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第三章 原子发射光谱分析法 Atomic Emission Spectrum For Short：AES 第 一节 概 述 第 二节 基 本 原 理 第 三节 原子发射光谱仪器 3.3 原子发射光谱分析仪器 3.3.1光源 作用：提供能量使试样中的待测元素形成原子蒸汽并使原子激发 火焰 直流电弧 交流电弧 高压电火花 ICP 第 四节 发射光谱分析法 3.4.1 光谱的定性分析 1 棱镜 作用 把复合光分解为单色光 分光原理 不同波长的光在同一介质中的折射率 不同 性能指标：色散率 角色散率 两条波长差为dλ的光色散后被分开的角度 线色散率 两条波长差为dλ的光色散后被分开的距离 倒线色散率 焦平面内单位长度内容纳的波长数 n = A + B/?2 + C/?4 分辨率 两谱线的平均波长, 两波长差 例: 分辨率与棱镜底边的有效长度b和棱镜材料的色散率dn /d? 成正比 R = ?平均 /?? = b?dn /d? 或 R = ?平均 /?? = mb?dn /d? 式中mb为m个棱镜的底边总长度。 棱镜的缺点：色散率不均匀，分辨率不如光栅 分辨率随波长而变化，在短波部分分辨率较大。 Note:分辨率和色散率是两个不同的概念，色散率是仪器将不同波长分开的能力，即将紧邻两条谱线分散开，至于是否分辨的出，要看分辨率。当然色散率大的仪器分辨率也大 2 光栅单色器 作用 把复合光分解为单色光 分光原理 光线通过光栅上每一条狭缝时的衍射而形成 光栅方程 d(sinφ±sinθ)=Kλ ( n=0,±1，± 2，± 3……) 式中φ为入射角 θ为衍射角 d 为光栅常数（相邻两刻痕间的距离） K 为光谱级次 由光栅方程可知： d(sinφ±sinθ)=Kλ 当K=0时，? =-α，各波长光沿同一方向衍射，即零级光谱无分光作用。 当K≠0时，衍射角?随波长增大而增大（由紫到红），即产生光的色散，得到的光谱是均排光谱。 谱线有重叠， K1 ?1= K2 ?2= K3 ?3=…时 如?1= 600nm的一级光谱与?2= 300nm二级、 ?3=200的三级谱线出现在同一方向上。 一般一级谱线最强，高级次谱线常用滤光片或光路附加一个谱级分离器（低色散的棱镜）配合工作使检测器只接受某一级的光谱。 消除方法 A 利用滤光片消除 B 分级消除干扰，在光路中附加一个低色散的棱镜做分级器，是检测器只接受一种光谱。 6 光栅单色器的性能指标 (1) 色散率 角色散率：dθ/dλ= n/d cosθ 当θ=00~80时，cosθ=1~0.99: dθ/dλ≈n/d 色散方程: d(sinφ±sinθ)=nλ 线色散率： f dλ dl 倒线色散率： 结论：当θ小于200时，cosθ ≈ 1；平面光栅衍射的线色散率与波长无关；与d、n、f 有关。 (2) 分辨率 R N 为光栅的总刻线数，与面积有关。 例：对一块宽度为 50.0 mm，刻线数为1200 条/mm的光栅，它的一级光栅的分辩能力为多少？在6000 埃 附近能分辨的两条谱线的波长差为多少？ 解：分辨率为：R=1×50×1200=6×104 波长差为：Δλ=λ/R =6000/60000 = 0.1 埃 (3). 聚光本领 入射狭缝 准直镜的直径d,焦距F 平面衍射光栅 聚光本领 ∝ f –2 f: 1~10范围 焦距F Note: 光栅与棱镜比较优缺点 优点：光栅分辨率与波长无关，色散率均匀 体积小，适用波长范围宽 缺点：谱线重叠 闪耀光栅： 通过改变a、d、?，使衍射的辐射强度集中在所需的波长范围内。 （3）光栅的闪耀特性 为了降低零级光谱的强度，将辐射能集中于所要求的波长范围，近代的光栅采用定向闪耀的办法。 d α ? a ? 闪耀角 闪耀波长 ? 当入射光沿槽面法线入射时，则： α= ? = ? 由光栅公式：K??=2dSin ? 可计算出闪耀波长 ?? 光栅适用的最佳波长范围： D-1:倒线色散率； W :光谱通带； S :狭缝宽度。 有效带宽：整个单色器的分辨能力除与分光元件的色散率有关外，还与狭缝宽度有关。即单色器的分辨能力（有效带宽S）