发射光谱法研究无极灯等离子体参数分布
低温等离子体发射光谱学研究共3篇
低温等离子体发射光谱学研究共3篇低温等离子体发射光谱学研究1低温等离子体发射光谱学研究随着科技的进步和应用领域的不断扩大，对等离子体的研究和应用也日益重要。
目前，低温等离子体在新材料制备、污染治理、医疗治疗等方面得到了广泛应用。
研究低温等离子体的电子结构和性质对于深入了解等离子体的生成机制以及掌握其控制方法具有至关重要的作用。
而低温等离子体的发射光谱学就是研究其电子结构和性质的重要手段之一。
所谓低温等离子体，是指温度在室温下或不超过室温的等离子体，由于其电子温度远高于离子和中性粒子的温度，所以其等离子体内部分子结构可以被剥离或重新组合，就像分子的打乱与重组。
低温等离子体通常采用电场、热凝、激光等方法激发原子或分子，使得其电子被激发到激发态，然后返回基态时发射出电磁波（光）信号，这就是低温等离子体的发射光谱。
低温等离子体发射光谱学的重点是研究这些发射光谱信号与等离子体内部能级结构之间的关系。
其具体操作方式是将低温等离子体置于强光源下照射，使得等离子体内部电子被激发到激发态，然后返回基态时发射光谱信号以及各种谱线，之后通过光谱仪将这些发射光谱信号测量、分离和分析。
通过对数据的分析，我们可以根据发射光强、发射波长、发射谱线的数量及宽度等数据，得出有关等离子体内部电子结构、电子温度、离子浓度、分子结构等多方面信息的结论。
低温等离子体发射光谱学的研究不仅有助于我们深入了解等离子体的性质和性质变化，还可以为等离子体应用提供有效的技术支持。
例如，在新材料制备方面，可以通过控制低温等离子体内部电子结构和电子温度，来合成具有特定性能和特性的纳米材料和金属材料。
在污染治理方面，可以利用低温等离子体的氧化剂特性来处理工业废气和水，达到净化环境的目的。
在医疗治疗方面，可以利用低温等离子体的杀菌效果，开发出新型的医疗设备和治疗方法，用于治疗感染性疾病等。
总之，低温等离子体发射光谱学的研究不仅有助于我们深入了解等离子体的生成机制和性质，还可以为等离子体应用提供有效的技术支持。
学士学位论文—-无极灯光效测量方法的实验研究测控技术与仪器本科
本科毕业设计(论文) 题目：无极灯光效测量方法的实验研究院（系）：光电工程学院专业：测控技术与仪器班级：110102学生：xx学号：xx指导教师：xx2015年6月本科毕业设计(论文) 题目：无极灯光效测量方法的实验研究院（系）：光电工程学院专业：测控技术与仪器班级：110102学生：xx学号：xx指导教师：xx2015年6月xx工业大学毕业设计（论文）任务书院（系）光电学院专业测控技术与仪器班级xx 姓名xx 学号1xxxx1.毕业设计（论文）题目：无极灯光效测量方法的实验研究2.题目背景和意义：工程应用能力是在今后工作中最重要的工作能力之一。
本课题结合实际工程应用，通过一系列的实践训练内容涉及机械、电子、光学及单片机等多项基础知识，获得基本的工程应用能力训练。
光效指标是无极灯最基本的参数。
随着对绿色、环保产品的要求不断提高，无极灯光效指标变得非常重要，本课题采取无极灯照度测量方法，间接获得无极灯的光通量值，并由此换算得出光效指标。
3.设计(论文)的主要内容（理工科含技术指标）：掌握无极灯基本工作原理，掌握无极灯光效测量方法。
了解影响无极灯光效指标的相关工艺；在此基础上设计无极灯光效测量装置，完成相关的特性测量。
4.设计的基本要求及进度安排（含起始时间、设计地点）：第1-3周：查阅资料，完成开题报告及开题答辩工作第4-6周：探测器的选型第7-10周：放大器的设计及无极灯光效测量方法第11-14周：无极灯单片机方面的设计第15-16周：完成毕业论文及最终答辩5.毕业设计（论文）的工作量要求①实验（时数）*或实习（天数）：②图纸（幅面和张数）*：③其他要求：指导教师签名：年月日学生签名：年月日系（教研室）主任审批：年月日无极灯光效测量方法的实验研究摘要光效作为衡量无极灯节能性能的关键参数，反映了无极灯将电能转化为光能的效率高低，在绿色照明、工业生产与合同能源管理方面都有重要的意义。
因此无极灯光效的测量显得尤为重要。
发射光谱法研究无极灯等离子体参数分布
发射光谱法研究无极灯等离子体参数分布本文以发射光谱法研究无极灯等离子体参数分布为切入点，旨在探索等离子体参数分布的变化规律，为未来在相关应用领域提供参考。
等离子体参数分布是物质发射光谱学研究中一个重要内容，研究人员通过发射光谱分析可以加深对等离子体结构、动力学及能量谱的理解，探索等离子体的特性以及参数的变化规律。
发射光谱是等离子体发射能量的一种定量表征，可以用来测量等离子体中的激发能级、分子态等参数，从而深入了解等离子体的结构和动力学特性。
无极灯作为一种典型的等离子体照明装置，已经广泛应用于日常生活、实验室研究及工业生产等领域。
它的工作原理主要是通过一支具有一定径向角的棱镜玻璃管，将灯丝（钨丝或钽丝）的等离子体腔放入一个高真空的玻璃管。
在高真空的环境中，等离子体受到耦合场、电场及重力场的作用，形成了一个均匀的等离子体体系，并形成一个稳定的等离子体放电效应。
为了更好地理解无极灯等离子体参数分布，我们采用发射光谱法研究等离子体参数分布。
发射光谱主要通过探测等离子体内部能级转换过程中电磁辐射产生的强度，来测量等离子体内部激发能级、分子态等参数，并进一步在发射光谱分析中应用。
首先，采用发射光谱仪测量无极灯等离子体的发射光谱，并分析其特征，从而得出不同腔压力下无极灯等离子体发射光谱的特征参数。
其次，针对不同腔压力下的等离子体参数，采用相关的计算机模拟技术，重点研究等离子体参数分布和变化规律，并进一步确定无极灯等离子体参数分布的变化趋势。
同时，在研究过程中，也可以采用原子动力学模型对等离子体参数分布进行模拟和分析，通过原子能量谱的计算，可以更好地掌握等离子体的特性，以及等离子体参数随腔压力变化的规律。
本研究结果表明，采用发射光谱法研究无极灯等离子体参数分布可以有效地解决在现实中环境复杂，信号干扰、测量精度低等问题，同时也可以有效地提高测量精度，从而得出更准确有效的等离子体参数分布。
在无极灯等离子体照明领域，可以基于发射光谱法研究的结果，更好地掌握无极灯的放电特性，从而更准确地控制其发光状态，从而提高照明效果。
微波等离子体发射光谱法
微波等离子体发射光谱法
微波等离子体发射光谱法（Microwave Induced Plasma Emission Spectroscopy，MIPES）是一种用于分析元素和化合物的光谱分析技术。
它利用微波能量将气体转变为等离子体，并通过激发和发射原子或离子的特征光谱线来确定样品中的元素成分。
MIPES的工作原理是在一个由微波能量产生的高温等离子体中进行光谱分析。
首先，气体样品被引入到一个微波感应器中，然后通过加热和电离过程将其转变为等离子体。
这个等离子体具有高温和高能量状态，使得其中的原子和离子能够被激发到激发态。
当原子或离子回到基态时，它们会通过发射特定波长的光子来释放能量。
通过收集并分析样品发射出的光谱线，可以确定样品中存在的元素以及其含量。
每个元素都有独特的光谱特征，即其特定的发射频率和强度。
通过与标准样品进行比较，可以准确地确定未知样品中元素的存在和浓度。
MIPES具有许多优点，包括高分析速度、无需昂贵的试剂和设备、对样品准备要求低以及对不同类型的样品具有广泛的适用性。
它在环境监测、食品安全、药物分析等领域得到广泛应用。
总之，微波等离子体发射光谱法是一种快速、灵敏和可靠的光谱分析
技术，可以用于确定样品中元素和化合物的成分。
电感耦合等离子体原子发射光谱
电感耦合等离子体原子发射光谱
无极离子发射技术（ICP-EAS）是一种用于对类似蛋白质的测量的离子发射技术。
它通过发射无极离子，用于惰性原子发射原子发射光谱（IEA）的测量。
1、有效离子发射原理
无极离子发射技术的基本原理是利用电离产生的中性原子，然后用电感耦合等离子体（ICP）来产生原子发射电弧（AEA）。
ICP-EAS以高质量的原子发射电弧密度来产生原子发射束由一种包含有效离子的原子，因此它可以得到表征高纯度小分子的原子发射光谱图。
2、原子发射光谱分析
原子发射光谱分析包括放电原子的数量，强度，发射指数，波长和火焰温度，以及谱线的动态谱分析。
原子发射光谱分析可以用来对样品中不同元素进行分析。
3、原子发射光谱与分析
原子发射光谱（AEA）可以用来测量类似蛋白质的原子强大的分子，例如月牙蛋白，以及其他可以用于制药，食物和药品检测等应用。
原子发射光谱可以用来准确检测复杂的物质，包括添加剂，污染物和溶剂废物等。
除此之外，原子发射光谱也能够应用在科学研究领域，如化学反应，纳米材料和细胞标记等。
4、应用领域
电感耦合等离子体原子发射光谱广泛用于诸如植物学，动物学，检测，食品，药品分析检测，环境，半导体材料，化学工程和生物学等各个
领域的分析分离技术。
它可以应用于各种纳米微米结构的分析，包括
纳米孔，复合材料等。
5、优点
电感耦合等离子体原子发射光谱的优点是分析能力范围广，能同时测
量大量不同的原子，可以得到高质量的谱图。
另外，它还可以用于低
浓度样品的快速分析，同时由于其灵敏度高，可以用于分离分析小分
子物质。
04 等离子体原子发射光谱
饮用水中金属元素的分析 by Axial Vista
元素
Ag As Ba Cd Co Cr Cu Mn Ni Pb Sb Tl V Zn
波长
nm 328.068 188.979 233.527 226.502 228.616 205.552 324.754 260.569 231.604 220.353 206.833 190.790 292.464 206.200
元素
波长 nm
测定值 mg/L
标准值* mg/L 35 9 2.5 6
Ca Mg K Na
318.128 36.5 279.079 9.6
766.490 2.1 589.592 6.7
24
土壤中的主量和痕量元素分析
by Axial Vista after 1:10 dilution
Element λ nm As 188.979 Ba 233.527 Cd 214.438 Co 228.616 Cu 324.754 Ni 231.604 Sb 206.833 Zn 206.200 Fe 260.709 Al 257.510 K 766.490 Na 589.592
27
分析结果 Fish Reference Materials
缺点：无法检测非金属元素：O、S、N、X(处于远紫外)；
P、Se、Te-----难激发，常以原子荧光法测定） 4.应用:地质、钢铁、机械、石化、环境分析污染物
20
• 水和土壤样品的分析、生物,医药,食品
• 典型样品:饮用水、地下水、地表水、废水
• 备注:固体样品必须进行前处理(液化
U.S. Environmental Protection Agency EPA 200.7 和 EPA 200.15 分析30 元素
等离子发射光谱
等离子发射光谱引言等离子发射光谱是一种用于分析材料成分和确定元素含量的重要分析技术。
该技术基于等离子态的原子或离子在激发态下放出的光谱信号。
等离子发射光谱已经被广泛应用于材料科学、地球化学、环境监测、冶金学等领域。
本文将介绍等离子发射光谱的基本原理、仪器设备以及应用场景。
基本原理等离子态等离子态是指原子或分子失去或获得一个或多个电子后形成的带电粒子。
等离子态可以分为电子束，阳极火花和感应耦合等离子体等不同形式。
激发态当原子或离子吸收能量后，它们的电子将跃迁到更高的能级，形成激发态。
激发态是不稳定的，电子倾向于返回基态，并放出能量，通常以光子的形式释放。
光谱信号当激发态的原子或离子返回基态时，放出的光子具有特定的波长，并形成光谱信号。
等离子发射光谱的分析基于这些特定的波长，通过测量光谱信号来分析材料的成分。
仪器设备等离子发射光谱需要使用特定的仪器设备来进行分析。
以下是常用的等离子发射光谱仪器设备：电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）ICP-OES 是一种常用的等离子发射光谱仪器。
它使用电感耦合等离子体源产生等离子体，然后通过光谱仪测量光谱信号。
电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）ICP-MS 是一种结合了质谱分析技术的等离子发射光谱仪器。
它使用电感耦合等离子体源产生等离子体，并通过质谱分析仪器测量光谱信号。
针式等离子体发射光谱仪（LIBS）LIBS 是一种便携式的等离子体发射光谱仪器。
它使用激光脉冲将样品表面激发成等离子体，并通过光谱仪测量光谱信号。
应用场景等离子发射光谱在许多领域中有广泛的应用。
以下是几个典型的应用场景：材料科学等离子发射光谱可用于分析材料的成分，帮助科学家了解材料的结构和性质。
例如，可以使用等离子发射光谱来分析合金中的元素含量，以确定材料的性能。
地球化学地球化学研究材料和岩石的成分，以了解地球的构成和演化过程。
等离子发射光谱可用于分析地球样品中的元素含量，并提供与地球化学研究相关的信息。
等离子光谱法实验技术PPT(完整版)
Hardware
等离子体的结构示意图
等离子体尾焰
在电感线圈上方 进行观测
正常分析区
Induction Zone
初始发射区 预热区
等离子火焰实物图
2、光学系统和检测器
构成：狭缝、准直镜、棱镜或光栅、会 聚透镜、CCD。
入射 狭缝 准
直 镜
f
棱 镜物
镜
出射 狭缝
焦 面
中阶梯光栅分光系统（实物图）
ICP局限性：
对非金属测定灵敏度低，仪器价格昂贵， 维持费用较高（耗用大量Ar气）。
（8）退出 Vista 软件。 ICP－OES直观的仪器状态 中阶梯光栅分光系统（实物图）
构成：狭缝、准直镜、棱镜或光栅、会聚透镜、CCD。 （1）测定方法：选择测量元素、优化条件参数 （4）自吸效应、基体效应小； （1）检出限低（10-9~10-11g/L）； 构成：狭缝、准直镜、棱镜或光栅、会聚透镜、CCD。 （6）打开排风系统开关。 （1）清洗进样雾化室数分钟。 CCD检测器－ VistaChip 一、原子发射光谱（AES）分析的含义 （3）将仪器前部系统电源开关关闭。 2、如测有机溶剂样品，需接加氧装置。 二、 原子发射光谱分析的用途
等离子光谱法实验技术
一、原子发射光谱（AES）分析的含义
原子由激发态回到基态（或跃迁到较低 能级）时，若此以光的形式放出能量，就 得到了发射光谱。利用物质在被外能激发 后所产生的原子发射光谱来进行分析的方 法。其谱线的波长决定于跃迁时的两个能 级的能量差。
二、 原子发射光谱分析的用途
三、原子发射光谱分析的特点：
四、 原子发射光谱分析仪器
光谱仪或分光光度计一般包括五个基本 单元：光源、单色器、样品容器、检测器和读 出器件。
等离子体电特性对无极灯光效的影响
１）Ａｒ＿Ｈｇ 混 合 气 体 中，激 发 能 为 １１．５ｅＶ 的 ３２Ｐ２ 态 Ａｒ＊ 易与电离能为１０．４ｅＶ 的 Ｈｇ原子发生 Ｐｅｎｎｉｎｇ效应，使 Ｈｌｔａｇｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
２０１２，３８（７）
只可以在实验室点亮。２０世纪８０年代后期，高频电 子元器件功 率 密 度 的 大 大 提 高 ，无 极 灯 所 需 要 的 高 频电源的设计才达到小型、可靠和低廉，才得将无极 灯推向 市 场［５］。目 前 国 内 无 极 灯 研 发 处 于 起 步 阶 段，而且大多从调节镇流器、利用太阳能光伏发电结 合路灯照明方面研究，对发光机理方面研究不多，但 亟待打破西 方 国 家 的 技 术 壁 垒［６］；光 效 仍 需 进 一 步 提高，这是制约国内无极灯最主要的瓶颈。
Ｈｇ（６３Ｐ１）→Ｈｇ（６１Ｓ０）＋ｈν２５３．７； Ｈｇ（６１Ｐ１）→Ｈｇ（６１Ｓ０）＋ｈν１８４．９。 式中，ｈ为 Ｐｌａｎｃｋ常数；ν２５３．７、ν１８４．９分别为２５３．７、１８４． ９ｎｍ 谱线的光子频率。紫外光子（Ｈｇ２５３．７ｎｍ）激 发灯泡壳内壁的稀土３基色荧光粉，将紫外光（不可 见光）转换为可见光，而紫外光子（Ｈｇ１８４．９ｎｍ）对泡 壳内壁的稀土３基色荧光粉具有加快老化作用。因 此，为了提高无极灯的光效，必须使 Ｈｇ原子辐射出 更多 Ｈｇ２５３．７ｎｍ 紫外光子［１３］，同时 Ｈｇ２５３．７ｎｍ 紫 外光子可以作为检测光效的参数［１４］。
０ 引 言
人们普遍认为自然界的物质都是以固态、液态、 气态３种状态存在着。其实物质还有第４态—等离 子体（Ｐｌａｓｍａ），又叫做电浆，即电离了的“气体”，就电 气领域而言等离子体是由电子、各种离子、原子等组 成的［１－４］，其实人们对 等 离 子 体 现 象 并 不 陌 生 ，例 如，
等离子发射光谱实验报告
等离子发射光谱实验报告等离子发射光谱实验报告一实验目的1、理解仪器原理和应用2、了解仪器构成3、了解整个分析过程二实验仪器及其构成本实验所用仪器为：美国Varian ICP-710ES电感耦合等离子发射光谱仪。
等离子体是一种由自由电子、离子、中性原子与分子所组成的在总体上呈中性能导电的气体。
当高频发生器接通电源后，高频电流I通过感应线圈产生交变磁场(绿色)。
开始时，管内为Ar气，不导电，需要用高压电火花触发，使气体电离后，在高频交流电场的作用下，带电粒子高速运动，碰撞，形成“雪崩”式放电，产生等离子体气流。
在垂直于磁场方向将产生感应电流（涡电流，粉色），其电阻很小，电流很大(数百安)，产生高温。
又将气体加热、电离，在管口形成稳定的等离子体焰炬。
ICP 特点：a）温度高，惰性气氛，原子化条件好，有利于难熔化合物的分解和元素激发，有很高的灵敏度和稳定性；b）“趋肤效应”，涡电流在外表面处密度大，使表面温度高，轴心温度低，中心通道进样对等离子的稳定性影响小。
能有效消除自吸现象，线性范围宽（4～5个数量级）c）I CP中电子密度大，碱金属电离造成的影响小d）Ar气体产生的背景干扰小e）无电极放电，无电极污染f）ICP焰炬外型像火焰，但不是化学燃烧火焰，气体放电缺点：对非金属测定的灵敏度低，仪器昂贵，操作费用高仪器组成为：1、样品导入系统a）蠕动泵。
进入雾化器的液体流，由蠕动泵控制。
泵的主要作用是为雾化器提供恒定样品流，并将雾化室中多余废液排出。
除通常进样和排废液通道外，三通道蠕动泵为用户提供一个额外通道，用该通道可在分析过程中导入内标等。
b）雾化器。
雾化器将液态样品转化成细雾状喷入雾化室，较大雾滴被滤出，细雾状样品到达等离子炬。
c）雾化室由雾化器、蠕动泵和载气所产生的雾状样品进到雾化室。
雾化室的功能相当于一个样品过滤器，较小的细雾通过雾化室到达炬管，较大的样品滴被滤除流到废液容器中。
d）炬管。
外层管(等离子气)通Ar气作为冷却气，沿切线方向引入，并螺旋上升，其作用：第一，将等离子体吹离外层石英管的内壁，可保护石英管不被烧毁；第二，是利用离心作用，在炬管中心产生低气压通道，以利于进样；第三，这部分Ar气流同时也参与放电过程。
实验十二 等离子体发射光谱分析实验
实验十二等离子体发射光谱分析实验一、目的要求1.了解等离子体发射光谱仪的基本构造、原理与方法2.了解等离子体发射光谱分析的一般过程和主要操作方法3.掌握等离子体发射光谱分析对样品的要求与制样方法4.掌握等离子体分析光谱仪定量分析与数据处理方法二、基本原理1.等离子体发射光谱分析的基本原理等离子体发射光谱分析是原子发射光谱分析的一种，主要根据试样物质中气态原子被激发后，其外层电子由激发态返回到基态时，辐射跃迁所发射的特征辐射能，来研究物质化学组成的一种方法。
每一种元素被激发时，就产生自己特有的光谱。
其中一条或数条辐射的强度最强，最容易被检出，所以也常称作最灵敏线。
如果试样中有某种元素存在，那么只要在合适的激发条件下，样品就会辐射出这些元素的特征谱线。
一般根据元素灵敏线的出现与否就可以确定试样中是否有某种元素存在，这就是光谱定性分析的基本原理。
在一定条件下，元素的特征谱线强度会随着元素在样品中含量或浓度的增大而增强。
利用这一性质来测定元素的含量便是光谱半定量分析及定量分析的依据。
2.等离子体发射光谱仪的结构及原理等离子体发射光谱分析过程主要分三步，即激发、分光和检测。
⑴激发：利用激发光源使样品蒸发气化，离解或分解为原子状态或者电离成离子状态，原子及离子在光源中激发发光。
⑵分光：利用光谱仪的光学元件将光源发射的光分解为按波长及级数分布的光谱。
⑶检测：利用电光器元件检测光谱，按所测得的光谱波长对试样进行定性分析，或按发射光强度进行定量分析。
等离子体发射光谱仪一般由进样系统、射频发生器、分光系统、气体控制系统与数据处理系统组成。
⑴进样系统进样系统是把液体试样雾化成气溶胶导入ICP光源的装置。
通常由毛细管、泵管、泵夹、蠕动泵、雾化器、雾化室、中心管、炬管、及辅助部件组成。
其中雾化器为同心雾化器，雾化室为旋流雾化室。
等离子体形成过程：①向炬管外管通入等离子体气（也称冷却气）和辅助气，在矩管中建立气体气氛；②向感应线圈接入高频电源（27.12或40.08MHz），此时线圈内有高频电流及由它产生的高频电磁场；③尖端放电是气体局部电离成导体，并进而产生感应电流，感应电流加热气体形成火炬状的ICP炬焰。
《发射光谱法》课件
寻找更加简便、快速的样品处理方法，减少实验前的准备工作。
提高抗干扰能力
通过改进实验条件或采用特殊的干扰消除技术，减少实验过程中的干扰因素。
加强自动化和智能化
通过引入自动化和智能化的技术，提高操作简便性和分析效率。
05
发射光谱法案例分析
案例一：金属元素分析
总结词
利用发射光谱法对金属元素进行分析，具有高精度、高灵敏度的特点。
高灵敏度
发射光谱法能够检测到非常微量的物 质，其检测下限通常很低。
多元素同时检测
在同一实验条件下，可以同时检测多 种元素，提高了分析效率。
谱线特征性强
每种元素都有独特的谱线，方便进行 定性分析。
应用范围广
适用于各种不同类型样品的分析，如 金属、合金、矿石、土壤、水质等。
缺点
仪器成本高
样品制备复杂
发射光谱法的仪器通常比较昂贵，需要较 高的投资。
优点
高精度、高灵敏度、可测定多种元素。
03
发射光谱法实验技术
实验设备与仪器
光源
发射光谱法需要使用光 源，如电弧灯、火花放 电灯等，以产生光谱。
光谱仪
检测器
用于测量光谱的仪器， 包括棱镜光谱仪、光栅
光谱仪等。
用于检测光谱的仪器， 如光电倍增管、CCD等
。
计算机
用于数据处理和显示光 谱。
实验操作流程
历史与发展
历史
发射光谱法最早可追溯到19世纪中叶 ，随着科技的发展，其应用范围不断 扩大，分析精度和灵敏度也不断提高 。
发展
近年来，随着激光技术和计算机技术 的进步，发射光谱法在分析速度、准 确度和自动化程度等方面得到了显著 提升。
应用领域
环境仪器分析：等离子发射光谱的基本原理及其应用
ICP法
Al
396.1
0.1
0.001
Ca
393.3
0.002
0.0005
Co
345.3
0.005
0.004
Ni
341.5
0.005
0.003
Ba
455.4
0.05
0.0001
Cr
425.4
0.005
0.001
Pb
405.7
0.01
0.008
Se
同 济
Ti
大
Zn
学
196.0 334.9 213.8
0.1 0.1 0.002
等离子发射光谱的基本原理 及其应用
ICP-AES — Inductive Coupled Plasma –
Atomic Emissions Spectrometry
ICP-MS — Inductive Coupled Plasma –
Mass Spectrometry
同 济 大 学
2021/4/4
1
选择火焰时，还应考虑火焰自身对光的吸收。根据待测元 素的共振线，选择不同的火焰，可避开干扰。
例：As共振线为193.7nm。采
用空气-乙炔火焰时，火焰产 生吸收，而选氢-空气火焰对 其测定比较适宜。 空气-乙炔火焰：
最常用，可测定30多种元素；
N同2O-乙炔火焰：
济火焰温度高，可测定70多种元 素大。
有毒有害金属化合物 金属元素的性质
环境介质中存在的金属，有些是人体 所必需的常量和微量元素，如铁、锰、 铜、锌等；有些是对人体健康有害的， 如汞、镉、铅、六价铬等。
同 济 大 学
2021/4/4
等离子体发射光谱
等离子体发射光谱ICP-AES分析性能特点电感耦合等离子体（ICP）是由高频电流经感应线圈产生高频电磁场，使工作气体形成等离子体，并呈现火焰状放电（等离子体焰炬），达到10000K的高温，是一个具有良好的蒸发－原子化－激发－电离性能的光谱光源。
而且由于这种等离子体焰炬呈环状结构，有利于从等离子体中心通道进样并维持火焰的稳定；较低的载气流速（低于1L/min）便可穿透ICP，使样品在中心通道停留时间达2～3ms，可完全蒸发、原子化；ICP环状结构的中心通道的高温，高于任何火焰或电弧火花的温度，是原子、离子的最佳激发温度，分析物在中心通道内被间接加热，对ICP放电性质影响小；ICP光源又是一种光薄的光源，自吸现象小，且系无电极放电，无电极沾污。
这些特点使ICP 光源具有优异的分析性能，符合于一个理想分析方法的要求。
一个理想的分析方法，应该是：可以多组分同时测定；测定范围要宽（低含量与高含量成分能同测定）；具有高的灵敏度和好的精确度；可以适用于不同状态的样品的分析；操作要简便与易于掌握。
ICP-AES分析方法便具有这些优异的分析特性：⑴ICP-AES法首先是一种发射光谱分析方法，可以多元素同时测定。
发射光谱分析方法只要将待测原子处于激发状态，便可同时发射出各自特征谱线同时进行测定。
ICP-AES仪器，不论是多道直读还是单道扫描仪器，均可以在同一试样溶液中同时测定大量元素（30～50个，甚至更多）。
已有文献报导的分析元素可达78个[4]，即除He、Ne、Ar、Kr、Xe惰性气体外，自然界存在的所有元素，都已有用ICP-AES 法测定的报告。
当然实际应用上，并非所有元素都能方便地使用ICP-AES法进行测定，仍有些元素用ICP-AES法测定，不如采用其它分析方法更为有效。
尽管如此，ICP-AES法仍是元素分析最为有效的方法。
⑵ICP光源是一种光薄的光源，自吸现象小，所以ICP-AES法校正曲线的线性范围可达5~6个数量级,有的仪器甚至可以达到7～8个数量级，即可以同时测定0.00n%～n0%的含量。
《发射光谱法》PPT课件
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第一节 原子发射光谱法
原子发射光谱法利用了原子光谱的全部信 息特点，其信息品质好、信息量多、适合定性 分析，可同时分析几种甚至几十种元素。
原子发射光谱利用的信息是由激发态的粒子 产生，其发射强度受很多因素影响，因而在定 量分析中的应用效果略差。
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第一节 原子发射光谱法
一、基本原理 二、原子发射光谱仪 三、原子发射光谱的定性
为(2J+1)，
J为内量子数；E0、Ej分别为基态和激发 态原子的能量；
k 是 波 茨 曼 常 数 (1.38*10-16erg·K-1) ； T
为绝对温度。
几种元素在不同温度下激发态与基态的 原子数比值
元素
Cs K Na Ba Ca Fe Ag Cu Mg Zn
共振线 nm
852.11 766.49 589.00 553.56 422.67 371.99 328.07 324.75 285.21 213.86
温度开始升高时，气体中的各种粒子、电子 等运动速度加快，增强了非弹性碰撞，原子被 激发的程度增加，谱线强度增强。超过某一温 度之后，电离度增加，原子谱线强度渐渐降低， 离子谱线强度逐渐增强。
（3）基态原子数N0
谱线强度影响因素
谱线强度和基态原子数N0成正比，N0由元素的 浓度决定，是光谱定量分析的依据。
（2）光电检测法
发射光谱仪
用光电倍增管作为光电转换元件，通过检测 电信号确定谱线强度。
由于样品的蒸发、激发、谱线的反射、自吸 收等过程，瞬间起伏很大；谱线强度随时间起伏 波动。测量得到的瞬时谱线强度不能准确的表示 元素的含量，需要一个积分装置，用积分电容来 求一段时间内的光电流平均值，以此表示浓度的 变化。
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Ｄ Ｉ ０ ３ ６／．ｓｎ １ ０ —５ ３２ １ ）９２ ３—３ Ｏ ：１． ９ ４ ｊｉ ． ０ ００ ９ （０ １ ０—５ ３０ ｓ
引 言
无极灯 由于具有高光 效 、长寿命 、无频 闪等 优点 ，已被 应 用于道 路 照 明、分 析 化 学 、灭 菌 消 毒 及 污 染 控 制 等 领 域 ＿ｊ 】 。关于无极灯 的研 究 ，以往 主要 集 中在 电感 耦合 等 离 。
发 射 光 谱 法 研 究 无 极 灯 等 离 子 体 参 数 分 布
王长全 ，张贵新 ，王新新 ，邵 明松 ，董 晋阳，王赞基
清华大学电机工程与应用电子技术系 ， 京 北 １０ ８ ００ ４
摘
要
使 用 电感 耦 合 放 电 装 置 和 拍 型 明 泡 ，以氩 一 混 合 气 体 作 为 工 作 气 体 ，在 低 气 压 下 点 亮 了 无 极 灯 。 汞
ｎｘＴ Ｐ ０ ，ｌ０ＭＨｚ获得 。电压和电流信 号 由数字示波 ｉ Ｃ Ａ３０ Ｏ ）
器 （ Ｐ ２ ３ Ｔｅｔｏ ｉ） 录 并 存 储 。 电 等 离 子 体 发 出 的 Ｔ Ｓ １ ， ｋｒｎｘ 记 放
成测量误差 ，而且某些 商业设 备或 产 品无 法 采用探 针测 量 ； 吸收光谱 可采用激光器 的方法测 量无极灯等 离子体参数 ， 但 是需要较复杂 的光路控 制设备 且测 量的等离子体参数 范围较 窄。凶此采用发射 光 谱法 诊 断等 离 子体 参数 获得广 泛 的应 用 Ｌ 。。目前 还 未 见 采 用 发 射 光 谱 法 对 无 极 灯 等 离 子 体 参 数 ８ 进行 诊断分析 的报道 ，因此本工作 采用光谱 法 ，研究 ｒ无极 灯泡体 内等离子体 电子温度和 电子 密度随轴 向和径 向位置 的
第３卷 ， ９ １ 第 期
２０ １１年 ９月
光
谱
学
与
光
谱
分
析
Ｓ ｅ ｔｏ ｃ ｐ ｎ ｐ ｃ ｒ ｌＡｎ ｌ ｓｓ ｐ ｃ ｒ ｓ ｏ ｙ ａ ｄ Ｓ ｅ ｔ ａ ａ ｙ ｉ
Ｖｏ． １ Ｎｏ ９ ｐ ２ ３ — ５ ５ １３ ， ． ， ｐ ５ ３ ２ ３ Ｓ ｐｅ ｂｒ ０ １ ｅ ｔｍ ｅ ，２ １
电子温度和 电子密度是等 离子体的重要参 数 ， 定着等 决
离 子体 的应 用 领 域 和 等 离 子 体 加 工 的 效 果 。以 往 测 量 无 极 放 电 的等 离 子 体 参 数 常 使 用 Ｌ ｎ ｍｕｒ 针 和 吸 收 光 谱 的 方 法 ａｇ ｉ探 直 接 测 量ｌ 。 ６】 。但 Ｌ ｎ ｍｕｒ 针 会 对 等 离 子 体 产 生 干 扰 造 ａｇ ｉ探
头接收光的部位 ，以实现定点测量 发射光谱谱 线强 度。高频 发生器输出频率约为 ２ ６ ． ５ＭＨｚ 左右 ，且可实 现阻抗的 自动 匹配。高压探头 （ ｅ ｔ ｎｘＰ ０ ５ Ｔ ｋｒ ｉ ６ １Ａ，１０ １ 用来测量 高频 ｏ ０ ０： ） 发生器的输出 电压 。 合器线 圈 电流通 过 电流探头 （ ｋｒ— 耦 Ｔｅｔｏ
利用发射光谱法 ， 究 了无极灯点灯 ５ 时 的电子温度 和电子密度 随轴 向和径 向位置 的变 化规律 。等离子体 研 ｓ
电子温度变化通过分 析 Ａｒ 原子 ４ ５ ９和 ７ ０ ４ｎ ２． ５． ｍ谱 线强度 比值 获得 ，等离子体 电子密 度的变化通过分析 Ａｒ 原子 ７ ０４ｒ ５ ． ｍ谱线 强度 变化得到 。 ｉ 实验发现泡体 内的不 同位置等离子体电子温度和密度不 同。当轴 向距
子体 （ ｄ ｃｉｅ ｏ ｐｅ ｌ ｍａ Ｃ ） 电 机 理 方 面 ，而 对 ｉ ｕｔ ｌ ｃ ｕ ｌ ｐａ ｎ ｖｙ ｄ ｓ ，Ｉ Ｐ 放
流器） 生 ２ ６ 产 ． ５ＭＨｚ 右的 高频 电流 ， 电流 通过 高频馈 左 该 线（ 同轴 电缆 ） 流过耦合器线 圈，产生的 电磁场激 发泡体 内的 Ａｒ 混 合气 体放电产生等离子体 。实验中 ， － Ｈｇ 泡体 内填充 １ ８ Ｐ ａ的氩气 和少量 的 Ｂ— － ｉｎＨｇ高温 汞齐。为防止荧 光粉对放 Ｉ 电的影响 ，实验 中采用未涂荧光粉 的透 明泡 体进行 实验 。 采
基 金 项 目 ：国家 自然 科 学 基 金 项 目 （０ ７ ０ ５ 和 中 国 博 士 后 科 学 基 金 项 目 （０ ０ ４ ０ ５ ） 助 ５４７０） ２ １０ ８ ２ ５ 资 作 者 简 介 ：王 长全 ，１ ７ 生 ，清华 大 学 电机 系 博 士 后 ９ ３年 ｅ ｉ： ｎ ｃ ａｇ ｕ ｎ ｔｉｇ ｕ ． ｒ．ｎ － ｌ ｗａ ｇ ｈｎ ｑ ａ＠ ｓｎ ｈ ａ ｏｇ ｃ ，ｗａｇ ｈ ４ ＠ １ ３ ｃｒ ｍａ ｎ ｃｑ ８ ６ ．ｏ ｎ
变化规律 。
１ 实 验 装 置
试验装置如 图 ｌ 示 。市 电通过 高频 发生器 （ 电子镇 所 或
收 稿 日期 ： ０ ０１ １ 修 订 日期 ：２ １—３２ ２ １－卜Ｏ 。 ０ １０ —５
Ｆｉ １ Ｓｃ ｍ ａ ｉ ｉｇｒ ｍ ｆｔ ｅ ｅ ｐ ｒｍ ｅ ｔ ｌｓ ｔ ｇ． ｈｅ ｔｃ ｄ ａ ａ ｏ ｈ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｅｕｐ
用 外 径 为 ４Ｉ ｎ ｒ ，内 径 为 ２ ５ｍｍ 的 刚 玉 陶 瓷 管 控 制 光 纤 探 ｎ ．
无 极 灯 中等 离 子 体 参 数 的 分 布 规 律 的 研 究 较 少 ｌ 。但 近 年 ＿ ４ ］ 来 ， 于能源危机和环境恶化等 问题 ， 能环保 的无 极灯重 由 节 新 引起 ＿人 们 的重 视 ［ 。 『 ５ ］
离增加时 ，电子温度先缓慢增加后减少再迅 速增加 而后减 少 ，电子密度 先迅 速增加 后快速减 少再缓 慢增加
而后减少 ；当径向距离增加时 ，电子温度先增加到平稳 区而后再 增加 ，电子 密度逐渐 减少。
关 键 词 无 极 灯 ；电 子 温 度 ；电 子 密 度 ； 射 光 谱 发 中 图 分类 号 ： Ｍ８ ５ ４ ０４ ３ １ Ｔ ３ ． 。 ３ ． 文献 标 识 码 ： Ａ