第五章-原子发射光谱法课件.ppt

1、1(AES)2v Applications3What is AES?Advantages and disadvantages4二、什么是原子发射光谱法二、什么是原子发射光谱法 What is AES?气态原子或离子气态原子或离子吸收吸收能量能量，核外电子核外电子从基态跃迁从基态跃迁到激发态，由于电子处于能量较高的激发态，原到激发态，由于电子处于能量较高的激发态，原子不稳定，经过子不稳定，经过1010-8-8s s的时间，电子就会从高能量的时间，电子就会从高能量状态返回低能量状态，下降的这部分能量以电磁状态返回低能量状态，下降的这部分能量以电磁辐射既光的形式释放出来，产生一定波长的光谱。辐射既光

2、的形式释放出来，产生一定波长的光谱。依据所依据所发射的特征光谱的发射的特征光谱的波长波长和和强度强度可以进行元可以进行元素的素的定性定性与与定量定量分析。分析。5二、什么是原子发射光谱法二、什么是原子发射光谱法 What is AES?气态原子或离子气态原子或离子 -如何获得如何获得能量能量 -如何提供如何提供从基态跃迁到激发态从基态跃迁到激发态 -有何规律有何规律波长波长 由什么因素决定由什么因素决定强度强度 如何测量如何测量定性与定量分析定性与定量分析 方法方法6Advantages and disadvantages优点优点7Advantages and disadvantages不足不

3、足891011n 2S+1 L Jn-表示原子所处的能级表示原子所处的能级光谱项的多重性光谱光谱支项支项12n-n 2S+1 L J 13如：钠原子的光谱支项符号如：钠原子的光谱支项符号 32S1/2 表示钠原子的电子处于的能级状态表示钠原子的电子处于的能级状态 （基态能级）（基态能级）n=3，2S+1=2(S=1/2)，L=0，J=L+S=1/2 n 2S+1 L J14例：例：写出镁原子写出镁原子基态基态和第和第一一电子电子激发态激发态的光谱支项的光谱支项v基态：基态：1s22s22p63s2l 1=0,l 2=0 L=0S=1/2-1/2=0 2S+1=1J=0所以所以n2s+1LJ为为

4、 31S0v第一激发态第一激发态:1s22s22p63s13p1l 1=0,l 2=1 L=1S=0 ,1 2S+1=1,3(1)S=0,J=1;(2)S=1,J=2,1,0;所以所以n2s+1LJ为为 31P1,33P2 ,33P1 ,33P01516 一条谱线是原子的外层电子在两个能级之间的跃迁产生一条谱线是原子的外层电子在两个能级之间的跃迁产生的，可用两个光谱项符号表示这种跃迁或跃迁谱线：的，可用两个光谱项符号表示这种跃迁或跃迁谱线：例例 钠原子的双重线钠原子的双重线 Na 588.996 nm;32S1/2 32P3/2；Na 589.593 nm;32S1/2 32P1/2；电子能级

5、跃迁的选择定则电子能级跃迁的选择定则1718几种光谱线几种光谱线共振线共振线电子由激发态直接返回到基态时所辐射的谱线电子由激发态直接返回到基态时所辐射的谱线第一共振线第一共振线由第一激发态回到基态时所辐射的谱线由第一激发态回到基态时所辐射的谱线 （主共振线、最灵敏线）（主共振线、最灵敏线）最后线（持久线）最后线（持久线）原子浓度降低时最后消失的谱线原子浓度降低时最后消失的谱线分析线分析线用来判断某种元素是否存在及其含量的线用来判断某种元素是否存在及其含量的线19I=A CB影响谱线强度的因素：影响谱线强度的因素：激发电位激发电位跃迁几率跃迁几率统计权重统计权重光源温度光源温度原子密度原子密度其

6、他因素其他因素赛伯罗马金公式赛伯罗马金公式20光源光源单色器单色器检测器检测器熔融、蒸发、熔融、蒸发、离解、激发离解、激发分光分光检测检测21222324结构结构直直流流电电弧弧结结构构25电弧温度电弧温度阴极区阴极区 高高阳极区阳极区 次之次之中间中间 低（低（4000 4000 7000 7000 K)K)阳极阳极 3800 3800 K(K(阳极斑）阳极斑）阴极阴极 3000 3000 K K262728交流供电交流供电间歇放电间歇放电高频引燃高频引燃脉冲电流脉冲电流29弧温高，激发能力强弧温高，激发能力强电极温度低，蒸发能力差，检出性能稍差电极温度低，蒸发能力差，检出性能稍差30间歇放

7、电间歇放电瞬间电流密度大瞬间电流密度大31适用于激发电位高，含量高，熔点低，易挥发适用于激发电位高，含量高，熔点低，易挥发样品的定量分析。样品的定量分析。电感耦合等离子矩电感耦合等离子矩（ICP)ICP)结构示意图结构示意图Preheating Zoneviewing height above load coilInduction ZoneInitial Radiation ZoneNormal Analytical Zone Plasma Tail 34353637作用作用将由激发光源发出的含有不同波长的复合光将由激发光源发出的含有不同波长的复合光分解成按波长排列的单色光分解成按波长排列的单

8、色光38检测系统检测系统相板相板 +映谱仪映谱仪+黑度计黑度计 =摄谱法摄谱法光电直读光谱仪光电直读光谱仪39相板相板将摄谱仪光学系统输出的不同波长的辐射将摄谱仪光学系统输出的不同波长的辐射能转换成黑的影象，以便分析信号的辨认能转换成黑的影象，以便分析信号的辨认和测量和测量特点特点40tEEdtHt0iiTS0lg1lg乳剂特性曲线乳剂特性曲线iHSlgSmaxSoABCcdDEFlgHlgHiS42光电直读光谱仪光电直读光谱仪单道扫描式单道扫描式通过用单出射狭缝在光谱仪焦面上扫描通过用单出射狭缝在光谱仪焦面上扫描移动，在不同的时间分别接受不同波长移动，在不同的时间分别接受不同波长的光谱线的光

9、谱线多道固定狭缝式多道固定狭缝式在光谱仪的焦面上按分析线波长位置安装在光谱仪的焦面上按分析线波长位置安装许多固定出射狭缝和相应的检测系统，在许多固定出射狭缝和相应的检测系统，在不同的空间位置同时接收许多分析信号不同的空间位置同时接收许多分析信号43Theory4445全谱直读光谱仪全谱直读光谱仪阵列检测器阵列检测器电荷耦合阵列检测器（电荷耦合阵列检测器（CCD)电荷注入阵列检测器（电荷注入阵列检测器（CID)测定每个元素可同时选用多条谱线测定每个元素可同时选用多条谱线46Vista-世界上世界上速度最快的全谱直速度最快的全谱直读式读式ICP-AES47定性与半定量分析定性与半定量分析48定性与

10、半定量分析定性与半定量分析光谱添加剂光谱添加剂缓冲剂缓冲剂-使样品成分趋于一致使样品成分趋于一致助熔剂助熔剂-降低试样熔点降低试样熔点稀释剂稀释剂-稀释试样稀释试样49激发、摄谱激发、摄谱定性与半定量分析定性与半定量分析识谱识谱铁谱比较法铁谱比较法标样光谱比较法标样光谱比较法波长测定法波长测定法50定性与半定量分析定性与半定量分析铁谱比较法铁谱比较法51（1 1）谱线多：在）谱线多：在210210660660nmnm范围内有数千条谱线；范围内有数千条谱线；（2 2）谱线间距离分配均匀：容易对比，适用面广；）谱线间距离分配均匀：容易对比，适用面广；（3 3）定位准确：已）定位准确：已准确准确测量

11、了铁谱每一条谱线的波长。测量了铁谱每一条谱线的波长。标准谱图标准谱图：在纯铁光谱图上准确标示出68种元素主要主要特征谱线特征谱线(分析线）分析线）并放大20倍的谱图片，铁谱起到标尺的作用。定性与半定量分析定性与半定量分析 为什么选铁谱？为什么选铁谱？52基本关系式基本关系式定量分析定量分析定量分析方法定量分析方法标准曲线法标准曲线法标准加入法标准加入法内标法内标法I=A CBlgI=B lgC+lgA5354KTEENNKKIIR12212121explgR(S)lgCS=S1-S2=1lgI1-2lgI2S=lgI1/I2=lgRS lgC55基本应用v岩矿分析v冶金过程监控v环境监测v生化临床分析v材料分析56本章要点本章要点v原子外层电子能级原子外层电子能级v原子发射光谱仪器原子发射光谱仪器 激发源，检测方法激发源，检测方法vAESAES定量原理和方法定量原理和方法vAESAES的基本应用的基本应用