光学分析法-原子发射光谱法-暨大仪器分析-课件.ppt

1、光学分析法原子发射光谱分析原子光谱法概述原子光谱法特点 原子化 窄线状光谱(0.001nm量级,分子光谱0.1nm) 只可进行元素测定原子光谱法的分类 原子发射分光光度法 进入 原子吸收分光光度法 原子荧光分光光度法原子发射光谱法原子吸收光谱法原子荧光光谱法原子发射光谱法原子发射光谱的产生原子发射光谱仪器光谱定性分析光谱定量分析光谱半定量分析原子发射光谱特点和应用结束原子发射光谱的产生原子发射光谱的产生原子与其它离子高速碰撞获得能量到达激发态后，激发态很不稳定，将放出多余能量后回到基态。放出的多余能量如果以光（电磁波）的形式放出就产生原子发射光谱。原子发射光谱的波长（光子的能量）与原子的能级有

2、关由于不同元素的原子能级的不同，按照一定的跃迁选律形成的发射光谱也都有每种元素自己的特征。可以利用这种性质进行定性分析。hchEEE12原子发射光谱分析仪器原子发射的检测光源光源光源的作用： 提供能量将试样离解为气态原子（原子化），再进一步使气态原子形成激发态。光源的要求： 可以提供足够的能量，稳定光源的种类有很多，常用的有：电弧及高压火花， 电感耦合高频等离子体焰炬，火焰，其他一些光源如：激光，微波等离子体,直流等离子体，辉光放电等，需要根据分析的需要进行选择：光源的选择难挥发元素和难激发元素是什么？难激发元素和难挥发元素难激发元素：元素被原子化后，电离电位较高，电离能大难挥发元素：熔点较高

3、，易形成高温下稳定的化合物电弧及高压火花是最常使用的光源可适用于多数元素的测定稳定性较差，主要用于定性和半定量分析分为直流电弧，交流电弧及高压火花等几种直流电弧样品置于电极头上，电弧产生高温激发样品温度高：4000 -7000K，检测灵敏度高不稳定，弧光游移不定，重现性差，只适用于定性分析，电极头温度高，不适用于低熔点金属150-380V，5-30A电极头的形状一般用固体样品进行分析，溶液虚线浓缩为固体样品交流电弧稳定性高，操作安全可用于定性和定量分析脉冲电弧，灵敏度较差高压火花稳定性好，适用于定量分析间歇放电，样品蒸发效果差，灵敏度低瞬间温度高10000K，适用于难激发元素10-25KV振荡

4、放电电感耦合高频等离子体焰炬ICP等离子体是在总体上呈中性的气体，由离子、电子和中性原子及分子组成。正负电荷密度相等。力学性质与普通气体相同，但电磁学性质特殊。ICP装置由高频发生器，等离子焰炬和雾化器组成ICP有许多很好的特点，是原子发射光谱分析的理想光源。ICP的特点工作温度高，有利于原子的蒸发和激发，灵敏度高，检测限低，应用范围广样品所在区域温度低而表层温度高，不易产生自吸现象，线性范围宽。可以进行定性和定量分析。干扰少：碱金属不易电离；工作气体为氩气，背景干扰少；无电极污染但设备贵，使用成本较高。ICP装置雾化器等离子体焰炬ICP光源的温度分布焰心区，有强的背景干扰，主要用于样品的预热

5、和蒸发内焰区，原子在该区激发和电离，是多数元素测量的有效区域尾焰区，激发低能态试样火焰特点：设备简单，稳定性高，光谱简单，操作方便快速主要用于碱金属和钙等少数几种元素的测定。激光光源激光微探针分析，可以进行微区分析，近似的无损分析原子化过程由激光完成，使用电极放电使原子激发而发光，产生的光谱由光谱仪测定原子发射的检测看谱法摄谱法光电法摄谱法在同一照相底片上，借助哈特曼光阑的作用，同时得到铁的光谱和其他待测样品的光谱，底片冲洗后，再使用光谱投影仪或测微光度计进行定性和定量分析哈特曼光阑光谱投影仪测微光度计光电法光电法光谱定性分析分析线，灵敏线和最后线只要检查出某种元素两条以上的灵敏线，就可判断该

6、元素的存在与否。须注意自吸现象的影响用光电直读光谱法可直接确定元素的含量和存在自吸现象由于原子发射中心区温度较高，而边缘温度较低，使得中心区的原子发射在透过边缘时被部分吸收，导致原子发射线的形状发生变形。自吸现象通常发生在样品浓度较大时分析线，灵敏线和最后线在进行光谱定性或定量分析时用以确定某元素存在或含量的光谱线即分析线。灵敏线指某元素发射强度最大的几条光谱线元素含量越来越少时，可以显现的特征谱线的数目也越来越少，最后消失的光谱线即最后线。灵敏线通常是元素的共振线（跃迁时终态能级为基态能级的光谱线），最后线通常是元素的灵敏线通常选择灵敏线或最后线作为元素的分析线，但不是绝对的。光谱定量分析光

7、电直读光谱法通常由仪器直接给出定量分析结果，摄谱法需先进行摄谱，然后进行显影定影，再在映谱仪上确定分析线，然后在测微光度计上测量谱线黑度后进行定量分析。光谱定量分析基本关系式（赛伯-罗马金公式）：光谱定量分析中普遍采用内标法进行bacIacbIlglglg赛伯-罗马金公式公式中：a与试样的蒸发、激发过程及试样组成有关；b与试样的含量，谱线的自吸有关，称为自吸系数由于自吸现象容易发生在组分浓度较高时，只是在低浓度时，lgI和lgc才成线性，因此光谱定量分析主要适用于痕量分析bacIacbIlglglg内标法试样的蒸发和激发条件，以及试样的组成等都会影响谱线的强度。在实际工作中要完全控制这些因素很

8、困难，因此在光谱定量分析中普遍采用内标法。选择合适的分析线和内标线，可得倒如下关系11111;111aacKKccaacIIRbbbb其中：分析线和内标线的选择若内标元素是外加的，在分析试样时，该元素的含量应极微或不存在被测元素和内标元素的蒸发性质应相近分析线和内标线的激发电位和电离电位应尽量接近，即形成“均称线对”分析线和内标线的波长及强度应接近分析线和内标线应无自吸或自吸很小，并且不受其他元素的干扰光谱半定量分析光谱半定量分析用于在定性分析的基础上，得出元素的大致含量主要的方法有： 谱线呈现法 谱线强度比较法 均称线对法均称线对法在某些合金中，某一元素的含量基本不变化，可利用该元素不同的谱

9、线作为待测元素的含量标准。谱线强度比较法将待测样品和一系列标准样品在同样的条件下摄谱，将待测样和标准样的灵敏线的黑度进行对比后得到元素的大致含量谱线呈现法在同一实验条件下,元素含量降低时,元素的谱线由弱到强会逐渐消失，根据谱线数量可大致判断元素含量原子发射光谱特点和应用原子发射光谱是可靠的定性分析方法，可方便地用于70多个元素的鉴定使用样品量少，分析灵敏度高，适用于低含量元素的分析光电法有很快的分析速度，适用于过程快速分析本章小结原子光谱法的特点：原子化，线状光谱，元素分析原子发射光谱根据原子发射光谱的特征性确定元素种类（定性分析），根据发射线的强弱确定含量（定量分析）原子发射光谱发光原理常用光源（直流电弧，交流电弧，高压火花，ICP,火焰）的优缺点摄谱法的基本原理和过程光谱定性、定量和半定量分析方法谢 谢 大 家