第二章原子发射光谱法 2.1基本原理 2.1.1谱线的产生(与定性相关联) 在通常温度下,原子处于最低能量的基态,在激 发能量作用下,原子获得足够能量,外层电子由基态跃 迁到不同的激发态。原子(或离子)的外层电子处于激 发态时是不稳定的,当它跃迁回到基态或较低的激发态 时,就要释放出能量,若此能量以光的形式出现,即得 到发射光谱,其为线光谱
第二章 原子发射光谱法 2.1 基本原理 2.1.1 谱线的产生 （与定性相关联） 在通常温度下，原子处于最低能量的基态，在激 发能量作用下，原子获得足够能量，外层电子由基态跃 迁到不同的激发态。原子（或离子）的外层电子处于激 发态时是不稳定的，当它跃迁回到基态或较低的激发态 时，就要释放出能量，若此能量以光的形式出现，即得 到发射光谱，其为线光谱
常用术语 ■激发电位:原子的外层电子由低能级激发到高能级 所需要的能量。 ■共振线:由最低激发态跃迁回到基态发射的谱线称 为共振线,共振线一般是最强的谱线。 ■电离电位:使原子电离所需要的能量称为电离电 位。原子的外层电子在获得能量后发生电离,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,依次类推
常用术语 激发电位：原子的外层电子由低能级激发到高能级 所需要的能量。 共振线：由最低激发态跃迁回到基态发射的谱线称 为共振线，共振线一般是最强的谱线。 电离电位：使原子电离所需要的能量称为电离电 位。原子的外层电子在获得能量后发生电离，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，依次类推
21.2谱线的强度(与定量相关联) .谱线强度I1 若激发处于热力学平衡状态,分配在各激发态和基态原 子数目应遵循麦克斯韦一玻兹曼分布定律,即 g e Ei/ kT (1) 设电子在、两个能级间跃迁,其发射线的强度以I1 表示,则 (2) 把式(1)代人式(2),得谱线的强度为
2.1.2 谱线的强度 （与定量相关联） 1. 谱线强度 Iij: 若激发处于热力学平衡状态，分配在各激发态和基态原 子数目应遵循麦克斯韦----玻兹曼分布定律，即 N i = N 0 ( g i / g 0 ) e - Ei / kT （1） 设电子在i、j两个能级间跃迁，其发射线的强度以Iij 表示，则 Iij = N i Aij h νij （2） 把式（1）代人式（2），得谱线的强度为 ( / ) Ei / kT h
由式(3)可看出谱线的强度与下列因素有 关 a.跃迁几率:谱线的强度与跃迁几率A;成 正比。 b.激发能:激发能E.,越大,谱线强度越小。 实验证明,绝大多数激发能较低的元素,其谱线 都比较强,因此激发能最低的共振线往往是最强 的谱线。 C.统计权重:谱线的强度与激发态和基态统 计权重的比(g;/g0)成正比。(g=2J+1)
由式（3）可看出谱线的强度与下列因素有 关： a. 跃迁几率：谱线的强度与跃迁几率 Aij 成 正比。 b. 激发能：激发能E i越大，谱线强度越小。 实验证明，绝大多数激发能较低的元素，其谱线 都比较强，因此激发能最低的共振线往往是最强 的谱线。 c. 统计权重：谱线的强度与激发态和基态统 计权重的比（g i／g 0）成正比。(g = 2J+1)
激发温度:一般地,温度升高谱线强度增大。 但当超过某一温度后,体系中电离的原子数目增 加,使原子线的强度逐渐减弱而离子线的强度增 大。若温度再升高,一级离子线的强度也随之减 弱。因此,每条谱线均有其适合的激发温度,与采 用的激发光源有关。 e.基态原子数:谱线的强度与基态原子数目成正 比。在特定的实验条件下,基态原子数与试样中被 测元素的浓度成正比。所以谱线的强度与被测元素 的浓度有一定关系,可进行定量分析
d. 激发温度：一般地，温度升高谱线强度增大。 但当超过某一温度后，体系中电离的原子数目增 加，使原子线的强度逐渐减弱而离子线的强度增 大。若温度再升高，一级离子线的强度也随之减 弱。因此，每条谱线均有其适合的激发温度，与采 用的激发光源有关。 e. 基态原子数：谱线的强度与基态原子数目成正 比。在特定的实验条件下，基态原子数与试样中被 测元素的浓度成正比。所以谱线的强度与被测元素 的浓度有一定关系，可进行定量分析
2.谱线强度与被测元素含量的关系 在实际工作中,准确测定谱线的绝对强度是很困难 的,所以在光谱定量分析中,常采用谱线强度经验公式, 即赛伯-罗马金公式: a c 在一定的实验条件下,a为常数;c为被测元素的含量; b为自吸系数。 b=1,无自吸;b<1,有自吸。b愈小,自吸愈大
2. 谱线强度与被测元素含量的关系 在实际工作中，准确测定谱线的绝对强度是很困难 的，所以在光谱定量分析中，常采用谱线强度经验公式， 即赛伯-罗马金公式： I = a c b 在一定的实验条件下，a为常数；c为被测元素的含量； b为自吸系数。 b=1，无自吸；b<1，有自吸。b愈小，自吸愈大
自吸:原子在高温时被激发,发射某一波长的谱 线,而处于低温状态的同类原子又能吸收这一波长 的辐射的现象。 自蚀:在自吸严重时,谱线中心强度几乎完全被吸 收,这种现象称为自蚀。 无自吸 自吸 自蚀
自吸：原子在高温时被激发，发射某一波长的谱 线，而处于低温状态的同类原子又能吸收这一波长 的辐射的现象。 自蚀: 在自吸严重时，谱线中心强度几乎完全被吸 收，这种现象称为自蚀。 无自吸 自吸 自蚀
在激发光源中,试样经蒸发、原子化和激发,产生大 量的气体分子、原子、离子和电子等粒子,这些气态粒子从 宏观上看是呈电中性的,称为等离子体。在一般激发光源中 等离子体是在弧焰中产生的,弧焰中心温度高,激发态原子 多,而弧焰边缘温度相对低,处于基态的原子较多。由弧焰 中心发射的辐射穿过弧焰边缘时,被其同类基态气志原子吸 收,使谱线的中心强度减弱,这种现象称为自吸。弧焰中被 测元素原子浓度越大,弧层厚度也越大,则自吸越严重。在 自吸严重时,谱线中心强度几乎完全被吸收,这种现象称为 自蚀
在激发光源中，试样经蒸发、原子化和激发，产生大 量的气体分子、原子、离子和电子等粒子，这些气态粒子从 宏观上看是呈电中性的，称为等离子体。在一般激发光源中 等离子体是在弧焰中产生的，弧焰中心温度高，激发态原子 多，而弧焰边缘温度相对低，处于基态的原子较多。由弧焰 中心发射的辐射穿过弧焰边缘时，被其同类基态气志原子吸 收，使谱线的中心强度减弱，这种现象称为自吸。弧焰中被 测元素原子浓度越大，弧层厚度也越大，则自吸越严重。在 自吸严重时，谱线中心强度几乎完全被吸收，这种现象称为 自蚀
2.2仪器装置 原子发射光谱仪主要由激发光源、分光 系统和检测器三部分组成。 2.2.1激发光源 激发光源的作用:使试样蒸发、解离、原 子化、激发、跃迁产生光辐射
2.2 仪器装置 原子发射光谱仪主要由激发光源、分光 系统和检测器三部分组成。 2.2.1 激发光源 激发光源的作用 ：使试样蒸发、解离、原 子化、激发、跃迁产生光辐射
1.直流电弧光源 特点: 电极头温度比其它激发光源高,试样易蒸发,适用于 难挥发试样分析; 但电极温度高试样损耗多; 弧层较厚,容易产生自吸现象,不适于高含量分析; 弧焰温度较低,激发能力差,不利于激发电离电位高 的元素; 放电稳定性差,重现性差。 适用于:矿物和纯物质中痕量杂质等试样的定性、定 量分析
1. 直流电弧光源 特点： 电极头温度比其它激发光源高，试样易蒸发，适用于 难挥发试样分析； 但电极温度高试样损耗多； 弧层较厚，容易产生自吸现象，不适于高含量分析； 弧焰温度较低，激发能力差，不利于激发电离电位高 的元素； 放电稳定性差，重现性差。 适用于：矿物和纯物质中痕量杂质等试样的定性、定 量分析