分析化学原子发射光谱-AES[精选].ppt

* * 原子发射光谱产生的基本原理 影响原子发射光谱强度的因素 原子发射光谱分析激发光源的作用机理， ICP形成过程及其特性 原子发射光谱的定性、定量分析方法 第 5 章 原子发射光谱法 Atomic emission spectroscopy（AES） §1 概述 分析物在原子化器中将发生一系列的物理、化学过程 原子化器不仅能将试样转变成自由原子，若其内部温度再升高的话，还能将试样转变为自由离子，或将部分试样激发到较高的电子能级。被激发的这些物质通过发射紫外和可见光的谱线迅速地驰豫回到基态。利用这些谱线出现的波长及其强度进行元素的定性和定量分析即为AES 三个关键问题： 原子化方式 分光系统 检测系统 困境： 火 焰： 灵敏度低，仅限于测定碱金属（K、Na） 电弧、电火花： 重现性不好，分析准确度差 1950年代，AAS出现，古老的AES受冲击 1975，美国Applied Research Laboratories(ARL)公司推出第一台ICP–AES，AES获得新生 原子化方式 火焰、电弧、电火花 1860年开始用于分析化学 AES发展的技术瓶颈：高温稳定光源 高分辨率的分光系统 弱光检测技术 原子发射光谱仪的发展历程就是寻找高温稳定光源的历程 火 花 交流电弧 电感耦合等离子体（ICP） 微波诱导等离子体（MIP） 火焰 温度：2000－3000K，稳定性：很好 温度：4000－7000K，稳定性：好 温度：4000－7000K，稳定性：差 温度：6000－8000K 稳定性：很好 直流电弧 激光 温度：10000K，稳定性：好 温度：10000K 稳定性：很好 一些元素的原子发射谱线相当丰富，如过渡金属，稀士元素等，要将这些谱线分开，要求单色器的色散能力强 单色器: 棱镜 光栅 中阶梯光栅 分光系统 检测系统 眼睛（看谱仪）： 炉前分析 半定量 感光板（摄谱仪）： 测微仪— 黑度 S ∝ c 定量 光电倍增管： 光信号 电信号 I ∝ c 电荷耦合检测器（CCD Charge Coupled Detector） AES仪 第一代 第二代 第三代 光源 火焰、电弧、电火花 ICP ICP 分光系统 棱镜、光栅 棱镜、光栅 中阶梯光栅 检测系统 眼睛、感光板 光电倍增管 CID、CCD ? 光电增管 ? ? 出现年代 1840 1970 1990 电感耦合等离子体光谱仪的发展（ICP-AES） 单道+多通道 多通道 全谱直读 摄谱仪 平面光栅 + 相板 （1970） 凹面光栅 + 光电倍增管 平面光栅 + 光电倍增管 中阶梯光栅 + 固体检测器 单道扫描 后全谱直读时代 §5.2 现代原子发射光谱仪 Optima 4000 Series - 4100DV - 4200DV - 4300DV Optima 4300 DV Optical Diagram ICP光源 Inductively Coupled Plasma 等离子体（plasma):电离度0.1%,正、负 电荷相等的电离气体 等离子体光源: 外观上类似火焰的等离子 体放电光源 形成稳定的ICP焰炬，应有三个条件： 高频电磁场 工作气体（Ar） 能维持气体稳定放电的石英炬管 石英炬管的结构: 三个同心管 ①外层管由切向方向流入Ar 冷却气，将等离子体焰炬与石英管隔开， 以免烧熔石英炬管（～5L/min） ②中层管引入辅助气流 保护中心管 ③内层管引入载气 打开一条通道，让载气带试样的气溶胶进入