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第七章 原子发射光谱分析法Atomic Emission Spectroscopy AES; ;电磁波谱; 按能量交换方向分 : 吸收光谱法 发射光谱法 按作用结果不同分: 原子光谱→线状光谱 分子光谱→带状光谱 区别：; 关键词： 1）分析对象为大多数金属原子； 2）物质原子的外层电子受激发射产生特征谱线（线光谱） 3）谱线波长——定性分析；谱线强度——定量分析。; 1. 原子发射光谱的产生过程： 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E 1 高能态E2） 4）发出特征频率(?)的光子: ?E = E2-E1 = h? =hc/? ;几个概念 激发电位(Excited potential)：由低能态--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???的跃迁所发射的谱线，以I表示, 如Na(I) 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。 ;共振线、灵敏线、最后线及分析线;AES 定性分析原理 1）处于基态的气态原子或离子吸收了一定的外界能量时，其核外电子就从一种能量状态（基态）跃迁至另一能量状态（激发态）； 2）处于激发态的原子或离子很不稳定，经约10-8秒便跃迁返回到基态，并将激发所吸收的能量而以一定的电磁波辐射出来； 3）将这些电磁波按一定波长顺序排列即为原子光谱（线状光谱）； 4）由于原子或离子的能级很多并且不同元素的结构是不同的，因此对特定元素的原子或离子可产生一系列不同波长的特征光谱，通过识别待测元素的特征谱线存在与否进行定性分析—定性原理。 ; 光谱定性分析步骤;分段曝光法; 光谱定性分析方法; 如上图，将样品和Fe（直接以铁棒作电极）摄于同一谱板上。在映谱仪下放大20倍，并与标准Fe谱对照，查找待测元素的特征谱线，若试样中有谱线与标准图谱标明的某元素谱线出现的波长位置相同，则试样中可能含有该元素。 注意：判断某元素是否存在，必须检查该元素2条以上不受干扰的最后线或灵敏线。 为什么要以Fe谱作标尺？ Fe谱线丰富（有数千条）、“均匀”（强度及间距）、每条谱线波长已准确测得。 2. 标样光谱比较法 判断样品中某元素是否存在，可将该元素的纯物质或其化合物与样品并列摄谱于同一谱板（此时不用铁谱），于映谱仪上检查该元素是否存在。;AES仪器 AES仪器由光源、单色系统、检测系统三部分组成。;光源;直流电弧光源：接触引燃，二次电子发射放电 ;A;低压交流电弧特点： 1）蒸发温度比直流电弧略低；电弧温度比直流电弧略高； 2）电弧稳定，重现性好，适于大多数元素的定量分析； 3）放电温度较高，激发能力较强； 4）电极温度相对较低，样品蒸发能力比直流电弧差，因而对难熔盐分析的灵敏度略差于直流电弧。 ;高压火花光源：高频高压引燃并放电。;电感耦合等离子体Inductively Coupled Plasma 组成：ICP 高频发生器+ 炬管+ 样品引入系统 炬管包括： 外管—冷却气，沿切线引入 中管—辅助气，点燃 ICP (点燃后切断) 内管—载气，样品引入（使用Ar 是因为性质稳定、不与试样作用、光谱简单） 依具体设计，三管中所通入的Ar 总流量为 5-20 L/min。石英管最大内径为2.5 cm ;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炬形成过程: 1）Tesla 线圈 高频交变电流（27-41KHZ , 2-4KW） 交变感应磁场； 2）火花 氩气 气体电离 少量电荷 相互碰 撞 “雪崩”现象 大量载流