第二篇 原子发射光谱法1.ppt

（一）直流电弧 E 直流电源 电感 L R 可变电阻 G 分析间隙 工作原理 击穿 阳极斑 2. 直流电弧的放电特性 温度分布 弧焰中心 ：4000-7000 K，由弧中心沿半径向 外弧温逐渐下降。 阳极：最高3800 K；阴极：最高3000 K。 3. 直流电弧分析性能 蒸发能力强，适用于难挥发元素。 弧焰温度较低，激发能力较差。 弧光游移不定，分析结果的重现性差。 弧层较厚，易产生自吸现象，不适合高含量成分的定量分析。 4. 应用 定性和半定量分析：各类试样均适用。 定量分析：矿石、纯金属中的痕量组分。 （二）交流电弧 分析间隙 1. 工作原理 I ：高频引弧电路；II ：低压燃弧电路 2. 放电特性 间歇性放电，工作电流具有脉冲性。 3. 应用 定性和半定量分析：金属、合金样品。 定量分析：金属、合金中的低含量元素。 （三）高压火花 分析间隙 1. 工作原理 2. 放电特性 放电间歇时间较长，放电通道窄。 放电间隙电流密度大，放电温度高，可达10000 K以上。 3. 应用 定量分析：低熔点金属、合金的丝状、箔状样品，难激发元素，高含量元素。 (四)电感耦合等离子体(ICP)光源 等离子体光源－外观上类似火焰的放电光源 1. ICP的形成和结构 光源装置： 高频发生器和感应线圈 炬管和供气系统 试样引入系统 焰心区 （预热区）：温度10000 K。试样气溶胶通过这一区域时被预热、挥发溶剂和蒸发溶质。 内焰区（测光区）：温度6000-8000 K，是分析物质原子化、激发、电离与辐射的主要区域，也是光谱分析区。 尾焰区：温度低于6000 K。 ICP焰炬的3个区域 发射观测区 2. ICP的物理特性 ICP的环状结构 交流电通过导体时，电流密度在导体截面上的分布是不均匀的，越接近导体表面，电流密度越大，此种现象称为趋肤效应。 趋肤效应 2）温度分布 3）谱线与背景强度的空间分布 3. 分析性能 检出限低，可达10-3~10-5 mg/L。 基体效应小。 工作曲线线性范围宽，可达4 ~7个数量级。既可测定痕量组分，也可测定主成分。 选择合适的观测高度，光谱背景小。 5) 精密度、准确度高。 较差 较好 好 很好 4000-7000 4000-7000 瞬间10000 6000-8000 高 中 低 很高 直流电弧 交流电弧 火花 ICP 放电稳定性 激发温度/K 蒸发温度 光源 几种光源性能的比较 P26 表 2-1 二 分光系统 （一）棱镜分光系统 ? 棱镜分光原理 根据光的折射现象进行分光，即波长不同的光折射率不同，经棱镜色散后按波长顺序被分开。 （二）光栅分光系统 光栅：平行、等宽、等间隔的多个狭缝。 ? 几个与光栅有关的常数 n(条/mm)：单位长度光栅刻痕数。 d：光栅常数，d = 1/n。 N：光栅总刻痕数，N = n×光栅宽度。 光栅 1. 光栅的分光原理 光栅的分光作用是多缝干涉和单缝衍射的总结果。 光程差: Δ＝d(sinα ± sinβ) d：光栅常数 ：入射角 ：衍射角 光程差等于零或波长的整数倍时，两列波相遇时相互加强得到明亮条纹。 光栅方程： d(sinα ± sinβ) = mλ m：光谱级次 m = 0，±1，±2，±3，… ? 同级光谱，波长越短，离零级像越近。 ? 零级谱线仍为复合光 光栅方程： d(sinα ± sinβ) = mλ ? 谱级重叠 光栅光谱 消除谱级重叠现象的方法： 加滤光片 选择合适的感光板 加分级器（低色散棱镜） 一级谱线：600 nm 二级谱线：300 nm 三级谱线：200 nm 2. 光栅分光系统的光学特性 线色散率（Dl） (mm/?) 倒线色散率： （? / mm） ? 光栅光谱为匀排光谱，即线色散率基本不随波长而改变。 2）分辨率(R) 光栅分辨能力示意图 例：在钠蒸气发出的光中有波长为589.00nm和589.59nm的两条谱线，为要在第一级光谱中分辨出来，问光栅必须有多少条狭缝？ 解： 3) 闪耀波长 光栅光谱光强分布图 P1 P1 P2 P2 P3 P3 P4 P4 光栅适用的光谱波长范围 * * ? 原子发射光谱分析法是根据处于激发态的待测元素原子回到基态时发射的特征谱线对待测元素进行分析的方法。 第二章 原子发射光谱分析 §2-1 概述 特征辐射 基态元素M 激发态M* 热激发 ?E ? 特征谱线 { 波长λ：定性分析 强度I：定量分析 ? 原子发射光谱只能用来确定物质的元素组成与含量，不能给出分子的有关信息。 * §2-2 基本原理 一 原子光谱的产生 （一）原子的壳层结构 电子运动状态的描述 主量子数 n 角量子数 l 磁量子数 ml 自旋磁量