第9章 原子光谱分析课件.ppt

第九章 原子光谱分析;概 述;9.1 原子发射光谱分析;概述 generalization; 1、过程： 1）能量（电或热、光） 基态原子 2）外层电子(outer electron) （低能态E1 高能态E2） 3）外层电子（低能态E1 高能态E2） 4）发出特征频率(?)的光子: ?E = E2-E1 = h? =hc/? ;2、几个概念 激发电位(Excited potential)：由低能态跃迁到高能态所需要的能量，以eV表示。每条谱线对应一激发电位。 原子线：原子外层电子的跃迁所发射的谱线，以I表示, 如Na(I) 共振线(Resonance line)：以基态(Ground state)为跃迁低能级的光谱。激发电位最小—最易激发—谱线最强。 电离电位(Ionization potential)和离子线：原子受激后得到足够能量而失去电子—电离；所需的能量称为电离电位；离子的外层电子跃迁—离子线。以II，III，IV等表示。;原子发射光谱分析法的特点:;9.1.1 AES分析原理 formation of atomic emission spectra ;典型发射光谱图;;9.1.2 原子发射光谱分析仪器;1. 摄谱仪;2. 光电直读光谱仪;（1）单道直读光谱仪;（2）多道直读光谱仪;（3）全谱直读光谱仪;9.1.3 原子发射光谱分析方法;光谱定性分析 qualitative spectrometric analysis;定性方法; 标准光谱比较定性法;;定性分析实验操作技术; b. 电极; （3）摄谱过程;光谱定量分析 quantitative spectrometric analysis;2. 发射光谱定量分析; (1) 内标原理与分析线对;内标元素与分析线对的选择：; (2) 定量分析方法; c.标准加入法;3. 原子发射光谱分析法的应用;9.1.4 电感耦合等离子体发射光谱分析; ICP-AES重要部件示意图;ICP原理 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-AES法特点;9.2 原子吸收光谱分析;;Alan Walsh(1916-1998)和他的原子吸收光谱仪;9.2.1 原子吸收光谱分析原理;1、原子光谱的产生及共振线; （1）各种元素的原子结构和外层电子排布不同 共振线: 跃迁吸收或发射能量不同——具有特征性。 特征谱线 （2）各种元素的基态?第一激发态（共振线） 最易发生，吸收最强，最灵敏线,分析线。 （3）利用待测原子蒸气对同种元素的特征谱线 （共振线）的吸收可以进行定量分析;;积分得：;令;9.2.2 原子吸收光谱分析仪器;;;光源;光路;A hollow cathode lamp for Aluminum (Al);空心阴极管安装位置;火焰原子化器;;待测样品;样品在火焰中 被原子化;;;;一、光源;;3.空心阴极灯的原理;二、原子化系统;2.原子化方法;;3.火焰原子化装置;（2）燃烧器;（3）火焰; 火焰类型;4.石墨炉原子化装置;（3）优缺点;5.其他原子化方法;（2）冷原子化法;三、单色器;四、检测系统;9.3 原子荧光光谱法;9.3.1 原子荧光光谱分析原理 气态自由原子吸收光源的特征辐射后，原子的外层电子跃迁到较高能级，然后又跃迁返回基态或较低能级，同时发射出与原激发辐射波长相同或不同的辐射即为原子荧光。原子荧光属光致发光，也是二次发光。当激发光源停止照射后，再发射过程立即停止。;共振荧光;直跃线荧光;激发态的原子回到较低能态时可依据两种机理 受激发射跃迁： 处于激发态的原子，在一定频率的入射光诱导下回到较低能级，同时发射与入射辐射的频率、位相、偏振方向以及传播方向相同的辐射，即激光； 自发发射跃迁： 在无入射辐射的诱导 ，激发态原子通过自发发射跃迁到较低能态，并伴随原子发射谱线的发生。;共振荧光，荧光强度 If 正比于基态原子对某一频率激发光的吸收强度 Ia 。 If = ? Ia 式中?为荧光量子效率，它表示发射荧光光量子数与吸收激发光量子数之比。;