
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4、原子发射光谱图
元素标准光谱图
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21
5、谱线的自吸和自蚀
自吸和自蚀
影响自吸和自蚀的因素 谱线的固有强度 弧层厚度 溶液浓度
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自吸和自蚀
发射光谱是通过物质的蒸发、激发、 迁移和射出弧层而得到的。在一般光 源中,是在弧焰中产生的,弧焰具有 一定的厚度,如下图:
a b
23
a
自吸和自蚀
发射光谱的分析过程 发射线的波长 发射谱线的强度 原子发射光谱图 谱线的自吸和自蚀
3
1、发射光谱的分析过程
激发态原子
外 层 电 子 跃 迁
基态原子
光电法 摄谱法
原子化
热或电
光电倍增管 感光板
气态分子
气 化
样品分子
4
原子发射光谱示意图
5
一般情况下,原子处于基态, 在激发光源作用下,原子获得能 量,外层电子从基态跃迁到较高 能态变为激发态 ,约经10-8 s,外 层电子就从高能级向较低能级或 基态跃迁,多余的能量的发射可 得到一条光谱线。
第三章 原子发射光谱法
Atomic Emission Spectrometry,AES
1
特点: 优点——灵敏度高、简便快速、可靠性高、

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

仪器分析原子发射光谱

仪器分析原子发射光谱
对原子化器旳基本要求:必须具有足够高旳原子化效率; 必须具有良好旳稳定性和重现性;操作简便及低旳干扰水平等。
一、 火焰原子化器
预混合型原子化器 由雾化器、雾化室和燃 烧器三部分构成。
(1)雾化器 又称喷雾器,其作用是吸入试样溶液并将其 雾化,使之形成直径为微米级旳气溶胶。目前应用最广旳是气 动同心型喷雾器,如图所示。
19世纪,1929年瑞典农学家 Lwndegardh 用空气乙炔火焰,气动喷雾摄谱法进行火焰光度分析。
1955年 由澳大利亚物理学家 Walsh 和 荷兰科 学家 Alkemade 发明了原子吸收光谱分析技术, 并用于化学物质旳定量分析。
1976以来,因为微电子技术旳发展使原子吸收技 术旳应用不断进步,衍生出了石墨炉原子化技术、 塞曼效应背景校正等先进技术,尤其在临床检验、 环境保护、生物化学等方面应用广泛。
• 程序升温方式
• 通常在100~1800℃内进行灰化,以除去基体或其 先通小 它干扰元素;
电流
进行试 • 温度可根据需要选定,最高可达3000℃。
样原子 化
• 测定后,在下一个试样进样前,将石墨管加高温空烧一段时
高温除 残
间,以便将前一试样所遗留的待测元素挥发掉,以减小或除 去上一试样对下一试样所产生的记忆效应。
2、 劳伦茨变宽
被测元素原子与其他元素旳原子(异种粒子)相互碰撞引 起旳谱线变宽。劳伦茨变宽随原子区内原子蒸气压力增大和温 度升高而增大。在一种大气压下,在常用火焰温度下,大多数 元素共振线旳劳伦茨变宽ΔνL与多普勒变宽具有相同旳数量级。
8.2.3 积分吸收和峰值吸收
一条原子吸收线是由若干极为精细旳、频率相差甚小旳 光波所构成(左下图)。若按吸收定律求得各相应旳吸收系 数,则可绘制出相应旳吸收曲线(右下图)。

仪器分析教案第四章原子发射光谱1

仪器分析教案第四章原子发射光谱1

21:01:57
(4)投影系统:感光板或光电倍增管。
作用:使经过色散后不同波长的单色平行光束聚焦 在感光板上,形成按波长顺序排列的狭缝像——光 谱,或变成电信号进行记录。
21:01:57
三、检测器 按接受光辐射的方式分类,常用的检测方法有: 目视法、摄谱法和光电法 A.目视法→看谱仪;可见光谱区,钢铁及冶金现 场分析。 B.摄谱法 →摄谱仪;感光板作检测器。
The rationale of Atomic emission spectrum
三、原子发射光谱分析的 一般步骤
The process of Atomic emission spectrum analysis
21:01:57
第一节
原子发射光谱的基本原理
激发态
1.原子发射光谱
定义:原子发射光谱分
析(AES)是根据原子所发射
体炬管、雾化器三部分组成。
21:01:57
高频磁场→感应线圈产生电火花触发少 量气体产生电离→带电粒子在高频交变电场 的作用下高速运动→碰撞气体原子→迅速、 大量电离→产生一股垂直于管轴方向的环形 涡电流→形成几百安的感应电流→瞬间就将 气体加热到近10000K的高温→在管口形成一 个火炬状的稳定的等离子体→试样由焰炬内 管喷射到等离子体内进行蒸发、原子化和激 发。
21:01:57
Ⅰ主要部件:四部分组成
(1)照明系统:由透镜组成。一个或三个。
作用:使光源发射的辐射均匀地照明人射狭缝,使 感光板所得的谱线每部分都很均匀。
(2)准光系统:包括入射狭缝和准直镜。 作用:把入射光变成平行光束照射到棱镜上。 (3)色散系统:由一个或多个棱镜或光栅组成。 作用:使通过的复合光,成为按一定波长顺序排列 的单色平行光束。

仪器分析原子发射光谱法

仪器分析原子发射光谱法

△E = E2-E1 = hυ= hc/λ Na (1s)2 (2s)2 (2p)6 (3s)1, 3p1、3d1、4s1、4p1、4d1、4f1、 ……
每一条发射谱线的波长取决于跃迁前后两个能级(E2, E1)的差。由于各种元素的原子具有不同的核外电子结构, 根据光谱选律,特定元素的原子可产生一系列不同波长的特 征光谱(组)。原子的能级是量子化的,原子光谱是线状光 谱。通过光谱的辨认和谱线强度的测量可进行元素的定性、 定量分析,这就是原子发射光谱法(AES)。
原子光谱是原子外层电子在不同能级间跃迁的结果。在量 子力学中,电子的运动状态可用四个量子数, 即主量子数n、 角量子数l、磁量子数ml和自旋量子数ms来描述。
主量子数n表示核外电子离核的远近,n值越大,电子的能 量越高,电子离核越远。n值取为1,2,3,…任意正整数。
角量子数l 表示电子在空间不同角度出现的几率,即电子云 的形状,也代表电子绕核运动的角动量。 l 取小于n的整数, 0,1,2,…,n-1。相对应的符号是什么?
在n、L、S、J四个量子数中,n、L、S 确定后,原子 的能级也就基本确定了,所以根据n、L、S 三个量子数 就可以得出描述原子能级的光谱项:
n2S+1L
式中2S+1叫做谱项的多重性。在L≥S 时,2S+1就是内 量子数J可取值的数目,也就是同一光谱项中包含的J 值相同、能量相近的能量状态数。习惯上将多重性为1、 2、3的光谱项分别称作单重态、双重态和三重态。把J 值不同的光谱项称为光谱支项。用下式表示:
1、光源 将试样中的元素转变为原子(或离子) 的过程称为原子化。原子化、激发和发射是在 光源中进行的。
原子发射光谱分析使用的仪器设备主要包括 激发光源和光谱仪两个部分。
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特点
(1)电弧温度高(6000-8000 K) 激发能力强
(2)电极头温度稍低
蒸发能力稍低
(3)电弧稳定性好,使分析重现性好 适用于定量分析
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2.高压火花
(high voltage spark)
(1)交流电压经变压器T后,产生10~25 kV的 高压,然后通过扼流圈D向电容器C充电,达到G的 击穿电压时,通过电感L向G放电,产生振荡性的火 花放电;
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例如,激光微探针
(二)激发光源
电光源
补充相关知识
在电光源中,两个电极之间是空气(或其它 气体)。放电是在有气体的电极之间发生。 由于在常压下,空气几乎没有电子或离子, 不能导电,所以要借助于外界的力量,才能使气 体产生离子变成导体。
使气体电离的方法有:
紫外线照射、电子轰击、电子或离子对中性原子 碰撞以及金属灼热时发射电子等。 当气体电离后,还需在电极间加以足够的电 压,才能维持放电。
(2)转动续断器M, 2, 3为钨电极,每转动 180度,对接一次,转 动频率(50转/s),接通 100次/s,保证每半周 电流最大值瞬间放电 一次;
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特点
(1)放电瞬间能量很大,温度高达10000K以上 激发能力强 (2)放电间隔长,使得电极头温度低(约1500k) 蒸发能力稍低,适于低熔点金属与合金的分析 (3)稳定性好,重现性好 适用定量分析
光源的作用:为试样的气化、解
离、原子化和激发提供能量
(一) 激发方式
(1)热激发 当物质处于高温状态时,就会变成 一种等离子状态,在这种状态下,气态的分子、 原子、离子及电子等粒子,因高温而产生快速的 热运动,碰撞中进行能量交换。 (2)电激发 带电粒子在电场作用下,受到吸引力 而加速,运动过程中与原子发生碰撞而将其动能传 给原子。 (3)光激发
缺点:
(1)灵敏度较差,但可做较高含量的分析; (2)噪音较大;
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3.电感耦合等离子体光源
ICP ,Inductively Coupled Plasma
“等离子体”概念
等离子态是物质存在的第四种形态。导电
气体,电子可自由运动,总体呈电中性。 含一定重量的带电粒子,动力学行为受电 磁力支配,电子和正离子浓度处于平衡状 态的气体称等离子体。
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(2)低压交流电弧
(low voltage alternating current arc) 工作电压:110~220 V 采用高频引燃装置点燃电弧,在每一交流半周时 引燃一次,保持电弧不灭; 注意:交流电的脉冲性
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工作原理
(1)接通电源,由变压器B1升压至2.5~3 kV, 电容器C1充电;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10 kV, 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,在下半周高频再次点燃,重复进行;
使电极间击穿而发生自持放电的最小电压称 为“击穿电压”。
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要使空气中通过电流,必须要有很高的电压, 在1 atm 压力下,若使1 mm的间隙中发生放电,必 须具有3300 V的电压。 如果电极间采用低压(220 V)供电,为了 使电极间持续地放电,必须采用其它方法使电极 间的气体电离。通常使用一个小功率的高频振荡 放电器使气体电离,称为“引燃”。 注意:气体中通过电流时,电极间的电压和电流 的关系不遵循欧姆定律。
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通常,当电极间的电压增大,电流也随之增 大,当电极间的电压增大到某一定值时,电流突 然增大到差不多只受外电路中电阻的限制,即电 极间的电阻突然变得很小,这种现象称为击穿。 在电极间的气体被击穿后,即使没有外界电 离作用,仍然继续保持电离,使放电持续,这种 放电称为自持放电。 光谱分析用的电光源(电弧和点火花),都 属于自持放电类型。
电极
电极材料:采用光谱纯的碳或石墨,特殊情况采用 铜电极; 电极:直径约6mm,长3~4 cm; 试样槽:直径约3~4 mm,
深3~6 mm;
试样量:10 ~20 mg ; 放电时,碳+氮产生氰 (CN), 氰分子在358.4~ 421.6 nm产生 带状光谱,干扰其他元素出现 在该区域的光谱线,需要该区 域时,可采用铜电极,但灵敏 度低。
第四节
原子发射光谱仪
atom emission spectrometer
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一.仪器类型
types of AES
原子发射光谱分析仪器的类型有多种,如: 火焰发射光谱、微波等离子体光谱仪、电感耦 合等离子体光谱仪等
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
AES仪的组成
激发光源
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分光系统
检测系统
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二.光源
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发射光谱的产生
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(产生阳极斑),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,使原子跃迁到激发态,返 回基态时发射出该原子的光谱。 电极头温度:3800 K 弧焰温度:4000~7000 K ,可使约70多种元素激发; 特点:绝对灵敏度高,背景小,适合定性分析; 缺点: 弧光不稳,再现性差;不适合定量分析。
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电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)
电感偶合等离子体光源基本构造
ICP仪器采用 高频电流(10 千Hz)产生高 频磁场从而诱 导产生感应电 流 包括:高频发 生器、等离子 炬管、雾化器 (气动雾化、 超声波雾化)
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1.电弧
(1)直流电弧 (direct current arc) 电压150 ~380 V,电流5~30 A; 两支石墨电极,试样放置在下电极的凹槽内; 使分析间隙的两电极接触或用导体接触两电极,通 电,电极尖端被烧热(阳极斑),点燃电弧,再使 电极相距4 ~ 6 mm;
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