原子发射光谱分析法 Atomic emission spectroscopy 图1-10WSP-1型平面光栅摄谦仪外形图 利用物质在热激发或电激发下,每种元素的原子或离子发射 特征光谱来判断物质的组成,而进行元素的定性与定量分析 的方法。成份的定性、半定量或定量分析
原子发射光谱分析法 Atomic emission spectroscopy 利用物质在热激发或电激发下，每种元素的原子或离子发射 特征光谱来判断物质的组成，而进行元素的定性与定量分析 的方法。成份的定性、半定量或定量分析
教学要求 了解原子发射光谱产生的基本原理;掌握 原子发射光谱强度的影响因素 了解原子发射光谱分析激发光源的作用机 理,掌握ICP形成过程及其特性。 ■掌握原子发射光谱的定性、定量分析方法
教学要求 了解原子发射光谱产生的基本原理；掌握 原子发射光谱强度的影响因素。 了解原子发射光谱分析激发光源的作用机 理，掌握ICP形成过程及其特性。 掌握原子发射光谱的定性、定量分析方法
原子发射光谱分析的优点 ①具有多元素同时检测能力。可同时测定一个样品 中的多种元素。 ■②分析速度快。若利用光电直读光谱仪,可在几分 钟内同时对几士种元素进行定量分析。分析试样不 经化学处理,固体、液体样品都可直接测定。 8般光源可达10~010m,绝对值可达1 001ppm,电感耦合高频等离子体原子发射光谱 ( CP-AES)检出限可达103~10-ppm。 ④准确度较高。一般光源相对误差约为5%~10%, ICP-AES相对误差可达1%以下 ⑤试样消耗少 ■⑥CP光源校准曲线线性范围宽可达4~6个数量级
原子发射光谱分析的优点 ① 具有多元素同时检测能力。可同时测定一个样品 中的多种元素。 ② 分析速度快。若利用光电直读光谱仪，可在几分 钟内同时对几十种元素进行定量分析。分析试样不 经化学处理，固体、液体样品都可直接测定。 ③一般光源可达10～0.1ppm，绝对值可达1～ 0.01ppm，电感耦合高频等离子体原子发射光谱 （ICP-AES）检出限可达10-3 ～10- 4ppm。 ④准确度较高。一般光源相对误差约为5％～10％， ICP-AES相对误差可达l％以下。 ⑤试样消耗少。 ⑥ ICP光源校准曲线线性范围宽可达4～6个数量级
原子发射光谱分析的缺点 ■高含量分析的准确度较差;常见的非金属 元素如氧、硫、氮、卤素等谱线在远紫外 区.一般的光谱仪尚无法检测;还有 一些非金属元素,如P、Se、Te等,由于其 激发电位高,灵敏度较低
原子发射光谱分析的缺点 高含量分析的准确度较差；常见的非金属 元素如氧、硫、氮、卤素等谱线在远紫外 区．一般的光谱仪尚无法检测；还有 一些非金属元素，如P、Se、Te等，由于其 激发电位高，灵敏度较低
方法原理 原子光谱的产生 通常情况下,原子处于基态,在激发光源作用下,原子 获得足够的能量,外层电子由基态跃迁到较高的能量状态 即激发态。处于激发态的原子是不稳定的,其寿命小于10 8s,外层电子就从高能级向较低能级或基态跃迁。多余能 量以电磁辐射的形式发射出去,这样就得到了发射光谱 △E=E2E1 A=h C/E2-E1 hc/入 U=c∥A =hu G=1/A shoc h为普朗克常数(6.626×10-34J.s) c为光速(2.997925×1010cm/s)
一、原子光谱的产生 ΔE=E2 - E1 λ= h c/E2 -E1 =h c/λ υ= c /λ =hυ σ= 1/λ =hσc h 为普朗克常数（6.626×10-34 J.s） c 为光速(2.997925×1010cm/s) 方法原理 通常情况下，原子处于基态，在激发光源作用下，原子 获得足够的能量，外层电子由基态跃迁到较高的能量状态 即激发态。处于激发态的原子是不稳定的，其寿命小于10- 8s，外层电子就从高能级向较低能级或基态跃迁。多余能 量以电磁辐射的形式发射出去，这样就得到了发射光谱
原子中某一外层电子由基态激发到高能级所需要的能量称 为激发电位,以e∨(电子伏特)表示。原子光谱中每一条 谱线的产生各有其相应的激发电位。这些激发电位在元素 谱线表中可以查到。由激发态向基态跃迁所发射的谱线称 为共振线。共振线具有最小的激发电位,因此最容易被激 发,也就是该元素最强的谱线 在激发光源作用下,原子获得足够的能量就发生电离,电 离所必须的能量称为电离电位。原子失去一个电子称为 次电离,一次电离的原子再失去一个电子称为二次电离, 依此类推 ■离子也可能被激发,其外层电子跃迁也发射光谱。由于离 子和原子具有不同的能级,所以离子发射的光谱与原子发 射的光谱是不一样的。每一条离子线也都有其激发电位, 这些离子线激发电位大小与电离电位高低无关。 ■在原子谱线表中,罗马字表示中性原子发射的谱线,工 表示一次电离离子发射的谱线,Ⅲ表示二次电离离子发射 的谱线,。例如,Mg|285.21nm为原子线,MgI 28027nm为一次电离离子线
原子中某一外层电子由基态激发到高能级所需要的能量称 为激发电位，以eV（电子伏特）表示。原子光谱中每一条 谱线的产生各有其相应的激发电位。这些激发电位在元素 谱线表中可以查到。由激发态向基态跃迁所发射的谱线称 为共振线。共振线具有最小的激发电位，因此最容易被激 发，也就是该元素最强的谱线。 在激发光源作用下，原子获得足够的能量就发生电离，电 离所必须的能量称为电离电位。原子失去一个电子称为一 次电离，一次电离的原子再失去一个电子称为二次电离， 依此类推。 离子也可能被激发，其外层电子跃迁也发射光谱。由于离 子和原子具有不同的能级，所以离子发射的光谱与原子发 射的光谱是不一样的。每一条离子线也都有其激发电位， 这些离子线激发电位大小与电离电位高低无关。 在原子谱线表中，罗马字I表示中性原子发射的谱线，Ⅱ 表示一次电离离子发射的谱线，Ⅲ表示二次电离离子发射 的谱线，..。例如，Mg I 285.21nm为原子线，Mg Ⅱ 280.27nm为一次电离离子线
谱线的强度 谱线强度公式 Ii-g /goAi hDi Noe-EikT 11,跃迁几率A1f=I1 12.统计权重1/90=1 13,发电位E1-1g1 1生,微发温度T-/1g1 简述影响谱线强度的因素
二.谱线的强度 谱线强度公式 Iij = gi /g0AijhυijN0 e -Ei/kT 1．跃迁几率 Aij∝Iij 2．统计权重 gi/g0∝Iij 3．激发电位 Ei∝-lgIij 4.激发温度 T∝-1/lgIij 方法原理 简述影响谱线强度的因素
谱线的自吸与自蚀 ■在激发光源高温条件下,以气体存在的物质为等离子体 plasma)。在物理学中,等离子体是气体处在高度电离状 态,其所形成的空间电荷密度大体相等,使得整个气体呈 电中性。在光谱学中,等离子体是指包含有分子、原子 离子、电子等各种粒子电中性的集合体 等离子体有一定的体积,温度与原子浓度在其各部位分布 不均匀,中间部位温度高,边缘低。其中心区域激发态原 子多,边缘处基态与较低能级的原子较多。元素的原子从 中心发射某一波长的电磁辐射,必然要通过边缘到达检测 器,这样所发射的电磁辐射就可能被处在边缘的同一元素 基态或较低能级的原子吸收,接收到的谱线强度就减弱了 这种原子在高温发射某一波长的辐射,被处在边缘低温状 态的同种原子所吸收的现象称为自吸
三、谱线的自吸与自蚀 在激发光源高温条件下，以气体存在的物质为等离子体 plasma）。在物理学中，等离子体是气体处在高度电离状 态，其所形成的空间电荷密度大体相等，使得整个气体呈 电中性。在光谱学中，等离子体是指包含有分子、原子、 离子、电子等各种粒子电中性的集合体。 等离子体有一定的体积，温度与原子浓度在其各部位分布 不均匀，中间部位温度高，边缘低。其中心区域激发态原 子多，边缘处基态与较低能级的原子较多。元素的原子从 中心发射某一波长的电磁辐射，必然要通过边缘到达检测 器，这样所发射的电磁辐射就可能被处在边缘的同一元素 基态或较低能级的原子吸收，接收到的谱线强度就减弱了。 这种原子在高温发射某一波长的辐射，被处在边缘低温状 态的同种原子所吸收的现象称为自吸
■自吸对谱线中心处强度影响大。当元素的 含量很低时,不表现自吸,当含量增大时 自吸现象增加。当达到一定含量时,由于 自吸严重,谱线中心强度都被吸收了,完 全消失,好像两条谱线,这种现象称为自 蚀。基态原子对共振线的自吸最为严重, 并且常产生自蚀,不同光源类型,自吸情 况不同,直流电弧由于蒸气云厚度大,自 吸现象常比较明显。 ■由于自吸现象影响谱线强度,在定量分析 中是一个必须注意的问题
自吸对谱线中心处强度影响大。当元素的 含量很低时，不表现自吸，当含量增大时， 自吸现象增加。当达到一定含量时，由于 自吸严重，谱线中心强度都被吸收了，完 全消失，好像两条谱线，这种现象称为自 蚀。 基态原子对共振线的自吸最为严重， 并且常产生自蚀，不同光源类型，自吸情 况不同，直流电弧由于蒸气云厚度大，自 吸现象常比较明显。 由于自吸现象影响谱线强度，在定量分析 中是一个必须注意的问题
三、谱线的自吸与自蚀 产生自吸与自蚀的原因 2 对光谱分析有什么影响 如何消除这些影响 图2-3谱线的自吸 1-无自吸;2—自吸;3一自蚀
三、谱线的自吸与自蚀 •产生自吸与自蚀的原因 •对光谱分析有什么影响 •如何消除这些影响 方法原理