原子發(fā)射光譜分析 (2)講稿

1、關于原子發(fā)射光譜分析 (2)第一張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月2-1 分析方法原理一、原子發(fā)射光譜的產(chǎn)生激 態(tài)激發(fā)態(tài)E1E0E2Ei hu第二張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月基本概念基態(tài)激發(fā)態(tài)激發(fā)電位（激發(fā)能）電離電位原子線離子線共振線NaI598.59 nm CaII396.20 nmMgII280.27 nm CaI426.70 nm 第三張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月二、譜線強度 發(fā)射光譜分析是通過測量 某元素的特征譜線的發(fā)射強度， 從而定性或定量該元素。 Nij 單位體積內(nèi)高能級 i 的原子數(shù)密度 Aij i, j 能級間的躍遷幾率 hnij 能量ij

2、hn第四張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月譜線強度g 統(tǒng)計權(quán)重N0 基態(tài)原子數(shù)密度Ei 激發(fā)態(tài)原子數(shù)密度k 波爾茲曼常數(shù)T 激發(fā)溫度第五張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月影響譜線強度的因素1）激發(fā)電位2）躍遷幾率3）統(tǒng)計權(quán)重4）激發(fā)溫度5）基態(tài)原子數(shù)密度第六張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月2-2 原子發(fā)射光譜儀器 1. 儀器組成 2. 光源 電弧 (Arc) 火花 (Spark) 電感耦合等離子體 (Inductively Coupled Plasma,ICP) 3. 光譜儀 棱鏡光譜儀 光柵光譜儀第七張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 一. 儀器組成 光源（

3、激發(fā)源） 光譜儀 檢測和記錄系統(tǒng)光 源光 源分光系統(tǒng)檢測、記錄控制系統(tǒng)進樣系統(tǒng)第八張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 二. 光源 光源的作用：提供能量于待測元素的原子,使其激發(fā)后發(fā) 射特征譜線(分析線) 1. 電學基礎 電阻、電流、電壓 電容 電感 電容充電 電容放電 (阻尼放電、振蕩放電) 第九張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 2. 氣體放電 氣體導電條件: 1)帶電粒子(火種); 2)電場作用 電弧放電 擊穿電壓: 使氣體放電的最小電壓 影響擊穿電壓的因素: 1) 間隙距離 2) 電極材料 3) 氣體種類和壓強 電極形狀 放電方式：1) 交流放電；2) 直流放電第十張，P

4、PT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 3. 電弧 直流電弧: 1) 電極溫度高, 蒸發(fā)能力強, 靈敏度高; 定性分析 2) 放電不穩(wěn)定, 分析重現(xiàn)性差; 自吸較嚴重交流電弧: 1) 電極溫度低, 適合所有元素 2) 電流密度大, 激發(fā)能力強 3) 電弧穩(wěn)定性好, 分析重現(xiàn)性好, 定量分析 交流電弧基本電路T1: 升壓變壓器; L1, L2: 高頻變壓器; R1, R2: 可變電阻G1: 放電盤; G2: 分析間隙; C1, C2: 電容第十一張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 4. 火 花高壓火花低壓火花 基本電路iG 2 = i高頻 + i 低頻若i高頻 i 低頻 火花性質(zhì)若i高頻

5、i 低頻 電弧性質(zhì)火花: 增大 C2+C4; 減小L2 電弧: 減小 C2+C4; 增大L2第十二張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 電弧和火花光源的特點: 1) 電弧比火花電極溫度低。電弧的蒸發(fā)能力比火花強, 更適合于做難熔 樣品和難熔元素分析; 2) 火花比電弧放電電流密度高, 激發(fā)能力強, 適合于難激發(fā)元素的分析; 3) 放電重現(xiàn)性好。定量分析。第十三張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 5. 電感耦合等離子體 (Inductively Coupled Plasma, ICP) ICP形成: 射頻(27 MHz, 40 MHz) Argon 氣 功率: 0.8 1.5 Kw

6、 ICP光源的特點: 1) 溫度高。6000 10000 K 2) 穩(wěn)定性好。RSD l2 l3 l4 則 g1 g2 g3 g4 第十八張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 2. 光柵色散原理 透射光柵 反射光柵（平面反射光柵、凹面反射光柵）第十九張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月3. 檢測和記錄系統(tǒng) 檢測器1) 光電倍增管 (PMT) 2) 二極管陣列檢測器 (PDA) 3) 電荷耦合檢測器 (CCD) 4) 電荷注入檢測器 (CID) * 眼睛 記錄系統(tǒng)1）記錄儀2）照相干板3）計算機第二十張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月2-3 原子發(fā)射光譜分析方法 一. 光譜定

7、性分析原理：元素原子結(jié)構(gòu)不同，激發(fā)時產(chǎn)生的光譜也不同，各元素的 原子具有自己獨特的特征譜線，此即光譜定性分析基礎 分析線 靈敏線 最后線 標準譜（鐵譜） 定性分析方法 1）鐵譜（標準譜）比較法 2）標準試樣光譜比較法 二. 光譜半定量分析第二十一張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 三. 光譜定量分析 原理：發(fā)射光譜分析光源中，選定譜線的強度與待測元素在樣 品中的含量成正比 I = k C 如果考慮譜線在光源中的自吸現(xiàn)象，則 I = k Cb 在稀薄光源中，自吸很小，b=1 內(nèi)標法（相對強度法） 分析線、內(nèi)標線 I = k Cb I0 = k0 C0a R = I/I0 = k/k0c0

8、a Cb = A Cb 第二十二張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 分析線和內(nèi)標線的選擇：1） 內(nèi)標元素與分析元素的蒸發(fā)行為盡量一致；2） 試樣中 不含內(nèi)標元素或含量很低；3） 分析線和內(nèi)標線的激發(fā)電位、電離電位盡量一致或接近；4） 分析線和內(nèi)標線波長接近，無自吸或很小，無光譜干擾。 進樣過程 光源（蒸發(fā)、解離、電離、激發(fā)、發(fā)射）第二十三張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 光譜定量分析方法 1）標準曲線法 2）標準加入法 發(fā)射光譜分析的背景 背景產(chǎn)生：1）分子帶狀光譜 2）固體連續(xù)發(fā)射 3）光譜干擾 背景扣除：1）選擇合適的分析線（避免帶狀光譜的影響和光譜干擾） 2）直接扣除連

9、續(xù)背景 第二十四張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月本章參考書1. “發(fā)射光譜分析”編寫組，“發(fā)射光譜分析”，冶金工業(yè)出版社，北京，1979 2. 壽曼立等編，“發(fā)射光譜分析”，地質(zhì)出版社，北京，19803. D. A. Skoog, F. J. Holler, T. A. Nieman, Principles of Instrumental Analysis, Saunders College, 1998 ( 5th Edition ) 4. 趙藻藩，周性堯，張悟銘，趙文寬編，“儀器分析”，高等教育出版社，北京 1990第二十五張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月作 業(yè)1. 簡述發(fā)射光譜中幾種常用光源的特點及適用范圍。2. 簡述ICP原子發(fā)射光譜分析中影響譜線強度的因素。3. 解釋下列名詞： 1）分析線；2）共振線；3）靈敏線