第02章原子发射光谱技巧.ppt

第2章 原子发射光谱分析;2.1 光分析法导论;二、电磁辐射和电磁波谱;2. 电磁波谱;5;2.1.2、光分析法分类;光谱法;二、原子光谱和分子光谱;共振线：辐射的能量等于原子中的电子的基态和激发态能量差的辐射。 第一共振线：从基态跃迁至能量最低的激发态（第一激发态）最易发生，需要的能量最低，产生的谱线也最强。;分子光谱;a. 分子内部运动方式：;b. 分子中的能量：;当处于基态度分子受到光照或其他能量激发时，将根据分子所吸收的能量大小，引起分子的转动、振动或电子能级的跃迁，同时伴随着光子的吸收或发射，光子的能量（E光）等于前后两个能级（E1、E2）的差值（ΔE），即： E光＝E2－E1＝ΔE＝ΔEv＋ΔEr＋ΔEe 分子产生跃迁所吸收能量的辐射频率： ν=E光/h =（ ΔEv＋ΔEr＋ΔEe ）/ h 电子运动能ΔEe最大，一般在1～20 eV之间，分子的振动能量变化ΔEv大约比ΔEe小10倍，一般在0.05～1 eV之间，分子的转动能级变化ΔEr大约比ΔEv小10倍或100倍，一般小于0.05 eV。;c. 双原子分子能级图：;讨论：;原子光谱—线光谱;三、 辐射的吸收和发射; 2. 发射光谱 吸收了能量处于高能态的分子或原子，其寿命很短，当它们回到基态或较低能态时，有时以热的形式释放所吸收的能量，由于这种热量很小，一般不易觉察出来；有时重新以光辐射形式释放出来，由此获得的光谱就是发射光谱。 发射光谱按其产生的本质，通常分为原子（离子）发射光谱、分子发射光谱和X射线发射光谱。; 3. 荧光光谱 在一般情况下，物质吸收辐射能后，主要是通过激发态粒子与其他粒子的碰撞而把激发能转变为热能（称无辐射跃迁）。但是在某些情况下，这些激发态原子或分子可能先通过无辐射跃迁过渡到较低的激发态，然后再以辐射跃迁形式过渡到基态，或者直接以辐射跃迁形式过渡到基态，通过这种方式获得的光谱称为荧光光谱，也属于发射光谱。 4. 磷光光谱 物质吸收光能后，基态分子中的电子跃迁至第一激发态的单重态轨道，由第一激发态的最低能级跃迁至第一激发三重态，由此激发态跃迁至基态时，便发射磷光，通过这种方式得到的光谱则为磷光光谱???也属于发射光谱。;分子吸收和荧光光谱辐射跃迁示意图;原子光谱分析法;2.1.3 光谱法仪器与光学器件;二、光谱法仪器的基本单元 ;2. 单色器;3.试样装置 — 光源与试样相互作用的场所;4. 检测器 a. 光检测器 主要有以下几种： 硒光电池、光电二极管、光电倍增管、硅二极管阵列检测器、半导体检测器； b. 热检测器 主要有： 真空热电偶检测器 热释电检测器 5. 信号与数据处理系统 现代分析仪器多配有计算机完成数据采集、信号处理、数据分析、结果打印，工作站软件系统。;2.2 原子发射光谱基本原理;2.2.1 概述;原子发射光谱分析法的特点:;2.2.2 原子发射光谱的产生;原子光谱—线光谱;原子发射光谱线;原子发射光谱线;2.2.3 谱线强度——定量分析依据;在热力学平衡时，单位体积的基态原子数N0与激发态原子数Ni的之间的分布遵守玻耳兹曼分布定律： gi 、g0为激发态与基态的统计权重； Ei 为激发能； k为玻耳兹曼常数；T为激发温度。 则：;1.谱线强度与激发能量的关系;2. 谱线强度与气体温度的关系;3. 谱线强度与试样中元素含量的关系;谱线的自吸与自蚀;4、谱线强度与统计权重和跃迁概率的关系;2.3 原子发射光谱仪;2.3.1 光源;（1）火焰;（2）电弧;①直流电弧（DCA）;;激发光谱的产生：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，试样蒸发并原子化，电子与蒸汽原子碰撞，电离出正离子冲向阴极。于是电子、原子、离子间在间隙相互碰撞，发生能量交换，使样品元素原子跃迁到激发态，返回基态时发射出该原子的光谱。 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，适合定性分析和低含量元素的测定； 缺点：弧光不稳定，再现性差；且电极头温度较高，不适合定量分析和低熔点元素的分析。;②低压交流电弧（ACA）;接通电源，由变压器B1升压至2.5～3kV，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； 振荡电压经B2的次级线圈升压到10kV，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； ;特点：;（3）高压火花;特点：;（4）电感耦合等离子体（ICP）光源;;等离子炬管;工作原理：;;;特点：;对比：几种常见光源的性质和应用 ;2.3.2 分光系统;2.3.3 检测系统;2. 摄