第2章-發(fā)射光譜分析-090220

12原子發(fā)射光譜分析法2§2.1原子發(fā)射光譜的基本原理物質(zhì)發(fā)射的光譜有三種:3§2.1.1原子發(fā)射光譜分析

原子發(fā)射光譜分析:是利用物質(zhì)發(fā)射的光譜來判斷物質(zhì)組成的一門分析技術。

激發(fā)光源：火焰、電弧、電火花、等離子體等；物質(zhì)離解為：原子或離子；被激發(fā)后發(fā)射的光譜：線狀光譜。元素的標準圖譜

線狀光譜只反應原子或離子的性質(zhì)，而與原子或離子來源的分子狀態(tài)無關。4

原子發(fā)射光譜可分析的元素：約70種，

可進行的分析：定性、半定量、定量分析。光譜分析工作的波長范圍：200～900nm

。5§2.1.2原子發(fā)射光譜法的基本過程

最后，對光譜進行檢測，根據(jù)光譜進行定性鑒定和定量分析。

根據(jù)試樣物質(zhì)的氣態(tài)原子或離子所發(fā)射的光譜來確定物質(zhì)的組成和含量。

首先，在外能作用下，將試樣轉(zhuǎn)變成氣態(tài)原子或離子，并使氣態(tài)原子或離子外層電子激發(fā)至高能級，當原子或離子從高能級躍遷至低能級時，將釋放多余的能量而發(fā)射出特征光譜，實現(xiàn)這一過程的裝置為光源。

然后，對試樣元素的光輻射(特征光譜)進行色散分光，使其按波長順序排列，得到有規(guī)律的譜線——光譜。完成這一過程的裝置為光譜儀。6§2.1.3發(fā)射光譜分析方法的特點優(yōu)點：1、特效性突出；2、檢測限低；3、精密度較高；4、可進行多種元素同時分析，而且操作簡單，分析速度快；5、樣品消耗較小。不足：1、分析方法的制定費時較多；2、對S、Se、Te、鹵素等非金屬分析的檢出限差，靈敏度低；3、發(fā)射光譜儀較貴。7§2.2發(fā)射光譜分析的主要儀器設備儀器設備主要分為三部分：8

圖2-1

用于火焰發(fā)射的裝置示意圖

火焰(光源)光譜儀檢測器電子線路讀出裝置9§2.2.1激發(fā)光源及樣品導入方法1、光源光源有兩個主要作用：光源具有雙重含義10常用光源：應用范圍：主要用于粉末、顆粒狀固體樣品的分析，較少用于金屬、合金等導電材料的分析。

可用來分析60～70種元素。(1)電弧電弧光源包括11(2)火花光源（簡稱電花）

高壓電容電花：采用較高的電壓，>1×104V；瞬間溫度>10000K，主要用于易熔合金試樣的分析及高含量元素的定量分析。應用范圍：多用于導電的金屬及合金試樣的分析。

2章—圖片－061109.ppt

2章—圖片－061109.ppt12(3)電感耦合高頻等離子體光源

(ICP炬InductivelyCoupledPlasma)霧化器等離子炬霧化室Ar等離子氣Ar輔助氣緩沖管廢液試樣溶液圖2-2商品等離子炬ICP光源主要分三部分：

a.高頻發(fā)生器；

b.等離子體炬管；

c.進樣系統(tǒng)。13圖2-3等離子體焰炬照片圖2-4ICP光源示意圖14(4)直流等離子體噴焰（DCPDirectCurrentPlasma）通常是一種氣體壓縮的大電流電弧放電。直流等離子體發(fā)射光譜儀光譜儀15圖2-5a

三電極直流氬等離子炬示意圖16圖2-5b

三電極直流氬等離子炬示意圖17

圖2-6

三電極直流氬等離子焰炬示意圖182、樣品導入方法(1)固體自電極法：將樣品直接作為電弧或火花光源的電極而引入光源當中。如:對導體樣品的分析直讀光譜儀火花光源——固體自電極固體進樣裝置METALSCAN1625的實際應用19樣品磨成細粉（～0.075mm），引入電弧光源中。

圖2-9幾種常用的碳電極（或石墨電極形狀）溶液(a)普通電極(b)頸式電極(c)多孔性杯電極固體粉末(2)粉末法：20

(4)氣體法：把氣體樣品及預先用化學或物理的方法轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的其它形式的樣品直接導入光源中進行原子化和激發(fā)。(3)電感耦合高頻等離子體光源(3)溶液法：TuboMatrix自動熱脫附進樣器TuboMatrix自動頂空進樣器Timberline‖自動進樣器

把液態(tài)樣品或預先制成溶液的樣品，借助于霧化裝置以氣溶膠形式噴入光源；也可將溶液直接置入杯狀多孔石墨電極中導入光源。21§2.2.2光譜儀

光譜儀把復合光分解為按波長順序排列的單色光并能進行觀測記錄的儀器。根據(jù)分光原理，常用的光譜儀可分為：棱鏡光譜儀(2)棱鏡光譜儀的光學結構光柵光譜儀的光學結構光柵光譜儀的光路系統(tǒng)22

平行單色光垂直入射光柵，則決定亮紋方向(譜線位置)的公式為：m—光柵光譜級次；λ—單色光波長；θ—衍射角；d—光柵常數(shù),mm，d=a+c；

a—每一條狹縫的寬度為，mm；c—兩條狹縫之間的距離，mm。多縫干涉的原理：m=0、±1、±2、…在紫外和可見光區(qū)，常用光柵的刻線密度：23§2.2.3檢測器

原子發(fā)射光譜法中，常用的檢測方法有：1、看譜鏡用眼睛觀察試樣中元素的特征譜線和比較譜線強度大小，以便確定試樣的組成和含量。242、攝譜儀

用感光板來記錄光譜。

將光譜感光板置于攝譜儀焦面上，接受被分析試樣的光譜的作用而感光，在經(jīng)過顯影、定影等過程后，制得光譜底片，其上有許多黑度不同的光譜線。然后用映譜儀觀察譜線的位置以及大致強度，進行光譜定性分析及半定量分析。采用測微光度計測量譜線的黑度，進行光譜定量分析。S——黑度，透過率倒數(shù)的對數(shù)；T——透過率；i0——通過感光板上沒有譜線部分的光強；

i

——通過感光板上譜線部分的光強。253、光電直讀光譜儀（光量計）(1)

構造原理

構造原理與攝譜儀相似，不同點：在投影物鏡的焦面上安裝一個或多個出射狹縫，并以光電倍增管代替感光板作為檢測器接受輻射，進行光電轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)放大，顯示讀數(shù)及含量。(2)類型26凹面光柵出射狹縫光電倍增管光源讀出系統(tǒng)透鏡圖4-19a光電直讀光譜儀示意圖27

(3)光電倍增管

一種具有多級電流放大作用的真空管。在光電倍增管中，每個倍增極可產(chǎn)生2～5倍的電子。光電