清華儀器分析課件-第七章原子發(fā)射光譜分析

清華儀器分析課件-第七章原子發(fā)射光譜分析目錄CONTENTS原子發(fā)射光譜分析概述原子發(fā)射光譜儀器的結(jié)構(gòu)與原理原子發(fā)射光譜分析樣品制備技術(shù)原子發(fā)射光譜分析實(shí)驗(yàn)技術(shù)原子發(fā)射光譜分析的應(yīng)用實(shí)例原子發(fā)射光譜分析的未來(lái)發(fā)展與挑戰(zhàn)01原子發(fā)射光譜分析概述原子發(fā)射光譜分析是一種基于原子在受熱或電激發(fā)時(shí)發(fā)射的特征光譜進(jìn)行元素定性和定量分析的儀器分析方法。定義具有較高的靈敏度和準(zhǔn)確性，可同時(shí)測(cè)定多種元素，適用于各種不同樣品的分析，應(yīng)用廣泛。特點(diǎn)定義與特點(diǎn)當(dāng)原子受到熱能或電能激發(fā)時(shí)，電子從基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)，再返回基態(tài)時(shí)，會(huì)釋放出特征光譜。不同元素具有不同的特征光譜，因此可以通過(guò)測(cè)量特征光譜來(lái)測(cè)定元素的種類和含量。原子發(fā)射光譜分析的激發(fā)方式包括火花放電、電弧放電、激光燒蝕和等離子體加熱等。原子發(fā)射光譜分析的原理環(huán)境監(jiān)測(cè)食品與農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)醫(yī)藥領(lǐng)域工業(yè)生產(chǎn)控制原子發(fā)射光譜分析的應(yīng)用01020304用于檢測(cè)水、土壤、空氣等環(huán)境樣品中的重金屬元素，如鉛、汞、鎘等。用于檢測(cè)食品和農(nóng)產(chǎn)品中的微量元素和重金屬元素，以確保食品安全。用于檢測(cè)藥物中的微量元素和重金屬元素，以確保藥物質(zhì)量和安全。用于控制產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)過(guò)程，確保生產(chǎn)過(guò)程中的元素含量符合標(biāo)準(zhǔn)。02原子發(fā)射光譜儀器的結(jié)構(gòu)與原理提供足夠強(qiáng)度的光源，使原子或離子受激發(fā)并產(chǎn)生光譜發(fā)射。光源系統(tǒng)電弧燈、電火花、激光等。常見光源根據(jù)分析元素和光譜類型選擇合適的光源，以保證最佳的激發(fā)效果。光源選擇光源系統(tǒng)分光系統(tǒng)：將光源發(fā)射的光分解成不同波長(zhǎng)的光譜。常見分光儀器：棱鏡、光柵等。分光系統(tǒng)的作用：將光源發(fā)射的光分解成光譜，以便后續(xù)的檢測(cè)和分析。分光系統(tǒng)常見檢測(cè)器光電倍增管、CCD等。檢測(cè)系統(tǒng)的要求高靈敏度、高分辨率和快速響應(yīng)。檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)和記錄分光后的光譜。檢測(cè)系統(tǒng)123對(duì)檢測(cè)到的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和解釋。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)去背景、校正干擾、元素識(shí)別和定量分析等。功能具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，能夠進(jìn)行多元素分析、譜線識(shí)別和數(shù)據(jù)庫(kù)查詢等操作。軟件要求數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)03原子發(fā)射光譜分析樣品制備技術(shù)利用酸將樣品溶解，適用于金屬氧化物、氫氧化物等難溶樣品的溶解。酸溶法堿溶法熔融法利用堿將樣品溶解，適用于含硅、鋁、鈦等元素的樣品。將樣品與適量的熔劑混合，加熱至熔融狀態(tài)，再冷卻固化后研磨成細(xì)粉，適用于難以溶解的樣品。030201樣品溶解技術(shù)自然揮發(fā)法將樣品置于蒸發(fā)皿中，加熱至一定溫度，使樣品中的水分自然揮發(fā)，適用于含水樣品。吹拂法利用氣流將樣品中的水分吹走，適用于大量水分的蒸發(fā)。真空蒸發(fā)法將樣品置于真空環(huán)境中加熱，使水分迅速蒸發(fā)，適用于含水樣品和易氧化的樣品。樣品蒸發(fā)技術(shù)利用電弧放電產(chǎn)生的高溫使樣品中的原子被激發(fā)，適用于金屬樣品。電弧放電法利用火花放電產(chǎn)生的高溫使樣品中的原子被激發(fā)，適用于金屬樣品?；鸹ǚ烹姺ɡ眉す猱a(chǎn)生的高能量光束使樣品中的原子被激發(fā)，適用于非金屬樣品和有機(jī)物樣品。激光誘導(dǎo)法樣品激發(fā)技術(shù)04原子發(fā)射光譜分析實(shí)驗(yàn)技術(shù)03標(biāo)準(zhǔn)樣品的使用在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，使用標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行校準(zhǔn)，以獲得準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。01標(biāo)準(zhǔn)樣品的選擇選擇具有代表性的樣品，確保其化學(xué)組成和物理狀態(tài)與待測(cè)樣品相似。02標(biāo)準(zhǔn)樣品的制備根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，將標(biāo)準(zhǔn)樣品研磨、混合均勻，并進(jìn)行干燥處理。標(biāo)準(zhǔn)樣品的制備與使用光源參數(shù)選擇合適的光源，如空心陰極燈或電弧燈，并調(diào)整光源的電流、電壓等參數(shù)，以獲得最佳的發(fā)射光譜。光學(xué)參數(shù)選擇合適的單色器波長(zhǎng)范圍和掃描速度，以提高光譜分辨率和測(cè)量精度。實(shí)驗(yàn)環(huán)境參數(shù)控制實(shí)驗(yàn)室溫度、濕度等環(huán)境因素，以確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)參數(shù)的選擇與優(yōu)化數(shù)據(jù)處理對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑、校正等處理，消除干擾因素，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。數(shù)據(jù)分析根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行元素含量計(jì)算、譜線比較等分析，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。數(shù)據(jù)采集使用光譜儀采集發(fā)射光譜數(shù)據(jù)，記錄各元素的特征譜線波長(zhǎng)和強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理與分析05原子發(fā)射光譜分析的應(yīng)用實(shí)例通過(guò)原子發(fā)射光譜分析，可以準(zhǔn)確地測(cè)定鋼鐵中微量元素的種類和含量，對(duì)于控制產(chǎn)品質(zhì)量和冶煉工藝具有重要意義。在地質(zhì)勘探和礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)中，原子發(fā)射光譜分析可用于測(cè)定礦石中多種金屬元素的含量，為資源評(píng)估和開發(fā)提供依據(jù)。金屬元素的分析礦石中金屬元素的測(cè)定鋼鐵中微量元素的分析原子發(fā)射光譜分析可用于硅酸鹽巖石中非金屬元素（如硅、鋁、鈣、鎂等）的測(cè)定，有助于研究巖石的成因和地質(zhì)構(gòu)造。硅酸鹽巖石中非金屬元素的分析在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，原子發(fā)射光譜分析可用于測(cè)定水體、土壤等環(huán)境樣品中硫、磷等非金屬元素的含量，有助于評(píng)估環(huán)境污染狀況。環(huán)境樣品中硫、磷元素的測(cè)定非金屬元素的分析通過(guò)原子發(fā)射光譜分析，可以測(cè)定高分子材料中有機(jī)元素（如碳、氫、氮等）的含量，有助于研究材料的結(jié)構(gòu)和性能。高分子材料中有機(jī)元素的測(cè)定在生物醫(yī)學(xué)研究中，原子發(fā)射光譜分析可用于測(cè)定生物樣品中有機(jī)元素的含量，有助于了解生物體內(nèi)代謝過(guò)程和生理狀態(tài)。生物樣品中有機(jī)元素的測(cè)定有機(jī)化合物的分析06原子發(fā)射光譜分析的未來(lái)發(fā)展與挑戰(zhàn)研發(fā)更靈敏、更快速響應(yīng)的檢測(cè)器，提高檢測(cè)限和動(dòng)態(tài)范圍。新型檢測(cè)器將儀器小型化，便于攜帶和現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)多元素同時(shí)分析。微型化與集成化引入人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)儀器自動(dòng)化操作、數(shù)據(jù)自動(dòng)處理和結(jié)果智能分析。智能化與自動(dòng)化新儀器的研發(fā)與應(yīng)用化學(xué)計(jì)量學(xué)方法將原子發(fā)射光譜與其他分析技術(shù)聯(lián)用，如色譜、質(zhì)譜等，實(shí)現(xiàn)多組分同時(shí)分離與測(cè)定。聯(lián)用技術(shù)新型光源研發(fā)新型光源，如激光、等離子體等，提高光譜分辨率和元素檢測(cè)靈敏度。結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)算法，優(yōu)化光譜解析過(guò)程，提高復(fù)雜樣品中元素的準(zhǔn)確測(cè)定。分析方法的改進(jìn)與創(chuàng)新標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量控制