仪器分析-5-原子发射光谱.pptVIP

* * 本章思考题 73 问题： 1, 3, 6,9 * * The END 谢谢！ * * 光栅的色散率 d - 光栅常数 m - 光栅级次；f - 物镜焦距；? - 衍射角 在光栅法线附近， cos ? ~1， 即在同一级光谱中，色散率基本不随波长而改变。这是光栅优于棱镜的一个优点。 d? d? m d cos ? = dl d? mf d cos ? = * * 线色散 实际中常用倒线色散率 d?/dl 表示色散程度 倒线色散率指单位距离上两根谱线的波长差。 dl ?1 ?2 * * 光栅的分辨率 Fe三线 310.0671 nm 310.0369 nm 309.9971 nm ?? m是光谱级次， N是光栅刻痕的总数 * * 光栅的闪耀特性 光栅衍射的能量中，不同波长的分配是不均匀的。辐射能量最大的波长称为闪耀波长。从光栅的闪耀特性出发，使分析所需的波长的能量达到最大，是原子发射光谱闪耀光栅的特点。 中阶梯光栅闪耀角大，因此可通过增大闪耀角，利用高光谱级次n来提高线色散率。 * * 光栅适用的波长范围 例如： 某一光栅的闪耀波长为500nm，其适用的波长范围为 n=1 333 - 1000 nm n=2 200 - 333 nm * * 原子发射光谱分析对单色器的要求 色散率大且与波长无关； 分辨率大（能分开Fe三线0.03nm）； 集光本领强（使分析所需的波长的能量达到最大） 目前常用中阶梯光栅光谱仪 * * 检测器 摄谱仪 多道 光谱仪 单道 扫描仪 全谱 直读仪 感光板 PMT PMT CCD * * 1. 感光板 感光板用于作为检测器的原理： 感光板将谱线的强度变为黑度S，S与暴光量H的关系(感光板的乳剂特性曲线)可由实验得出 感光层（AgX） 玻璃层 S lgH S0 lgH0 暴光不足 暴光过度 暴光正常 * * 感光板 对正常曝光部分，曝光量H与黑度S的关系： γ是乳剂特性曲线的斜率，称为反衬度 Hi是惰延量，其倒数表示乳剂的灵敏度 感光板展度 雾翳黑度 在可见光谱区，反衬度γ随波长增大，最大可到达4，在250～320nm范围内，γ≈1基本保持不变 * * 摄谱法的特点 优点： 1、仪器简单 2、适于较宽的波长范围（一次可分析70多个元素） 缺点： 1、操作麻烦（摄谱、冲洗、读谱、测黑度） 2、定量误差较大 发展了光电直读法 * * 多道光谱仪检测系统 读谱速度快 只可同时分析十余种元素 光源 单色器 PMT * * 单道扫描光谱仪检测系统 可多元素同时分析 读谱速度慢 光栅 狭缝 反射镜 * * CCD检测器 CCD是一种新型固体成像器件，它是在大规模硅集成电路工艺基础上研制而成的模拟集成电路芯片，借助必要的光学和电路系统，它可以将景物图象通过输入面空域上逐点的光电信号转换、储存和传输，在其输出端产生一视频信号，并经末端显示器同步显示出人眼可见的图象。 在原子发射光谱中采用CCD的主要优点是： 速度快，35S 检测70种元素； 动态响应范围和灵敏度达到甚至超过PMT 性能稳定，耐过度暴光，比PMT结实耐用 * * CCD工作原理 CCD由许多光敏像元组成，每一个像元就是一个MOS电容器或光敏二极管。当一束光子照射于MOS电容器(或光敏二极管)上时，衬底中处于价带的电子将吸收光子的能量而跃迁进入导带，产生电子-孔穴对。 P 金属层 SiO2 衬底 hv hv Eg 价带 导带 * * CCD检测器工作原理 中阶梯光栅多色仪的焦面落在检测器的感光元（A寄存器）上 光敏寄存器A把光信号转化为电信号 每个感光元上都有溢流保护以防信号过载 * * CCD检测器工作原理 经一段时间的累积，电子从寄存器A转移到临时寄存器B A B * * CCD检测器工作原理 然后电子又从寄存器B转移到读出寄存器C，并以1MHz的频率顺序读出 * * 原子发射光谱仪类别 摄谱仪 光电直读光谱仪 多道直读光谱仪 单道扫描光谱仪 全谱直读光谱仪 * * 平面光栅摄谱仪 * * 多道光电直读光谱仪 速度快，分辨率差 * * 单道光电直读 * * 全谱直读等离子体发射光谱仪 ICP CCD检测，速度快，分辨率高 * * 原子发射光谱分析方法 一、定性分析 每一个元素均具有特征的光谱项以及特征的发射光谱线，用于判别试样中元素的种类。主要有标准试样光谱比较法和铁谱比较法； Ag Pb * * 定性分析方法 标准试样光谱比较法： 将所检测元素的纯物质与试样摄谱与同一感光底版上，对照分析特征谱线，确定元素的存在与否；适合少数指定元素的分析 铁谱比较法： 将试样与铁摄于同一底版上，通过铁谱作为标尺，标明某一元素谱线位置，进行元素定性分