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原子发射光谱分析法Atomic emission spectroscopy 教学要求 了解原子发射光谱产生的基本原理；掌握原子发射光谱强度的影响因素。 了解原子发射光谱分析激发光源的作用机理，掌握ICP形成过程及其特性。 掌握原子发射光谱的定性、定量分析方法。 原子发射光谱分析的优点 ① 具有多元素同时检测能力。可同时测定一个样品中的多种元素。 ② 分析速度快。若利用光电直读光谱仪，可在几分钟内同时对几十种元素进行定量分析。分析试样不经化学处理，固体、液体样品都可直接测定。 ③一般光源可达10～0.1ppm，绝对值可达1～0.01ppm，电感耦合高频等离子体原子发射光谱（ICP-AES）检出限可达10-3 ～10-4ppm。 ④准确度较高。一般光源相对误差约为5％～10％，ICP-AES相对误差可达l％以下。 ⑤试样消耗少。 ⑥ ICP光源校准曲线线性范围宽可达4～6个数量级。 原子发射光谱分析的缺点 高含量分析的准确度较差；常见的非金属元素如氧、硫、氮、卤素等谱线在远紫外区．一般的光谱仪尚无法检测；还有 一些非金属元素，如P、Se、Te等，由于其激发电位高，灵敏度较低。 一、原子光谱的产生 ΔE=E2- E1 λ= h c/E2-E1 =h c/λ υ= c /λ =hυ σ= 1/λ =hσc h 为普朗克常数（6.626×10-34 J.s） c 为光速(2.997925×1010cm/s) 原子中某一外层电子由基态激发到高能级所需要的能量称为激发电位，以eV（电子伏特）表示。原子光谱中每一条谱线的产生各有其相应的激发电位。这些激发电位在元素谱线表中可以查到。由激发态向基态跃迁所发射的谱线称为共振线。共振线具有最小的激发电位，因此最容易被激发，也就是该元素最强的谱线。 在激发光源作用下，原子获得足够的能量就发生电离，电离所必须的能量称为电离电位。原子失去一个电子称为一次电离，一次电离的原子再失去一个电子称为二次电离，依此类推。 离子也可能被激发，其外层电子跃迁也发射光谱。由于离子和原子具有不同的能级，所以离子发射的光谱与原子发射的光谱是不一样的。每一条离子线也都有其激发电位，这些离子线激发电位大小与电离电位高低无关。 在原子谱线表中，罗马字I表示中性原子发射的谱线，Ⅱ表示一次电离离子发射的谱线，Ⅲ表示二次电离离子发射的谱线，..。例如，Mg I 285.21nm为原子线，Mg Ⅱ 280.27nm为一次电离离子线。 二.谱线的强度 谱线强度公式 Iij = gi/g0AijhυijN0e-Ei/kT 1．跃迁几率 Aij∝Iij 2．统计权重 gi/g0∝Iij 3．激发电位 Ei∝-lgIij 4.激发温度 T∝-1/lgIij 三、谱线的自吸与自蚀 在激发光源高温条件下，以气体存在的物质为等离子体plasma）。在物理学中，等离子体是气体处在高度电离状态，其所形成的空间电荷密度大体相等，使得整个气体呈电中性。在光谱学中，等离子体是指包含有分子、原子、离子、电子等各种粒子电中性的集合体。 等离子体有一定的体积，温度与原子浓度在其各部位分布不均匀，中间部位温度高，边缘低。其中心区域激发态原子多，边缘处基态与较低能级的原子较多。元素的原子从中心发射某一波长的电磁辐射，必然要通过边缘到达检测器，这样所发射的电磁辐射就可能被处在边缘的同一元素基态或较低能级的原子吸收，接收到的谱线强度就减弱了。这种原子在高温发射某一波长的辐射，被处在边缘低温状态的同种原子所吸收的现象称为自吸。 自吸对谱线中心处强度影响大。当元素的含量很低时，不表现自吸，当含量增大时，自吸现象增加。当达到一定含量时，由于自吸严重，谱线中心强度都被吸收了，完全消失，好像两条谱线，这种现象称为自蚀。 基态原子对共振线的自吸最为严重，并且常产生自蚀，不同光源类型，自吸情况不同，直流电弧由于蒸气云厚度大，自吸现象常比较明显。 由于自吸现象影响谱线强度，在定量分析中是一个必须注意的问题。 三、谱线的自吸与自蚀 仪器装置 1.光源 光源的作用: 蒸发、解离、原子化、激发、 跃迁。 光源的影响：检出限、精密度和准确度。 光源的类型：直流电弧 交流电弧 电火花 ICP（Inductively coupled plasma） 电感耦合等离子体。 （1）直流电弧 直流电弧的基本电路见图，电源E为直流电，供电电压为220～380V，电流为5～30A。可变电阻R的作用为稳定与调节电流的大小，电感L用