原子發(fā)射光譜分析課件

1、原子發(fā)射光譜分析原子發(fā)射光譜分析原子發(fā)射光譜分析課件第七講 原子發(fā)射光譜(AES) 用適當(dāng)?shù)姆椒?電弧,火花或等離子體)提供能量,使樣品蒸發(fā),汽化并激發(fā)發(fā)光,所發(fā)的光經(jīng)棱鏡或光柵構(gòu)成的分光器分光,得到按波長(zhǎng)序列排列的原子光譜.測(cè)定原子光譜線的波長(zhǎng)及強(qiáng)度,確定元素的種類及其濃度的方法稱為原子發(fā)射光譜分析(Atomic emission spectroscopy,AES)第七講 原子發(fā)射光譜(AES) 用適當(dāng)?shù)姆椒?電弧,火花原子發(fā)射光譜法的特點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行數(shù)十種元素的定性和定量分析樣品使用量少（可以是固體，液體或氣體）靈敏度高可直接對(duì)固體樣品進(jìn)行分析分析速度快，檢測(cè)限低分析成本低原子發(fā)射光譜法的特點(diǎn)

2、同時(shí)進(jìn)行數(shù)十種元素的定性和定量分析原理在通常溫度下，原子處于最低能量的基態(tài)，在激發(fā)光源的作用下，原子獲得足夠的能量，外層電子由基態(tài)躍遷到不同能級(jí)的激發(fā)態(tài)，處于激發(fā)態(tài)的原子極不穩(wěn)定，其很快躍遷回基態(tài)或較低激發(fā)態(tài)，發(fā)射出不同波長(zhǎng)的輻射由最低激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)發(fā)射的譜線稱為共振線，一般為譜線強(qiáng)度最強(qiáng)線原理在通常溫度下，原子處于最低能量的基態(tài)，在激發(fā)光源的作用原理 每種元素都具有特征譜線，根據(jù)特征譜線進(jìn)行定性分析 譜線的強(qiáng)度與基態(tài)原子數(shù)成正比在特定條件下，基態(tài)原子數(shù)與試樣中被測(cè)元素的濃度成正比，可據(jù)此進(jìn)行定量分析原理 每種元素都具有特征譜線，根據(jù)特征譜線進(jìn)行定性分析原子發(fā)射光譜分析課件原子發(fā)射光譜分析課

3、件原子發(fā)射光譜分析課件原子發(fā)射光譜分析課件原子發(fā)射光譜分析課件原子發(fā)射光譜分析課件原子發(fā)射光譜分析課件原子發(fā)射光譜分析課件儀器構(gòu)成光源（激發(fā)裝置）：電弧放電；火花放電；電感耦合等離子體光源分光系統(tǒng)：棱鏡；光柵檢測(cè)系統(tǒng)：照相測(cè)光；光電倍增管測(cè)光；陣列檢測(cè)器測(cè)光數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)儀器構(gòu)成光源（激發(fā)裝置）：電弧放電；火花放電；電感耦合等離子定性分析 光譜定性分析是根據(jù)某元素的特征譜線是否出現(xiàn)來(lái)判斷試樣中某元素的存在有些元素光譜比較簡(jiǎn)單，多數(shù)元素的光譜比較復(fù)雜每種元素可以發(fā)射多條譜線，譜線強(qiáng)度有強(qiáng)有若，分析時(shí)一般選用最靈敏線（譜線強(qiáng)度最大的譜線），另外譜線的強(qiáng)度與被測(cè)試樣中的元素濃度有關(guān)定性分析 光譜定性分

4、析是根據(jù)某元素的特征譜線是否出現(xiàn)來(lái)判斷定性分析 當(dāng)元素濃度降低時(shí)，有些譜線將消失，最后消失的譜線為最靈敏線定性分析時(shí)，并不要求對(duì)元素的每條譜線都進(jìn)行鑒別，一般只需根據(jù)條元素的靈敏線就可確定該元素的存在與否 當(dāng)譜線之間存在干擾時(shí)，或被分析元素濃度足夠高時(shí)，可以選用次靈敏線定性分析 當(dāng)元素濃度降低時(shí)，有些譜線將消失，最后消失的譜線原子發(fā)射光譜定性分析方法標(biāo)準(zhǔn)譜圖比較法波長(zhǎng)測(cè)定法純樣品比較法原子發(fā)射光譜定性分析方法標(biāo)準(zhǔn)譜圖比較法定量分析 定量的原理譜線的強(qiáng)度與試樣中被測(cè)元素的濃度有關(guān)，因此根據(jù)譜線的強(qiáng)度確定元素的含量在一定條件下，譜線強(qiáng)度和元素含量關(guān)系如下式中，被測(cè)元素譜線強(qiáng)度；常數(shù)；被測(cè)元素的含量

5、；自吸系數(shù)定量分析 定量的原理譜線的強(qiáng)度與試樣中被測(cè)元素的濃度有關(guān)定量分析 常數(shù)與試樣的組成，蒸發(fā)和激發(fā)過(guò)程有關(guān)，自吸系數(shù)與譜線自吸收性質(zhì)有關(guān)，自吸收越大越小，當(dāng)待測(cè)元素濃度很低時(shí)，譜線無(wú)自吸時(shí)，定量分析 常數(shù)與試樣的組成，蒸發(fā)和激發(fā)過(guò)程有關(guān)，自吸系數(shù)定量分析方法絕對(duì)強(qiáng)度法相對(duì)強(qiáng)度法（內(nèi)標(biāo)法）定量分析方法絕對(duì)強(qiáng)度法絕對(duì)強(qiáng)度法 實(shí)驗(yàn)條件一定，被測(cè)元素濃度在一定范圍內(nèi)，譜線的強(qiáng)度與待測(cè)元素的濃度成線性關(guān)系但此方法受實(shí)驗(yàn)條件限制，如光源波動(dòng)影響較大，因此根據(jù)譜線的絕對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行定量分析不能得到準(zhǔn)確結(jié)果，在實(shí)際工作中應(yīng)用很少絕對(duì)強(qiáng)度法 實(shí)驗(yàn)條件一定，被測(cè)元素濃度在一定范圍內(nèi)，譜線的相對(duì)強(qiáng)度法 為消除工作

6、條件變化對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，常采用內(nèi)標(biāo)法根據(jù)待測(cè)元素光譜線的強(qiáng)度與已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)試樣的光譜線進(jìn)行比較的結(jié)果，可以測(cè)得未知試樣中待測(cè)元素的濃度相對(duì)強(qiáng)度法 為消除工作條件變化對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，常采用內(nèi)標(biāo)相對(duì)強(qiáng)度法 在用攝譜法的實(shí)際定量分析中，在顯影定影后的感光板或膠片上，選定分析線與相應(yīng)的內(nèi)標(biāo)線，用測(cè)微光度計(jì)測(cè)定譜線的黑度通常采用黑度比較法進(jìn)行測(cè)定，即在同一塊感光板或膠片上攝取必要數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)系列，求得光譜線對(duì)的黑度差S,黑度差S與分析元素譜線強(qiáng)度關(guān)系為:相對(duì)強(qiáng)度法 在用攝譜法的實(shí)際定量分析中，在顯影定影后的感光相對(duì)強(qiáng)度法分別為分析線強(qiáng)度，內(nèi)標(biāo)線強(qiáng)度及未曝光的背景強(qiáng)度繪制SlgC的關(guān)系曲線，根據(jù)測(cè)定的

7、譜線黑度，求得待測(cè)元素的濃度相對(duì)強(qiáng)度法分別為分析線強(qiáng)度，內(nèi)標(biāo)線強(qiáng)度及未曝光的背景強(qiáng)度繪相對(duì)強(qiáng)度法 在光電測(cè)光法中，積分電容的充電電壓比表現(xiàn)為記錄儀的讀數(shù)，只要求得記錄儀的讀數(shù)與已知含量的標(biāo)準(zhǔn)系列的元素濃度之間的關(guān)系，即標(biāo)準(zhǔn)曲線，用它即可進(jìn)行定量分析 發(fā)射光譜法利用標(biāo)準(zhǔn)樣品采用校正曲線法和標(biāo)準(zhǔn)加入法進(jìn)行定量分析相對(duì)強(qiáng)度法 在光電測(cè)光法中，積分電容的充電電壓比表現(xiàn)為基體干擾及消除 譜線的強(qiáng)度與試樣的組成,蒸發(fā),原子化,激發(fā),電極材料等條件有關(guān),而且共存元素也影響被測(cè)元素的譜線強(qiáng)度,后者的干擾稱為基體效應(yīng).實(shí)驗(yàn)中主要考慮的干擾是基體效應(yīng). 試樣組成越復(fù)雜,基體效應(yīng)越顯著,分析誤差越大.主要原因是在激

8、發(fā)過(guò)程中,試樣組成的變化引起激發(fā)溫度的變化.為消除干擾,通常在基體中加入光譜緩沖劑或光譜載體.基體干擾及消除 譜線的強(qiáng)度與試樣的組成,蒸發(fā),原子化,激發(fā)試樣引入激發(fā)光源的方法固體電極法粉末法溶液法試樣引入激發(fā)光源的方法固體電極法電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-AES) 等離子體(plasma)是物質(zhì)的第四態(tài)，等離子體是一種電離的氣體，它是電的導(dǎo)體，其中含有電子和正離子，兩者的濃度處于平衡狀態(tài)，且正負(fù)電荷相等，所以稱為等離子體電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-AES) 等離子體(電感耦合等離子體 電感耦合等離子體(inductive coupled plasma,ICP)發(fā)射光譜實(shí)際上就是采用

9、電感耦合等離子體炬為光源的發(fā)射光譜它基于物質(zhì)在高頻電磁場(chǎng)所形成的高溫等離子體中，有良好特征譜線發(fā)射，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同元素的測(cè)定它具有檢測(cè)限低，重現(xiàn)性好，分析元素多，基體效應(yīng)小等特點(diǎn)電感耦合等離子體 電感耦合等離子體(inductive c光源 電感耦合等離子體（ICP)光源主要由高頻發(fā)生器和等離子體炬管組成高頻發(fā)生器對(duì)高頻發(fā)生器的要求是：震蕩頻率2750MHz輸出功率0.75kW,頻率和功率具有足夠高的穩(wěn)定性等離子體炬管一般由同心的三層石英管構(gòu)成外管通入1020L/min氬氣，以維持等離子體并防止石英管受熱熔化，稱為冷卻氣，以切線方向引入光源 電感耦合等離子體（ICP)光源主要由高頻發(fā)生器和等離

10、光源 中間管通入0.51.5L/min氬氣以形成等離子體，稱為輔助氣內(nèi)管通入0.51L/min氬氣作為載氣用于進(jìn)樣載氣的流量，流速的大小對(duì)ICP的分析性能影響極大 三層同心石英管放在感應(yīng)線圈內(nèi)，當(dāng)高頻電流通過(guò)感應(yīng)線圈時(shí)，在炬管的軸線方向形成高頻磁場(chǎng)此時(shí)若向炬管內(nèi)導(dǎo)入氣體，并用微電子火花引燃，氣體立即產(chǎn)生帶電離子，這些帶電離子達(dá)到氣體導(dǎo)電時(shí)，產(chǎn)生一股垂直于炬管軸方向的環(huán)光源 中間管通入0.51.5L/min氬氣以形成等離子光源形渦流，它在瞬間內(nèi)使氣體達(dá)到10000K高溫，在管口形成火炬狀等離子體，則試液霧化后由載氣帶入等離子炬，蒸發(fā)激發(fā)產(chǎn)生光譜光源形渦流，它在瞬間內(nèi)使氣體達(dá)到10000K高溫，在

11、管口形進(jìn)樣裝置霧化器霧化室進(jìn)樣裝置霧化器分光系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)中階梯光柵：刻線數(shù)目少；光譜范圍寬；色散率大；分辨率高陣列檢測(cè)器：二極管陣列檢測(cè)器 diode-array detector, DAD 以光電二極管陣列（或CCD陣列，硅靶攝像管等）作為檢測(cè)元件的檢測(cè)器。它可構(gòu)成多通道并行工作，同時(shí)檢測(cè)由光柵分光，再入射到陣列式接受器上的全部波長(zhǎng)的信號(hào)，然后，對(duì)二極管陣列快速掃描采集數(shù)據(jù)，得到的是光強(qiáng)度和波長(zhǎng)的譜圖。 分光系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)中階梯光柵：刻線數(shù)目少；光譜范圍寬；色散率ICP-AES測(cè)量的主要參數(shù)高頻功率：0.71.2kW（水溶液樣品）,1.41.8kW（有機(jī)試液）;載氣流量；0.51.0ml/min(Ar)冷卻氣：815L/min輔助氣：0.51.0L/min試液提升量：0.52.0ml/min分析速度：530件/hICP-AES測(cè)量的主要參數(shù)高頻功率：0.71.2kW（水特點(diǎn) 樣品在溫度極高(10000K以上)的等離子體中能得到較好的蒸發(fā)，原子化和激發(fā)，化學(xué)