原子发射光谱分析基本原理.ppt

2020 2 21 第七章原子发射光谱分析 一 概述generalization二 原子发射光谱的产生formationofatomicemissionspectra三 谱线强度spectrumlineintensity四 谱线自吸与自蚀self absorptionandselpreversalofspectrumline 第四节原子发射光谱分析基本原理 atomicemissionspectrometry AES basicprincipleofAES 2020 2 21 一 概述generalization 原子发射光谱分析法 atomicemissionspectroscopy AES 元素在受到热或电激发时 由基态跃迁到激发态 返回到基态时 发射出特征光谱 依据特征光谱进行定性 定量的分析方法 1859年 基尔霍夫 KirchhoffGR 本生 BunsenRW 研制第一台用于光谱分析的分光镜 实现了光谱检验 1930年以后 建立了光谱定量分析方法 原子光谱 原子结构 原子结构理论 新元素在原子吸收光谱分析法建立后 其在分析化学中的作用下降 新光源 ICP 新仪器的出现 作用加强 2020 2 21 原子发射光谱分析法的特点 1 可多元素同时检测各元素同时发射各自的特征光谱 2 分析速度快试样不需处理 同时对几十种元素进行定量分析 光电直读仪 3 选择性高各元素具有不同的特征光谱 4 检出限较低10 0 1 g g 1 一般光源 ng g 1 ICP 5 准确度较高5 10 一般光源 1 ICP 6 ICP AES性能优越线性范围4 6数量级 可测高 中 低不同含量试样 缺点 非金属元素不能检测或灵敏度低 2020 2 21 二 原子发射光谱的产生formationofatomicemissionspectra 在正常状态下 元素处于基态 元素在受到热 火焰 或电 电火花 激发时 由基态跃迁到激发态 返回到基态时 发射出特征光谱 线状光谱 特征辐射 基态元素M 激发态M 热能 电能 E 2020 2 21 原子的共振线与离子的电离线 原子由第一激发态到基态的跃迁 第一共振线 最易发生 能量最小 原子获得足够的能量 电离能 产生电离 失去一个电子 一次电离 离子由第一激发态到基态的跃迁 离子发射的谱线 电离线 其与电离能大小无关 离子的特征共振线 原子谱线表 I表示原子发射的谱线 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 Mg I285 21nm II280 27nm 2020 2 21 Na能级图 由各种高能级跃迁到同一低能级时发射的一系列光谱线 2020 2 21 K元素的能级图 2020 2 21 Mg元素的能级图 2020 2 21 三 谱线强度spectrumlineintensity 原子由某一激发态i向低能级j跃迁 所发射的谱线强度与激发态原子数成正比 在热力学平衡时 单位体积的基态原子数N0与激发态原子数Ni的之间的分布遵守玻耳兹曼分布定律 gi g0为激发态与基态的统计权重 Ei 为激发能 k为玻耳兹曼常数 T为激发温度 发射谱线强度 Iij NiAijh ijh为Plank常数 Aij两个能级间的跃迁几率 ij发射谱线的频率 将Ni代入上式 得 2020 2 21 谱线强度 影响谱线强度的因素 1 激发能越小 谱线强度越强 2 温度升高 谱线强度增大 但易电离 2020 2 21 四 谱线的自吸与自蚀self absorptionandselfreversalofspectrumline 等离子体 以气态形式存在的包含分子 离子 电子等粒子的整体电中性集合体 等离子体内温度和原子浓度的分布不均匀 中间的温度 激发态原子浓度高 边缘反之 自吸 中心发射的辐射被边缘的同种基态原子吸收 使辐射强度降低的现象 元素浓度低时 不出现自吸 随浓度增加 自吸越严重 当达到一定值时 谱线中心完全吸收 如同出现两条线 这种现象称为自蚀 谱线表 r 自吸 R 自蚀 2020 2 21 内容选择 第一节原子发射光谱分析基本原理basicprincipleofAtomicemissionspectrometry第二节发射光谱分析装置与仪器deviceandinstrumentofAES