分析化学(仪器分析)第六章原子发射光谱法.pptxVIP

第六章原子发射光谱法AtomicEmissionSpectroscopy(AES)

第一节原子发射光谱法的基本原理一、概述二、原子发射光谱的产生三、谱线强度四、谱线自吸与自蚀

1.1概述原子发射光谱法是根据待测元素的激发态原子所辐射的特征谱线的波长和强度，对元素进行定性和定量测定的分析方法。PART1

1.2原子发射光谱的产生在正常状态下，元素处于基态，元素在受到热（火焰）或电（电火花）激发时，由基态跃迁到激发态，返回到基态时，发射出特征光谱（线状光谱）特征辐射基态元素M激发态M*热能、电能?E

原子发射光谱法一些常用的术语2.共振线、第一共振线由激发态直接跃迁至基态时辐射的谱线称为共振线。由第一激发态直接跃迁至基态的谱线称为第一共振线。1.激发电位:低能态电子被激发到高能态时所需要的能量。4.原子线、离子线原子线(Ⅰ)：原子核外激发态电子跃迁回基态所发射出的谱线。M*?M(I)离子线(Ⅱ,Ⅲ)：离子核外激发态电子跃迁回基态所发射出的谱线。M+*?M+(Ⅱ)；M2+*?M2+(Ⅲ)3.最灵敏线、最后线、分析线第一共振线一般也是元素的最灵敏线。当该元素在被测物质里降低到一定含量时，出现的最后一条谱线，这是最后线，也是最灵敏线。用来测量该元素的谱线称分析线。E2E0E1E3

1.3谱线强度在i，j两能级间跃迁，谱线强度可表示为：Iij=NiAijhυij（1）式中Ni为激发态原子数，Aij两个能级间的跃迁几率；h为Plank常数；?ij发射谱线的频率。热力学平衡时，单位体积的基态原子数N0与激发态原子数Ni的之间的分布遵守玻耳兹曼分布定律：Ni=N0(gi/g0)e-Ei/kT(2)gi、g0为激发态与基态的统计权重；Ei为激发能；k为玻耳兹曼常数；T为激发温度。

谱线强度Iij=(gi/g0)AijhυijN0e-Ei/kT影响谱线强度的因素：激发电位激发温度基态原子Iij∝C定量分析的依据

不同温度(T)下的原子发射光谱(nm)

1.4谱线的自吸与自蚀等离子体：以气态形式存在的包含分子、离子、电子等粒子的整体电中性集合体。自吸：原子在高温时被激发，发射某一波长的谱线，而处于低温状态的同类原子又能吸收这一波长辐射的现象。I=I0e-adI0为弧焰中心发射的谱线强度，a为吸收系数，d为弧层厚度自蚀：当自吸现象非常严重时，谱线中心的辐射完全被吸收的现象。谱线表中，r：自吸；R：自蚀ab弧焰示意图

第二节仪器装置激发源(光源)单色器检测器数据处理与显示低压交流电弧ICP平面衍射光栅摄谱仪感光板中阶梯光栅交叉色散光学系统全谱直读CID电荷注入式检测器

2.1光源1.激发源(光源)的作用:2.激发源的影响：检出限、精密度和准确度。3.激发源的类型：低压交流电弧ICP(InductivelyCoupledPlasma)电感耦合等离子体直流电弧电火花……….

直流电弧直流电作为激发能源，电压150～380V，电流5～30A；两支石墨电极，试样放置在一支电极(下电极)的凹槽内

燃弧产生热电子撞击阳极，产生阳极斑(3800K)试样蒸发、原子化蒸汽中的气体分子和原子电离，产生正离子正离子撞击阴极，发射电子原子与电弧中其它粒子碰撞受到激发，发射光谱电极头温度高，蒸发能力强放电不稳定，弧层较厚，自吸现象严重

交流电弧与直流电弧相比，其电极头温度稍低，但由于有控制放电装置，故电弧较为稳定

电火花激发温度高（瞬间可达10000K），适于难激发元素分析电极温度低，多适于分析易熔金属、合金样品及高含量元素分析

电感耦合高频等离子体（ICP）

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。

几种光源的比较光源蒸发温度激发温度/K放电稳定性应用范