ICPOES基本原理ppt课件.ppt

ICP-OES基本原理,1,概述,原子发射光谱分析是一种已有一个世纪以上悠久历史的分析方法，原子发射光谱分析的进展，在很大程度上依赖于激发光源的改进。到了60年代中期，Fassel和Greenfield分别报道了各自取得的重要研究成果，创立了电感耦合等离子体原子发射光谱新技术，这在光谱化学分析上是一次重大的突破，从此，原子发射光谱分析技术又进入一个崭新的发展时期。与此同时，其它等离子体光谱分析技术（直流等离子体、微波等离子体）也得到了长足的进步。,2,ICP-OES能分析约73种元素,3,原子光谱原理,物质被热激发成原子和离子测量原子和离子吸收和发出的光即E=hv=hc/量子理论：吸收和发射发生在分立的能级能级和波长之间的对应关系,4,原子吸收和发射能量,原子基态,原子激发态,hv,吸收能量,外层电子,hv,能量发射,5,原子发射能量示意图,abcd,Eo基态,激发态,发射,能量,b,a,c,E3,E2,E1,E,离子化,6,吸收和发射,Ba,Na,K,Fraunhofer吸收线,发射线,元素定性分析,190nm,900nm,Cu,7,原子发射光谱的定性原理,量子力学基本理论:1）原子或离子可处于不连续的能量状态，该状态可以光谱项来描述；2）当处于基态的气态原子或离子吸收了一定的外界能量时，其核外电子就从一种能量状态（基态）跃迁到另一能量状态（激发态）；3）处于激发态的原子或离子很不稳定，经约10-8秒便跃迁返回到基态，并将激发所吸收的能量以一定的电磁波辐射出来；4）将这些电磁波按一定波长顺序排列即为原子光谱（线状光谱）；5）由于原子或离子的能级很多并且不同元素的结构是不同的，因此，对特定元素的原子或离子可产生一系列不同波长的特征光谱，通过识别待测元素的特征谱线存在与否进行定性分析。,8,半定量,半定量是对样品中一些元素的浓度进行大致估算。与定量分析相比较，半定量希望通过较少地努力来大致得到许多元素的浓度。一种半定量的方法是对许多元素进行一次曲线校正，并将标准曲线储存起来。然后在需要进行半定量时，直接采用原来的曲线对样品进行测试。结果会因仪器的飘移而产生误差或因样品基体的不同而产生误差，但对于半定量来说，可以接受。,9,定量分析基础,I=KNX其中：I：光谱强度K：常数N：原子浓度X：接近1的指数,10,全谱直读电感耦合等离子发射光谱仪,工作模式：通过一次测定,同时记录样品中待测元素的所有发射谱线,不管这些谱线是在紫外区，还是在可见区,也不论这些待测元素是高浓度或是低浓度，多能同时完成测定。性能特点：1、由于具有同时记录待测元素的所有发射谱线的功能,所以，可以通过选择合适的谱线，有效避免光谱干扰；2、同一元素，具有很多分析谱线，不同元素具有不同的灵敏度，高灵敏度谱线检测低含量的样品，低灵敏度谱线检测高浓度样品，所以有效地拓宽了分析的浓度范围；3、分析速度极快；4、同时记录样品的背景信号，有效扣除背景影响，大大改善分析精度。,11,何谓等离子体,高温气体；离子和电子云；整个等离子体呈电中性；RF发生器使电感线圈发生高频震荡磁场；RF发生器能量耦合到氩气中；高温达10000K。,12,等离子体,三圆同心玻璃管,水冷的耦合线圈,磁场,辅助气,等离子体气,雾化气和样品气溶胶,13,等离子体溫度,14,等离子体区域,15,等离子体形成过程,16,ICP炬形成过程,1）Tesla线圈-高频交变电流-交变感应磁场；2）火花-氩气-气体电离-少量电荷-互相碰撞-雪崩现象-大量载流子；3）数百安极高感应电流（涡电流，Eddycurrent)-瞬间加热-到10000K-等离子体-内管通入氩气形成环状结构样品通道-样品蒸发、原子化、激发。,17,ICP光源特点,1）低检测限：蒸发和激发温度高；2）稳定，精度高：高频电流-趋肤效应（skineffect)-涡流表面电流密度大-环壮结构-样品导入通道-不受样品引入影响-高稳定性3）基体效应小（matrixeffect)：样品处于化学惰性环境的高温分析区-待测物难生成氧化物-停留时间长（ms级）、化学干扰小，样品处于中心通道，其加热是间接的-样品性质（基体性质，如：样品组成、溶液粘度、样品分散度等）对ICP影响小。4）背景小：通过选择分析高度，避开涡流区。5）自吸效应小：样品不扩散到ICP周围的冷气层，只处于中心通道，即是处于非局部力学系统平衡；6）分析线性范围宽：ICP在分析区温度均匀，自吸收、自蚀效应小7）众多元素同时测定：激发温度高（70多种）不足：对非金属测定的灵敏度低，仪器贵，维护费用高。,18,分析