光谱部分复习提纲

原子发射光谱仪(AES)

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。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。

原子发射光谱的产生：

原子的外层电子由高能级向低能级跃迁，能量以电磁辐射的形式发射出去，这样就得到发射光谱、原子发射光谱是线状光谱。一般情况下，原子处于基态，通过电致激发，热致激发或光致激发等激发光源作用下，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。

共振线：

共振线是原子由激发态跃迁至基态而产生的。由于这种迁移及激发所需要的能量最低，所以基态原子对共振线的吸收也最严重。当元素浓度很大时，共振线呈现自蚀现象。自吸现象严重的谱线，往往具有一定的宽度，这是由于同类原子的互相碰撞而引起的，称为共振变宽。由于自吸现象严重影响谱线强度，所以在光谱定量分析中是一个必须注意的问题。

原子发射光谱法仪器分为三部分：光源、分光仪和检测器。

1. 光源

光源具有使试样蒸发,解离,原子化,激发,跃迁产生光辐射的作用.光源对光谱分析的检出限,精密度和准确度都有很大的影响.目前常用的光源有直流电弧,交流电弧,电火花及电感耦合高频等离子体(ICP)。

2. 分光仪

3. 常用的检测方法有：目视法、摄谱法和光电法。

定量分析方法：(1)校准曲线法，(2)标准加入法，(3)内标法。

原子吸收光谱仪

基本原理：仪器从光源辐射出具有待测元素特征谱线的光，通过试样蒸气时被蒸气中待测元素基态原子所吸收，由辐射特征谱线光被减弱的程度来测定试样中待测元素的含量。

用途：

原子吸收光谱仪可测定多种元素，火焰原子吸收光谱法可测到10-9g/mL数量级，石墨炉原子吸收法可测到10-13g/mL数量级。其氢化物发生器可对8种挥发性元素汞、砷、铅、硒、锡、碲、锑、锗等进行微痕量测定。

因原子吸收光谱仪的灵敏、准确、简便等特点，现已广泛用于冶金、地质、采矿、石油、轻工、农业、医药、卫生、食品及环境监测等方面的常量及微痕量元素分析。

原子吸收光谱仪－基本知识

Ⅰ、基本知识

1.方法原理

原子吸收是指呈气态的原子对由同类原子辐射出的特征谱线所具有的吸收现象。

当辐射投射到原子蒸气上时，如果辐射波长相应的能量等于原子由基态跃迁到激发态所需要的能量时，则会引起原子对辐射的吸收，产生吸收光谱。基态原子吸收了能量，最外层的电子产生跃迁，从低能态跃迁到激发态。

2.原子吸收光谱仪的组成

原子吸收光谱仪是由光源、原子化系统、分光系统和检测系统组成。

A 光源

作为光源要求发射的待测元素的锐线光谱有足够的强度、背景小、稳定性

一般采用：空心阴极灯无极放电灯

B 原子化器（atomizer）

可分为预混合型火焰原子化器（premixed flame atomizer）,石墨炉原子化器(graphite furnace atomizer),石英炉原子化器(quartz furnace atomizer)，阴极溅射原子化器(cathode sputtering atomizer)。

a 火焰原子化器：由喷雾器、预混合室、燃烧器三部分组成

特点：操作简便、重现性好

b 石墨炉原子化器：是一类将试样放置在石墨管壁、石墨平台、碳棒盛样小孔或石墨坩埚内用电加热至高温实现原子化的系统。其中管式石墨炉是最常用的原子化器。

原子化程序分为干燥、灰化、原子化、高温净化

原子化效率高：在可调的高温下试样利用率达100%

灵敏度高：其检测限达10-6~10-14

试样用量少：适合难熔元素的测定

c.石英炉原子化系统是将气态分析物引入石英炉内在较低温度下实现原子化的

一种方法，又称低温原子化法。它主要是与蒸气发生法配合使用（氢化物发生，汞蒸气发生和挥发性化合物发生）。

d.阴极溅射原子化器是利用辉光放电产生的正离子轰击阴极表面，从固体表面直接将被测定元素转化为原子蒸气。

C 分光系统（单色器）

由凹面反射镜、狭缝或色散元件组成

色散元件为棱镜或衍射光栅

单色器的性能是指色散率、分辨率和集光本领

D 检测系统率

由检测器（光电倍增管）、放大器、对数转换器和电脑组成

3.最佳条件的选择

A 吸收波长的选择

B 原子化工作条件的选择

a 空心阴极灯工作条件的选择（包括预热时间、工作电流）

b 火焰燃烧器操作条件的选择（试液提升量、火焰类型、燃烧器的高度）

c 石墨炉最佳操作条件的选择（惰性气体、最佳原子化温度）

C 光谱通带的选择

D 检测器光电倍增管工作条件的选择

4.干扰及消除方法

干扰分为：化学干扰、物理干扰、电离干扰、光谱干扰、背景干扰

化学干扰消除办法：改变火焰温度、加入释放剂、加入保护络合剂、加入缓冲剂背景干扰的消除办法：双波长法、氘灯校正法、自吸收法、塞曼效应法

原子荧光光谱分析

利用原子荧光谱线的波长和强度进行物质的定性与定量分析的方法。原子蒸气吸收特征波长的辐射之后，原子激发到高能级，激发态原子接着以辐射方式去活化，由高能级跃迁到较低能级的过程中所发射的光称为原子荧光。当激发光源停止照射之后，发射荧光的过程随即停止。

原子荧光可分为3类：即共振荧光、非共振荧光和敏化荧光，其中以共振原子荧光最强，在分析中应用最广。共振荧光是所发射的荧光和吸收的辐射波长相同。只有当基态是单一态，不存在中间能级，才能产生共振荧光。非共振荧光是激发态原子发射的荧光波长和吸收的辐射波长不相同。非共振荧光又可分为直跃线荧光、阶跃线荧光和反斯托克斯荧光。直跃线荧光是激发态原子由高能级跃迁到高于基态的亚稳能级所产生的荧光。阶跃线荧光是激发态原子先以非辐射方式去活化损失部分能量，回到较低的激发态，再以辐射方式去活化跃迁到基态所发射的荧光。直跃线和阶跃线荧光的波长都是比吸收辐射的波长要长。反斯托克斯荧光的特点是荧光波长比吸收光辐射的波长要短。敏化原子荧光是激发态原子通过碰撞将激发能转移给另一个原子使其激发，后者再以辐射方式去活化而发射的荧光。