原子发射光谱3

1、第第3章章3.1 原子发射光谱法基本原理原子发射光谱法基本原理E2E0E1E3 h i二二. . 原子核外电子的壳层结构原子核外电子的壳层结构三三. .原子的能级与能级图原子的能级与能级图3 3能级图能级图Ni = N0 gi/g0 e-Ei/kT (1) gi 、g0 激发态和基态的统计权重激发态和基态的统计权重 Ei 激发电位激发电位k Boltzmann常数常数 T 温度温度Kg0=2J+1=2gi=2J+1=2gi=2J+1=4 2. 2. 谱线的自吸与自蚀谱线的自吸与自蚀3.2 原子发射光谱仪原子发射光谱仪 - -n nmm解解离离n nmm蒸蒸发发n nmmN NMMg gN NM

2、Ms sN NMM - -n nmm发发射射原原子子光光谱谱发发射射离离子子光光谱谱* *）- -（n n* *）（mm激激发发* * *激激发发原原子子化化N NMMN NMMN NMMN NMMN NMM （一）直流电弧（一）直流电弧E直流电源直流电源电感电感LR可变电阻可变电阻G 分析间隙分析间隙 工作原理工作原理击穿击穿阳极斑阳极斑2. 直流电弧的放电特性直流电弧的放电特性 温度分布温度分布 弧焰中心弧焰中心 ：4000-7000 K，由弧中心沿半径向由弧中心沿半径向 外弧温逐渐下降。外弧温逐渐下降。 阳极：最高阳极：最高3800 K；阴极：最高；阴极：最高3000 K。 3. 直流电

3、弧分析性能直流电弧分析性能蒸发能力强，适用于难挥发元素。蒸发能力强，适用于难挥发元素。弧焰温度较低，激发能力较差。弧焰温度较低，激发能力较差。弧光游移不定，分析结果的重现性差。弧光游移不定，分析结果的重现性差。弧层较厚，易产生自吸现象，不适合高含量弧层较厚，易产生自吸现象，不适合高含量成分的定量分析。成分的定量分析。4. 应用应用定性和半定量分析定性和半定量分析：各类试样均适用。：各类试样均适用。定量分析：矿石、纯金属中的定量分析：矿石、纯金属中的痕量组分痕量组分。 （二）交流电弧（二）交流电弧分析间隙分析间隙1. 工作原理工作原理I ：高频引弧电路；高频引弧电路；II ：低压燃弧电路低压燃弧

4、电路 常用术语常用术语: :电极放电较稳定；适用于矿物、低含量金属的测定、电极放电较稳定；适用于矿物、低含量金属的测定、只能测定固体粉末。只能测定固体粉末。2. 放电特性放电特性间歇性放电，工作电流具有脉冲性。间歇性放电，工作电流具有脉冲性。3. 应用应用 定性和半定量分析定性和半定量分析：金属、合金样品。：金属、合金样品。 定量分析：金属、合金中的定量分析：金属、合金中的低含量低含量元素。元素。（三）高压火花（三）高压火花分析间隙分析间隙1. 工作原理工作原理2. 放电特性放电特性放电间歇时间较长，放电通道窄。放电间歇时间较长，放电通道窄。 放电间隙电流密度大，放电温度高，可达放电间隙电流密

5、度大，放电温度高，可达10000 K以上。以上。3. 应用应用 定量分析：低熔点金属、合金的丝状、箔状定量分析：低熔点金属、合金的丝状、箔状样品，难激发元素，样品，难激发元素，高含量高含量元素。元素。 (四四)电感耦合等离子体电感耦合等离子体(ICP)光源光源等离子体光源等离子体光源外观上类似火焰的放电光源外观上类似火焰的放电光源 1. ICP的形成和结构的形成和结构光源装置：光源装置：高频发生器和感高频发生器和感应线圈应线圈炬管和供气系统炬管和供气系统1) 试样引入系统试样引入系统u 焰心区焰心区 （预热区）（预热区）：温度温度10000 K。试样气溶胶通过这一试样气溶胶通过这一区域时被预热

6、、挥发溶剂和蒸区域时被预热、挥发溶剂和蒸发溶质。发溶质。u 内焰区（测光区）：温度内焰区（测光区）：温度6000-8000 K，是分析物质原子是分析物质原子化、激发、电离与辐射的主要化、激发、电离与辐射的主要区域，也是光谱分析区。区域，也是光谱分析区。u 尾焰区：尾焰区：温度温度低于低于6000 K。ICP焰炬的焰炬的3个区域个区域发射观发射观测区测区2. ICP的物理特性的物理特性 ICP的环状结构的环状结构交流电通过导体时，电流交流电通过导体时，电流密度在导体截面上的分布密度在导体截面上的分布是不均匀的，越接近导体是不均匀的，越接近导体表面，电流密度越大，此表面，电流密度越大，此种现象称为

7、趋肤效应。种现象称为趋肤效应。 趋肤效趋肤效应应2）温度分布温度分布3. 分析性能分析性能检出限低，可达检出限低，可达10-310-5 mg/L。基体效应小。基体效应小。工作曲线线性范围宽，可达工作曲线线性范围宽，可达4 7个数量级。个数量级。既可测定痕量组分，也可测定主成分。既可测定痕量组分，也可测定主成分。选择合适的观测高度，光谱背景小。选择合适的观测高度，光谱背景小。5) 精密度、准确度高。精密度、准确度高。几种光源性能的比较几种光源性能的比较ICPICP原理原理 当高频发生器接通电源接通电源后，高频电流I通过感应线圈产生产生交变磁场交变磁场(绿色)。 开始时，管内为Ar气，不导电，需要

8、用高压电火花触高压电火花触发发，使气体电离后，在高频交流电场的作用下，带电粒子高速运动，碰撞，形成“雪崩”式放电，产生等离产生等离子体气流子体气流。在垂直于磁场方向将产生感应电流产生感应电流（涡电流涡电流，粉色），其电阻很小，电流很大(数百安)，产生高温产生高温。又将气体加热、电离，在管口形成稳定的等离子体焰炬形成稳定的等离子体焰炬。ICP动画试样引入激发光源的方式试样引入激发光源的方式OHOH+2AgBrOO+ Ag + 2MBrHONHCH3ONCH3+2AgBr+ 2Ag+2HBrAgBr +Na2S2O3 NaAgS2O3 Na3Ag(S2O3)2 Na5Ag3(S2O3)4 感光板乳

9、剂特性曲线感光板乳剂特性曲线 tEdtEdtH0iiS0log iHHHSi logloglog OAOACIDCID监测器简介监测器简介3.3 AES摄谱法摄谱法的定性、半定量、定量分析方法的定性、半定量、定量分析方法 niiniihCE11 nijimjnijimjhCE1111 A A标准样品与试样光谱比较法标准样品与试样光谱比较法A A标准样品与试样光谱比较法标准样品与试样光谱比较法 512.3Cr 547.3Li二二. . 原子发射光谱原子发射光谱摄谱法摄谱法的半定量分析的半定量分析 iHHHSi logloglog 标样标样-1：0.001%标样标样-2：0.003%标样标样-3：0.01%标样标样-4：0.03%