原子發(fā)射光譜分析

1、第二章 原子發(fā)射光譜分析2-1 光學(xué)（譜）分析基礎(chǔ)原子發(fā)射光譜分析法是利用原子發(fā)射光譜與待測(cè)物質(zhì)之間的關(guān)系建立起來的一種成分分析方法。這種方法常用于物質(zhì)成分的定性、半定量及定量分析。由于各種新光源和新檢驗(yàn)技術(shù)的出現(xiàn)，使原子發(fā)射光譜分析這一古老的分析方法獲得了新的生命力。采用電感耦合等離子體（Inductively Coupled Plasma,ICP）作為光源的原子發(fā)射光譜分析成為被公認(rèn)的、有權(quán)威的現(xiàn)代儀器分析方法之一。光學(xué)分析法：依據(jù)物質(zhì)發(fā)射或吸收的電磁輻射，以及物質(zhì)與電磁的相互作用來進(jìn)行分析的方法。一、 電磁輻射和電磁波譜二、 原子光譜和分子光譜三、 光譜分析法的特點(diǎn)：多元素同時(shí)分析、遙控

2、缺點(diǎn)：分析元素限制、基本效應(yīng)（物理干擾）22 原子發(fā)射光譜分析的基本原理原子發(fā)射光譜法：利用發(fā)射光譜來測(cè)定物質(zhì)化學(xué)組成和含量的分析方法。發(fā)射光譜原理：原子不同、發(fā)射的譜線不同電子狀態(tài)：基態(tài)、激發(fā)態(tài)、電離E=E2-E1hhc/23 發(fā)射光譜儀進(jìn)行光譜分析的儀器設(shè)備主要由光源、分光系統(tǒng)（光譜儀）及觀測(cè)系統(tǒng)三部分組成。一、 光源二、 1、作用：使被測(cè)樣變?yōu)樵诱魵舛ぐl(fā)（對(duì)試樣的蒸發(fā)和激發(fā)提供能量）2、種類直流電?。篢：40007000K優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，背景小缺點(diǎn)：穩(wěn)定性差用途：定性分析：組含量雜質(zhì)測(cè)定交流電?。篢：50007500K優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定性好 缺點(diǎn)：靈敏度低用途：定量、定性分析火花光源：溫度1

3、0000K優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定性比較好缺點(diǎn)：靈敏性差用途、：定量、定性分析ICP 溫度 800010000K優(yōu)點(diǎn)：激發(fā)性能強(qiáng)、無電極污染、穩(wěn)定性好、靈敏度高、精密度高缺點(diǎn)：；液體進(jìn)樣應(yīng)用:：定量、定性分析輝光優(yōu)點(diǎn)：激發(fā)能力強(qiáng)、靈敏度高、背景小、穩(wěn)定性好缺點(diǎn)：選擇不方便，操作繁瑣應(yīng)用：超純物質(zhì)雜質(zhì)分析、難激發(fā)樣品氣體樣品分析、譜線超精細(xì)結(jié)構(gòu)研究激光優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高（1012g），試樣用量少宏觀上不破壞樣品，樣品不須處理、各種樣品均適用缺點(diǎn)：設(shè)備復(fù)雜、造價(jià)高火焰：3000K優(yōu)點(diǎn)：易電離成份分析 靈敏度高缺點(diǎn)：激發(fā)溫度低 適用范圍小用途：Na、K分析三、 選擇光源方法1、根據(jù)樣品揮發(fā)性、激發(fā)難易來選擇易揮發(fā)：火

4、花，火焰易激發(fā)：電弧，火焰難揮發(fā)：電弧、ICP、輝光、激光難激發(fā)：火花、ICP、輝光、激光2、待測(cè)元素含量高：都可低：火花、電弧不適應(yīng)3、定性：直流電弧定量：火花、交流電弧、ICP4、導(dǎo)電性易：電弧、火花難：激光、輝光、ICP二、分光系統(tǒng)（攝譜儀）1、作用將光源發(fā)射的電磁波分解為按波長(zhǎng)排列的光譜2、分類按分光原理分 棱鏡光譜儀、光柵光譜儀棱鏡光譜儀按材料分 玻璃（多見光區(qū)）、石英（紫外光區(qū)）、螢石（真空紫外）3、性能1） 色散率2） 分辨率3） R/=(1+2)/1-2四、 觀測(cè)設(shè)備1、光譜投影儀用途：定性及半定量（檢查譜線位置）2、測(cè)微光度計(jì)（黑度計(jì)）作用：測(cè)量譜線黑度定義：S=1/T=I0

5、/I其中：I0 透過的光線的強(qiáng)度；I 譜片變黑部分透過的光線強(qiáng)度；T 譜片變黑處的透光度用途：定量分析3、光電倍增管（測(cè)波的強(qiáng)度）24 發(fā)射光譜定性分析一、 原理 特征譜線二、 術(shù)語：a. 靈敏線：最容易激發(fā)或激發(fā)電位較低的譜線b. 共振線：激發(fā)態(tài)直接躍遷至基態(tài)時(shí)所輻射的譜線c. 最后線：最后消失的譜線d. 分校線：根據(jù)靈敏線或最后線來檢測(cè)元素的譜線，往往是特征譜線（靈敏線）分析條件：有足夠的強(qiáng)度 不與其它譜線重疊不產(chǎn)生自吸三、 自吸規(guī)律a. 與譜線強(qiáng)度成正比（固有強(qiáng)度）b. 蒸氣云半徑大，自吸嚴(yán)重c. 含量高自吸嚴(yán)重四、定性分析方法1、 比較法：用與指定成份鑒定（2條或2條以上特征譜線）2、

6、 鐵光譜分析法（標(biāo)準(zhǔn)光譜圖法）用于復(fù)雜樣品分析（全分析）3、 波長(zhǎng)分析法五、定性分析測(cè)試步驟1.樣品處理 2.分析條件確定 3.攝譜 4.對(duì)譜1. 金屬或合金制電極法（自身做電極）非導(dǎo)電體輔助的電極（支持電極）溶液輔助的電極微量濃縮、富集、分離有機(jī)物灰化、再激發(fā)25原子發(fā)射光譜定量分析一、 原理根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，人們發(fā)現(xiàn)原子發(fā)射光譜譜線強(qiáng)度I與待測(cè)元素的濃度符合羅馬金公式I=acb -式中a 與實(shí)驗(yàn)條件有關(guān)的小數(shù)b 自吸系數(shù)由（1）可得：lgI=lga+blgc -二、 絕對(duì)強(qiáng)度法（攝譜法）S=lgH-i -(H=I.t代入得)S=lgI-i - H 光通量（暴光率） 由可得 S=/lgc+i/

7、-/ 感光板襯度 i 感光板有關(guān)的常數(shù)三、 內(nèi)標(biāo)法內(nèi)標(biāo)法：利用分析線與內(nèi)標(biāo)線的相對(duì)強(qiáng)度來進(jìn)行質(zhì)量分析的方法。根據(jù)羅馬金公式：對(duì)待測(cè)元素： I=acb對(duì)內(nèi)標(biāo)元素：I內(nèi)=a內(nèi)cb內(nèi)相對(duì)強(qiáng)度：R=I1/ I內(nèi)= acb/ I內(nèi)令A(yù)a/ I內(nèi),則RAcb ,取對(duì)數(shù)得lgR=lgA+blgc - 內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法 內(nèi)標(biāo)元素要求與待測(cè)元素蒸發(fā)特性相近含量恒定分析線對(duì)得要求波長(zhǎng)相近。但不相互干擾無自吸或自吸很弱強(qiáng)度不能相差太大內(nèi)標(biāo)法測(cè)定時(shí)，往往用相對(duì)黑度來代替相對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定S=S1S2=1lgI1-i1- 2lgI2i2 由于分析線對(duì)波長(zhǎng)相近可認(rèn)為 12 i1i2IS=lgI1/I2 式中 S相對(duì)黑度感光板襯度SlgR 將代入得由可知 SlgC為直線關(guān)系若采用光電法 lgV=blgC+lgA - 式中 V積分電容端電壓四、 三標(biāo)試樣法26 發(fā)射光譜半定量分析一、 譜線呈現(xiàn)法二、 譜線強(qiáng)度比較法（最常用）三、 均稱線對(duì)法27 原子發(fā)射光譜分析的特點(diǎn)和應(yīng)用一、 光譜干擾1、 連續(xù)光譜1） 由物體內(nèi)部原子，分子振動(dòng)被熱能激發(fā)產(chǎn)生，