現(xiàn)代光譜分析

現(xiàn)代光譜分析第一頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三目錄2.1原子發(fā)射光譜基礎2.2ICP-AES分析原理及特點2.3ICP-AES儀器2.4ICP-AES分析方法2.5ICP光譜法的新進展第二頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三2.1原子發(fā)射光譜基礎第三頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三原子發(fā)射光譜分析是一種已有一個世紀以上悠久歷史的分析方法。1672年，牛頓發(fā)現(xiàn)太陽光譜1802年，Wollaston和Fraunhofer發(fā)現(xiàn)太陽光譜中的暗線1860年，Kirchoff和Bunsen觀察到不同元素發(fā)出特征激發(fā)線2.1.1歷史第四頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜（ICP）：上世紀60年代中期，F(xiàn)assel和Greenfield創(chuàng)立了電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜新技術，這在光譜化學分析上是一次重大的突破。其它等離子體光譜分析技術（直流等離子體、微波等離子體）也得到了長足的進步。上世紀80-90年代，ICP-MS的發(fā)展應用廣泛：金屬元素測量首選方法（ICP，直讀原子發(fā)射光譜）第五頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三

BaNaKFraunhofer吸收線發(fā)射線元素定性分析190nm900nmCu發(fā)射譜是一些明亮的細線，吸收譜是一些暗線。2.1.2發(fā)射光譜分析的原理第六頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三多元素檢測（multi-element）分析速度快：多元素檢測；可直接進樣；固、液均可選擇性好：Nb與Ta；Zr與Ha，Rare-elements;檢出限低：10-0.1mg/g(mg/mL);ICP-AES可達ng/mL準確度高：一般5-10%，ICP可達1%以下所需試樣量少線性范圍寬（linearrange),4-6個數(shù)量級對非金屬元素的測定非最佳：O,S,N,X(處于遠紫外)；P、Se、Te難激發(fā)，常以原子熒光法測定2.1.3發(fā)射光譜分析的特點第七頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三能量（電或熱、光）-基態(tài)原子外層電子（低能態(tài)E1-高能態(tài)E2）外層電子（高能態(tài)E2-低能態(tài)E1）發(fā)出特征頻率(n)的光子：ΔE=E2-E1=hν=hc/l2.1.4原子發(fā)射光譜的產生過程第八頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三激發(fā)電位（Excitedpotential):由低能態(tài)-高能態(tài)需要的能量，以eV表示。每條譜線對應一激發(fā)電位。共振線（Resonanceline）：由激發(fā)態(tài)直接向基態(tài)躍遷發(fā)射產生的譜線原子線和離子線I:原子線II:一次電離離子發(fā)射的譜線，一級離子線III:二次電離離子發(fā)射的譜線，二級離子線MgI285.21nm，MgII280.27nm，MgIII455.30nm幾個概念第九頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三原子能級用光譜項來表征例：鈉原子基態(tài)32S1/2n2S+1LJn：主量子數(shù)L：總角量子數(shù)S：總自旋量子數(shù)J：總內量子數(shù)光譜項符號：基態(tài)Na原子：(1s)2(2s)2(2p)6(3s)12.1.5原子光譜原理第十頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三核外電子的運動狀態(tài)描述單個價電子運動狀態(tài)的描述

主量子數(shù)n角量子數(shù)l磁量子數(shù)ml自旋量子數(shù)s自旋磁量子數(shù)ms第十一頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三主量子數(shù)n:描述電子層，主要能量，n=1，2，…角量子數(shù)l：電子云形狀，決定角動量Pl，l=0，1，2，…,對應s,p,d,f,…磁量子數(shù)ml:電子云伸展方向，決定角動量Pl沿Z軸分量，ml=0,±1,±2,…,±

l自旋量子數(shù)s：電子的自旋，決定自旋角動量，s=1/2自旋磁量子數(shù)ms：自旋角動量沿Z軸分量，ms=±1/2

四個量子數(shù)可以描述原子運動狀態(tài)：n,l,ml,ms.第十二頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三多個價電子運動狀態(tài)的描述

n：主量子數(shù)L：總角量子數(shù)J：總內量子數(shù)S：總自旋量子數(shù)第十三頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三多電子角量子數(shù)耦合

L：總角量子數(shù)，其數(shù)值為外層價電子角量子數(shù)l的矢量和，即如兩個價電子耦合，L的取值為:L=l1+l2，(l1+l2-1)，(l1+l2-2)，…，︱l1-l2︱L的取值范圍：0,1,2,3,…相應的符號為：S,P,D,F，…L=Σli第十四頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三S：總自旋。其值為個別價電子自旋s(其值為1/2

)的矢量和。當電子數(shù)為偶數(shù)時，

S

取零或正整數(shù)

0，1，…

當電子數(shù)為奇數(shù)時，

S

取正的半整數(shù)1/2，3/2,…第十五頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三J：總內量子數(shù)。其值為各個價電子組合得到的總角量子數(shù)

L與總自旋S的矢量和。

若L≥S，則J有(2S+1)個值；

若L＜S，則J有(2L+1)個值。J的取值范圍：L+S,(L+S–1),(L+S–2),…,L-S

J的取值個數(shù)：第十六頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三例：根據(jù)原子的電子構型求光譜項。1.鈉原子基態(tài)和第一激發(fā)態(tài)。解：(1)鈉原子基態(tài)(1s)2(2s)2(2p)6(3s)1

原子實：包括原子核和其它全充滿支殼層（閉合殼層）中的電子。

光學電子：填充在未充滿支殼層中的電子。第十七頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三鈉原子基態(tài)：(3s)1

n=3L=l=0S=1/2(2S+1)=2J=1/2光譜項符號：32S1/2第十八頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三(2)鈉原子的第一激發(fā)態(tài)：(3p)1

n=3光譜支項：32P1/2和32P3/2由于軌道運動和自旋運動的相互作用,這兩個光譜支項代表兩個能量有微小差異的能級狀態(tài)。L=l=1S=1/2(2S+1)=2J=3/2，1/2光譜項：32P第十九頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三鈉原子由第一激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷發(fā)射兩條譜線第一激發(fā)態(tài)光譜支項：32P1/2和32P3/2基態(tài)光譜項：32S1/2589.593nm

，588.996nm第二十頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三

原子能級圖一條譜線用兩個光譜項符號來表示Na588.996nm

(32S1/2－32P3/2)Na589.593nm(32S1/2－32P1/2)第二十一頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三躍遷的選擇定則在躍遷時，主量子數(shù)n的改變不受限制。?L=±1，即躍遷只允許在S與P之間、或P與S或D之間，D與P或F之間產生等等。?S=0。?J=0，±1。但當J=0時，?J=0的躍遷是禁戒的。第二十二頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三Mg2852?(共振線)躍遷的原子光譜項S為何不等于1？兩個3s電子處于同一軌道，根據(jù)保里不相容原理，這兩個電子的自旋必須反平行基態(tài)鎂原子的光譜項符號：Mg原子序數(shù)12Mg基態(tài)電子組態(tài)：第二十三頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三Mg2852?：Mg第一激發(fā)態(tài)電子組態(tài)：第二十四頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三原子的多重性價電子數(shù)增加，譜線數(shù)目迅速增加。Fe有5000多條譜線，經典發(fā)射光譜定性分析時用作確定波長的標準。價電子數(shù)總自旋量子數(shù)S多重性2S+1元素1Li,Na,…2Be,Mg,…3Sc,Y,…4Ti,Zr,…5V,Nb,…6Cr,Mo,…7Mn,Re,…8Fe,Co,Ni,…1/220,11,3,1/2,3/22,40,1,21,3,51/2,3/2,5/22,4,60,1,2,31,3,5,71/2,3/2,5/2,7/22,4,6,80,1,2,3,41,3,5,7,9第二十五頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三原子光譜譜線數(shù)目譜線數(shù)目元素<100H,Li,Ge,Be,B,…100-200He,Ga,Na,Mg,C,As,…200-500Tl,K,Bi,Au,Ag,Rb,Si,P,Al,…500-800Sc,Sb,Cs,Ca,Br,Se,Cl,…800-1300Ho,Cu,Pd,Ne,I,La,Y,Ni,…1300-2000Rh,Mn,Hf,Gd,Co,…2000-3000Ti,Zr,Dy,Er,Tb,Ir,Nb,Th,Pr,Cr,…3000-5000Eu,V,Mo,W,U,…第二十六頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三u0↑能量ΔEIu0=hνu0Au0：躍遷幾率（每個原子單位時間內發(fā)生的躍遷次數(shù)）

Au0nunu：激發(fā)態(tài)的原子密度

hvu0：單個光子的能量Iu0:譜線強度，群體譜線的總能量（一）譜線強度（第u個激發(fā)態(tài)）2.1.6原子譜線強度及其影響因素第二十七頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三gu，g0：統(tǒng)計權重（g=2J+1)Eu：激發(fā)電位（原子中某一外層電子由基態(tài)激發(fā)到高能級所需要的能量）T(K)：激發(fā)溫度

K：Boltzmann（玻爾茲曼）常數(shù)

n0：基態(tài)的原子密度；nu:激發(fā)態(tài)的原子密度第二十八頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三等離子體中被測元素的總原子數(shù)：等離子體原子發(fā)射光譜為例：第二十九頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三k:分析物的蒸發(fā)速度常數(shù);δ:逸出速度常數(shù)b:自吸常數(shù),有自吸時b＜1,無自吸時,b=1

q:分析物蒸發(fā)時與化學反應有關的常數(shù)第三十頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三（二）影響譜線強度的因素1.譜線的性質Eu、νu0、Au0、gu、g0

g=2J+1Na589.593nm(32S1/2－32P1/2)

g1=2J+1=2×1/2+1=2Na588.996nm(32S1/2

－32P3/2)

g2=2J+1=2×3/2+1=4第三十一頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三2.激發(fā)溫度

譜線強度與溫度的關系第三十二頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三火焰：空氣-乙炔，2200℃

笑氣-乙炔，2900℃氬氣等離子體：高溫：高達10000K

高靈敏度低的化學干擾高的光譜干擾原子發(fā)射激發(fā)源第三十三頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三3.試樣的組成和結構

試樣的組成和結構影響蒸發(fā)過程激發(fā)過程4.試樣中元素的含量第三十四頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三5.譜線的自吸和自蝕自吸：原子在高溫發(fā)射某一波長的輻射，被處在邊緣低溫狀態(tài)的同種原子所吸收的現(xiàn)象。第三十五頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三abcdEo

基態(tài)激發(fā)態(tài)發(fā)射能量bdc}E3E2E1E

離子化原子發(fā)射能量示意圖a第三十六頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三原子或離子激發(fā)態(tài)返回基態(tài)，電磁波輻射；電磁波按一定波長順序排列為原子光譜（線狀光譜）；原子或離子結構不同，特征光譜，進行定性分析。2.1.6原子發(fā)射光譜的定性原理第三十七頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三賽伯-羅馬金公式：2.1.7原子發(fā)射光譜的定量基礎第三十八頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三強度濃度定量分析第三十九頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三光源：火焰，電弧，火花光譜儀：分光儀器-棱鏡，光柵光譜記錄系統(tǒng)：目測，照相系統(tǒng)-感光、顯影定影定性定量儀器：看譜儀-鐵光譜比較法；測微光度計-黑度。2.1.8經典原子發(fā)射光譜分析方法第四十頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三光電直讀光譜：快速檢測。ThermoFisherARL3460/4460直讀光譜儀

第四十一頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三2.2電感耦合等離子體發(fā)射光譜

(ICP-AES)

第四十二頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三

等離子體（Plasma）—一般指電離度超過0.1%被電離了的氣體，這種氣體不僅含有中性原子和分子，而且含有大量的電子和離子，且電子和正離子的濃度處于平衡狀態(tài)，從整體來看是處于中性的?！案邷叵码婋x氣體（Ionized

gas）”“離子狀態(tài)”“陽離子和電子數(shù)幾乎相等”2.2.1等離子體（Plasma）第四十三頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三“炬管”“工作氣體Ar”“高頻電流經感應線圈產生高頻電磁場”“電子、離子源”引入樣品元素被激發(fā)（發(fā)光源）→ICP發(fā)射光譜分析等離子體磁力線高頻耦合線圈樣品粒子2.2.2電感耦合等離子體（ICP）第四十四頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三

等離子體光源的分區(qū)

1.NAZ-分析區(qū)2.PHZ-預熱區(qū)3.尾焰4.IRZ-初始輻射區(qū)第四十五頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三等離子體形成過程第四十六頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三1）低檢測限：蒸發(fā)和激發(fā)溫度高；2）穩(wěn)定，精度高：高頻電流----趨膚效應（skineffect)----渦流表面電流密度大----環(huán)狀結構----樣品導入通道----不受樣品引入影響----高穩(wěn)定性3）基體效應?。╩atrixeffect)：樣品處于化學惰性環(huán)境的高溫分析區(qū)----待測物難生成氧化物----停留時間長（ms級）、化學干擾小，樣品處于中心通道，其加熱是間接的----樣品性質（基體性質，如：樣品組成、溶液粘度、樣品分散度等）對ICP影響小。4）背景?。和ㄟ^選擇分析高度，避開渦流區(qū)。5）自吸效應?。簶悠凡粩U散到ICP周圍的冷氣層，只處于中心通道，即是處于非局部力學系統(tǒng)平衡；6）分析線性范圍寬：ICP在分析區(qū)溫度均勻，自吸收、自蝕效應小7）眾多元素同時測定：激發(fā)溫度高（70多種）不足：對非金屬測定的靈敏度低，儀器貴，維護費用高。ICP光源特點第四十七頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三ICP發(fā)射光譜分析的基本過程

ICP發(fā)射光譜分析過程主要分為三步,即激發(fā)、分光和檢測。利用等離子體激發(fā)光源（ICP）使試樣蒸發(fā)汽化,離解或分解為原子狀態(tài)，原子可能進一步電離成離子狀態(tài)，原子及離子在光源中激發(fā)發(fā)光。利用光譜儀器將光源發(fā)射的光分解為按波長排列的光譜。利用光電器件檢測光譜，按測定得到的光譜波長對試樣進行定性分析，按發(fā)射光強度進行定量分析。第四十八頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三譜線強度與濃度的關系I=Nmhν=K’NmN0e-Em/kT(1)在一定的實驗條件下:

I=aC(2)

a為常數(shù)，C為目的元素的濃度考慮某些情況下有一定程度的譜線自吸,對(2)加以修正I=aCb(3)

b為自吸系數(shù),一般情況下b≤1。在ICP光源中多數(shù)情況下b≈1。第四十九頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三ICP-AES光譜儀的特點優(yōu)點:多元素同時分析靈敏度高（亞ppb～）分析精度高,穩(wěn)定性好（CV<1%）線性范圍寬（５～６個數(shù)量級）化學干擾極低溶液進樣、標準溶液易制備第五十頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三

應用領域

(1)鋼鐵及其合金分析:碳鋼,高合金鋼,低合金鋼,,鑄鐵,鐵合金等.(2)有色金屬及其合金:純鋁及其合金,純銅及其合金,鉛合金,貴金屬,稀土金屬等.(3)環(huán)境樣品:土壤,水體,固體廢物,大氣飄塵,煤飛灰,污水等.(4)巖石和礦物.地質樣品.(5)生物化學樣品:血液,生物體.(6)食品和飲料:糧食,飲料,點心,油類,茶,海產品.(7)化學化工產品:(8)其它無機材料和有機材料.(9)核燃料和核材料.第五十一頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三ICP-AES可測定的元素第五十二頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三分析技術比較（1）ICP-MSICP-AESFAASGFAAS檢出限優(yōu)秀好好優(yōu)秀工作效率很好優(yōu)秀好低線性范圍105105103102精密度1~3%0.2~2%0.1~1%1~5%光譜干擾很少中等一些很少化學干擾中等很少很多很多第五十三頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三不同分析技術之間的比較（2）ICP-MSICP-AESFAASGFAAS耐鹽份0.1~0.4%3~30%0.5~3%高達20%可測元素78786850樣品用量少中等高很少能否半定量能能否否第五十四頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三

ICP-AES

有更好的檢測限

AAS有更好的檢測限相似的檢測限原子光譜不可測與AAS的比較第五十五頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三2.3ICP-AES儀器

第五十六頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)檢測器RF射頻發(fā)生器激發(fā)源波長選擇樣品導入ICP原子發(fā)射光譜儀結構圖第五十七頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三蠕動泵第五十八頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三霧化器第五十九頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三霧化室由霧化器、蠕動泵和載氣所產生的霧狀樣品進到霧化室。霧化室的功能相當于一個樣品過濾器，較小的細霧通過霧化室到達矩管，較大的樣品滴被濾除六道廢液容器中。第六十頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三ICP炬管冷卻氣—起冷卻作用，保護石英炬管免被高溫融化(9L/min-20L/min)輔助氣—點燃等離子體霧化氣形成樣品氣溶膠將樣品氣溶膠引入ICP

對霧化器、霧化室、中心管起清洗作用)(0.2L/min-1.5L/min)一體式炬管第六十一頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三等離子體光源－外觀上類似火焰的放電光源

第六十二頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三ICP-AES

樣品導入將樣品溶液霧化連續(xù)導入ICP中ＩＣＰ高頻線圈等離子炬管樣品溶液霧化室霧化器冷卻氣

(Ar)等離子（輔助）氣

(Ar)第六十三頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三固定多道型單道掃描型全譜直讀型ICP發(fā)射光譜儀的幾種類型第六十四頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三固定多通道型光譜儀多元素同時測定，分析速度快分析精度高、穩(wěn)定性好操作簡單，消耗少必須根據(jù)用戶需求預先排定PMT和出射狹縫，靈活性差第六十五頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三多道直讀光譜儀第六十六頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三單道掃描型光譜儀譜線選擇靈活定量、定性和半定量分析儀器價格低分析速度慢，精度稍差第六十七頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三單道掃描光譜儀第六十八頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三全譜直讀型光譜儀全譜直讀式的等離子光譜儀，它采用中階梯光學系統(tǒng)結合固體檢測器(CID，CCD)，既具有單道的靈活性，又有多道的快速與穩(wěn)定。+第六十九頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三全譜直讀光譜儀第七十頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三ICP操作液氬鋼瓶ICP操作過程第七十一頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三2.4ICP-AES分析方法第七十二頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三需進行使樣品溶液化的前處理ICP發(fā)射光譜分析方法定性分析定量分析半定量分析第七十三頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三定性分析要確認試樣中存在某個元素，需要在試樣光譜中找出三條或三條以上該元素的靈敏線，并且譜線之間的強度關系是合理的；只要某元素的最靈敏線不存在，就可以肯定試樣中無該元素。靈敏線:

共振線或最后線第七十四頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三定量分析工作曲線法標準樣品的組成與實際樣品一致在工作曲線的直線范圍內測定使用無干擾的分析線第七十五頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三工作曲線法校準曲線線性范圍：AB段自吸：BC段第七十六頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三定量分析標準加入法測定范圍的工作曲線的直線性溶液中干擾物質濃度必須恒定應有1-3個添加樣品使用無干擾的分析線進行背景校正第七十七頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三標準加入法第七十八頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三定量分析內標法在試樣和標準樣品中加入同樣濃度的某一元素（內標元素），利用分析元素和內標元素的譜線強度比與待測元素濃度繪制工作曲線，并進行樣品分析。第七十九頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三

內標法原理第八十頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三

內標元素和內標線的選擇原則內標元素與被測元素化合物具有相似的蒸發(fā)性質，離解能、激發(fā)電位(及電離能)相近。內標元素的含量必須適量和固定。原子線與原子線組成分析線對，離子線與離子線組成分析線對。分析線和內標線沒有自吸或自吸很小，且不受其它譜線的干擾。第八十一頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三半定量分析半定量分析有些樣品不要求給出十分準確的分析數(shù)據(jù)，允許有較大偏差，但需要盡快給出分析數(shù)據(jù)，這類樣品可采用半定量分析法。ICP光源的半定量分析尚無通用方法，因儀器類型和軟件功能而異，應用不廣泛。主要用于鋼材、合金等的分類,礦石品位分級等大批量試樣的快速測定。第八十二頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三溶解樣品的基本要求待測元素完全進入溶液溶解過程待測元素不損失不引入或盡可能少引入影響測定的成分試樣溶劑具有較高的純度，易于獲得操作簡便快速，節(jié)省經費等第八十三頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三樣品的前處理（溶液化）稀釋法用純水、稀酸、有機溶劑直接稀釋樣品。只適用于均勻樣品例）排放水、電鍍液、潤滑油等干式灰化分解法在馬弗爐中加熱樣品，使之灰化?？赏瑫r處理多個樣品。注意低沸點元素Hg,As,Se,Te,Sb的揮發(fā)

84第八十四頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三樣品的前處理（溶液化）濕式分解法常規(guī)酸消化樣品

+酸（～300℃）于燒杯或三角燒瓶中,在電熱板或電爐上加熱。

常規(guī)酸消化的優(yōu)點是設備簡單，適合處理大批量樣品；缺點是操作難度大，試劑消耗量大、每個試樣的酸消耗量不等，試劑空白高且不完全一致、消解周期長、勞動條件較差。85第八十五頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三樣品的前處理（溶液化）微波消解法

與傳統(tǒng)的傳導加熱作用方式相反,微波是對物質內部直接加熱.微波消解法實際是熱壓分解法的一種，微波加熱可使反應在密閉中進行，反應產生的氣體形成高壓，加速了反應速度。微波消解的溫度達300℃，操作壓力可達5.3MPa以上。第八十六頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三微波消解優(yōu)點：可以迅速分解試樣,縮短溶樣時間.密閉增壓溶樣可以獲得高溫高壓,反應速度和酸溶效率隨溫度的上升而明顯增加.實際用量少,一般只需幾毫升.密閉消解所需試劑用量少,以聚四氟乙烯為原材料的微波溶樣器吸附力很小,不污染和吸附樣品,也不吸收微波的能量.試樣在消解過程中的損失和交叉污染的可能性大降低.采用密閉消解溶樣可以避免易揮發(fā)元素的損失,如:As、Hg、B、Cr、Sb等.；可使能耗降低,易于實現(xiàn)自動化,同時減少常規(guī)消解酸霧對環(huán)境的污染.第八十七頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三2.5ICP新進展第八十八頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三ICP和其它技術的聯(lián)用ICPGCMSAASAFSHIBSHPLC第八十九頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三包括GC-ICP-AES,LC-ICP-AES,HPLC-ICP-AES

優(yōu)點：判斷元素存在的價態(tài)有效減少分析時的光譜干擾

第九十頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三電感耦合等離子體-質譜法

InductivelyCoupledPlasma–MassSpectrometry(ICP-MS)該方法是將ICP作為質譜（MS）的離子源,同時測定痕量多元素的無機質譜技術優(yōu)點：光譜干擾比ICP-AES小比ICP-AES具有更好的檢出限第九十一頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三簡介從分析的對象看，質譜法可以分為原子（無機）質譜法和分子（有機）質譜法。原子質譜法又稱無機質譜法，是將單質離子按照質荷比的不同進行分離和檢測的方法。它廣泛應用于物質試樣中元素的識別和濃度測定。第九十二頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三元素分析的質譜時代1980,Houk&Fassel首次發(fā)表ICP-MS聯(lián)用技術的工作(兩級真空接口技術，AmesLab.,IowaUniver.,USA)1983,“匹茲堡化學年會”，第一臺ICP-MS商品儀面世

(Elan250,Sciex)1990,“IthastrulybecomeatechniqueforMASSES”(Dr.Koppenaal)2000,全世界共有3500~4000臺ICP-MS儀器第九十三頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三ICP-MS檢測限及質量分析范圍第九十四頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三ICP－MS分析性能測定對象：絕大多數(shù)金屬元素和部分非金屬元素檢測限：110-5(Pt)

~159(Cl)ng/mL分析速度：>20samplesperhour精度：RSD<5%離子源穩(wěn)定性：優(yōu)良的長程穩(wěn)定性自動化程度：從進樣到數(shù)據(jù)處理的全程自動化和遠程控制應用范圍：地質、環(huán)境、冶金、生物、醫(yī)藥、核工業(yè)可測定同位素的比率第九十五頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三ICP-MS系統(tǒng)組成及工作原理第九十六頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三原子質譜分析包括下面幾個步驟：原子化將原子化的原子大部分轉化為離子離子按照質荷比分離計數(shù)各種離子的數(shù)目第九十七頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三BasicInstrumentalComponentsofICP-MS進樣系統(tǒng)等離子體源接口質譜儀進樣系統(tǒng)等離子體源接口質譜儀第九十八頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三ATypicalICP-MSin1990s(PE,PlasmaQuadII)進樣系統(tǒng)等離子體源接口質譜儀第九十九頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三ICP-MSLab.inPhys.Sci.Center,USTC(ThermoVGElemental,PlasmaQuadIII)第一百頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三ATypicalICP-MSLaboratoryin2000s(PE,SciexELAN6000)第一百零一頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三1.電感耦合等離子體等離子體：等離子體指的是含有一定濃度陰陽離子能夠導電的氣體混合物。在等離子體中，陰陽離子的濃度是相同的，凈電荷為零。通常用氬形成等離子體。氬離子和電子是主要導電物質。一般溫度可以達到10,000K。物理構件石英炬管(Fassel型)耦合負載線圈（2~3圈水冷細銅管）射頻發(fā)生器（提供能量）Tesla線圈（點火裝置）第一百零二頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三2.ICP與MS的接口(Interface)離子的提取 采樣錐(samplingcone)

截取錐(skimmercone)離子的聚焦 離子透鏡組真空系統(tǒng)一個機械泵一個分子渦輪泵第一百零三頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期三離子的提取兩個錐體組成，取樣錐和分離錐，取樣錐裝在一個水冷擋板上，錐體材料為鎳，取樣孔徑為0.