仪器分析（含实验） 《仪器分析实验》 实验13原子发射光谱法 Atomic Emission Spectroscopy For Short:AES 编写日期：2005年11月
编写日期：2005年11月 《仪器分析实验》 实验13 原子发射光谱法 Atomic Emission Spectroscopy For Short：AES 仪器分析(含实验)
第一部分基本原理 一.原子发射光谱的产生 气态、激发态原子、离子的 核外电子，迅速回到低能态时以 E3 光辐射的形式释放能量。原子发 电能、热能、 射光谱 光能等激发气态 (寿命小于10-8s) 基态原子、离子 的核外电子受激 跃迁至高能态。 1.激发电位 4.原子线(I):M→M(0); 2. 共振线、第一共振线 离子线（Ⅱ，Ⅲ）：M+→M+(Ⅱ) 3.最灵敏线、最后线、分析线 M*2*-→M2+(Π) 编写日期：2005年11月
编写日期：2005年11月 一. 原子发射光谱的产生 电能、热能、 光能等激发气态 基态原子、离子 的核外电子受激 跃迁至高能态。 E2 E0 E1 E3 h i 气态、激发态原子、离子的 核外电子，迅速回到低能态时以 光辐射的形式释放能量。原子发 射光谱 (寿命小于10-8s) 第一部分 基本原理 1. 激发电位 2. 共振线、第一共振线 3. 最灵敏线、最后线、分析线 4.原子线(Ⅰ)：M* → M (I); 离子线(Ⅱ,Ⅲ) ：M* +→ M + (Ⅱ) M*2+ → M2+ (Ⅲ)
能级图 20 5.0 Ionization potential 事 7s 6 把原子中所可能存在的 5p 5s- 光谱项-能级及能级跃迁用 4.0 4p7 平面图解的形式表示出来， 6154 称为能级图。 ZOEE 45 3.0 11,383 60 82 -8183 2.0 3p 3p Na(1s)22s)22p)(3s)1 1.0 5890 Na 0-35 编写日期：2005年11月
编写日期：2005年11月 能级图 把原子中所可能存在的 光谱项-能级及能级跃迁用 平面图解的形式表示出来, 称为能级图。 Na (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 1
二.原子发射谱线强度与试样中元素浓度的关系 E 1. 谱线强度及其影响因素 谱线强度的基本公式： I=1g:/goe-EV/kTA:hvi (1-a)k/5]C ，90一激发态和基态的统计权重 9i 一激发电位 K 一Boltzmann常数 T 一温度K 当以上的影响因素恒定时： A 一蒸发出的原子数 K 一蒸发速率常数 6 一逸出速率常数 I=IA]C C 一试样中浓度 a 一电离度 编写日期：2005年11月
编写日期：2005年11月 二.原子发射谱线强度与试样中元素浓度的关系 E0 Ei gi 、g0—激发态和基态的统计权重 Ei —激发电位 K — Boltzmann常数 T —温度K Ai —蒸发出的原子数 K —蒸发速率常数 —逸出速率常数 C —试样中浓度 —电离度 1. 谱线强度及其影响因素 Ii =[ gi /g0 e -Ei/kTAihυi (1-)k/] C 谱线强度的基本公式: 当以上的影响因素恒定时： Ii =[ A] C
2.谱线的自吸与自蚀 A.自吸 I=le ad 。为弧焰中心发射的谱线 强度； a为吸收系数； 图2一3谱线的自吸 B.自蚀为弧层厚度 1一无自吸；2一自吸；3一自蚀 在谱线上，常用表示自吸，R表示自蚀。在共振线上，自吸严 重时谱线变宽，称为共振变宽。 考虑到自吸作用的影响时： I=[A川Cb 编写日期：2005年11月
编写日期：2005年11月 2. 谱线的自吸与自蚀 A. 自吸 I = I0 e -ad I0 为弧焰中心发射的谱线 强度; a 为吸收系数; B. 自蚀d 为弧层厚度 在谱线上，常用r表示自吸，R表示自蚀。在共振线上，自吸严 重时谱线变宽，称为共振变宽。 Ii =[ A] C b 考虑到自吸作用的影响时：
第二部分原子发射光谱仪 一、原子发射光谱法的分析过程 光源 单色器 检为器 读出器件 出样品 (a) 单色器 检测怨 光源 6) 读出器件 激发源（光源） 单色器 检测器 数据处理与显示 编写日期：2005年11月
编写日期：2005年11月 激发源(光源) 单色器 检测器 数据处理与显示 一、原子发射光谱法的分析过程 第二部分 原子发射光谱仪
二、激发源（光源） 高频高压引火线路 A.低压交流电弧 10KV 220V 4000~7000K 50Hz 2.5-3KV 低频低压燃弧线路 个 电极放电较稳定 特点与应用 适用于矿物、低含量金属的测定、只能测定固体粉末。 B.电感耦合等离子体ICP(Inductively coupled plasma) 编写日期：2005年11月
编写日期：2005年11月 A A. 低压交流电弧 高频高压引火线路 低频低压燃弧线路 2.5~3KV 10KV 4000~7000K 220V 50Hz 特点与应用 电极放电较稳定 适用于矿物、低含量金属的测定、只能测定固体粉末。 二、 激发源(光源) B. 电感耦合等离子体 ICP（Inductively coupled plasma）
三、单色器（摄谱仪） A.平面光栅摄谱仪的色散系统 thbot 平面光栅衍射的线色散率、分辨率、聚光本领 编写日期：2005年11月
编写日期：2005年11月 三、 单色器(摄谱仪) A. 平面光栅摄谱仪的色散系统 平面光栅衍射的线色散率、分辨率、聚光本领
四、检测器 冬安装感光板在摄谱仪的焦面上 A摄谱法 激发试样，产生光谱而感光 显影，定影，制成谱板 (1)摄谱步骤 特征波长，定性分析 (2)感光板 特征波长下的谱线强度，定量分析 玻璃板为支持体，涂抹感光乳剂(AgB+明胶+增感剂) 感光： 2AgX+2hw→Ag(形成潜影中心)+X2 OH 显影： 对苯二酚 (海德洛) +2AgBr +Ag+2MBr 对甲氨基苯酚H0 +2AgBr- 2Ag+2HBr (米吐尔) NCH3 定影：AgBr+Na2S203→NaAgS203Na3Ag(S203)2 NasAg3(S203)4 硫代硫酸钠（海波） 编写日期：2005年11月
编写日期：2005年11月 四、 检测器 ⑴ 摄谱步骤 ⑵ 感光板 玻璃板为支持体，涂抹感光乳剂(AgBr+明胶+增感剂) ❖安装感光板在摄谱仪的焦面上 ❖激发试样，产生光谱而感光 ❖显影，定影，制成谱板 ❖特征波长，定性分析 ❖特征波长下的谱线强度，定量分析 显影： 对苯二酚 （海德洛） OH OH +2AgBr O O + Ag + 2MBr 感光： 2AgX+2hυ→ Ag(形成潜影中心)+X2 A. 摄谱法 对甲氨基苯酚 （米吐尔） HO NHCH3 O NCH3 +2AgBr + 2Ag+2HBr 定影： AgBr +Na2S2O3 → NaAgS2O3 Na3Ag(S2O3 )2 Na5Ag3 (S2O3 )4 硫代硫酸钠（海波）
(3)感光板乳剂特性曲线 A.曝光量H)与照度(E)的关系 H-Edt-Edt B.黑度(S) S=log io 雾翳 ,未曝光部分的透光强度 y=AS/△logH i曝光部分的透光强度 感光板的反衬 D C.黑度(S)与曝光量(H川的关系 度（对比度） 黑度(S)与曝光量（川的关系 难以用一般的数学公式描述。 S=y(log H-log Hi) 1 =ylog H-i 感光板y:0.4-1.8 定量分析：采用y较高的感光板-一紫外I 型感光板。 定性分析：采用H较小即灵敏度较高的 感光板一紫外Ⅱ型感光板。 H一为感光板的惰延量 编写日期：2005年11月
编写日期：2005年11月 γ ⑶ 感光板乳剂特性曲线 A．曝光量(H) 与照度(E)的关系 = = t H Edt Edt 0 B. 黑度(S) i i S 0 = log i0 未曝光部分的透光强度 i 曝光部分的透光强度 雾翳 i i 0 C．黑度(S)与曝光量(H) 的关系 ( ) H i S H Hi = − = − log log log 黑度(S)与曝光量(H) 的关系 难以用一般的数学公式描述。 γ =S/ log H 感光板的反衬 度(对比度) Hi -为感光板的惰延量 感光板γ：0.4~1.8 定量分析:采用γ较高的感光板-紫外 型感光板。 定性分析:采用Hi较小即灵敏度较高的 感光板-紫外型感光板