现代仪器分析第四章原子发射光谱培训资料

1、现代仪器分析第四章原子发射光谱4.1.2 原子核外电子的描述与原子能级 1. 四个量子数：n , l , m , m s 主量子数 n : 决定电子的主要能量En； 角量子数 l : 决定电子绕核运动的角动量； 磁量子数m : 决定角动量沿外磁场方向的分量； 自旋量子数ms : 决定自旋角动量沿外磁场方向的分量。2. 原子能级与符号 原子能级通常用能级项来表示：LnMJ总内量子数 J 取 |L+ S| , | L+S-1| ,| L-S |谱线多重性： M= 2S+1S为总自旋量子数L为总角量子数主量子数 球形 静电场非球形 静电场自旋轨道偶合外磁场n n, l n, l, J n,l,J,m

2、j* mj 取 J, J-1,-J4.1.3 原子的激发与跃迁 原子的激发： 热激发：火焰，电弧，电火花，热辐射； 光激发：核辐射 非弹性碰撞（粒子）：高能粒子碰撞 高频感应等离子体：分子、原子、离子和自由电子复合体跃迁与跃迁定则： 原子在辐射场作用下发生的跃迁有： 受激吸收跃迁: 受激发射跃迁: 自发发射跃迁: hn hnhnhnhn选择定则 n 可以任意改变（或不改变）； D L = 1; D S = 0; D J = 0, 1 ， 但J= 0 - J= 0 禁止； DMJ= 0, 1 , 当 D J =0 时， MJ 从 0-0禁止。 （塞曼效应，偏振光） 钠原子基态 (3S ) : n

3、=3, L=0, S= , M=2S+1=2, J = , 钠原子第一激发态 (3P ) : n=3, L=1, S= , M=2S+1=2, J = , 3 / 2 , 钠双线：Na (3 S - 3 P 3 / 2 ) 588.996 nm, . (3 S - 3 P ) 589.593 nm。 共振线：激发态-基态的跃迁。3 S 。3 P , 3 P2/3 。共振线4.1.4玻尔兹曼分布与谱线的强度： 当原子是处于热力学平衡状态下, 分配在各激发态Nj和基态的原子数目N0应遵守玻兹曼分布定律，即： Nj/No=gj/go*exp-(Ej-Eo)/kT 其中：gj,go为激发态和基态的分配

4、数，k为玻兹曼系数，T 为绝对温度，E为能级。 谱线强度 Iij= Aij Nj hn Aij为爱因斯坦系数，Nj为激发态原子数目。Iij与以下几个因数有关： 1. 激发态的能级Ej： Ej 减小， Iij增加； 2. 激发温度T：T 升高， Iij增加。 3. 原子总数N：N 增加， Iij增加。 罗马金公式：I = a C 其中： a与样品的激发、蒸发及成分有关； b与谱线的自吸收有关的参数， C小时，b=1 ; C大时，b=0（自吸收）。b4.2 原子发射光谱仪 基本类型：照相式摄谱仪，光电直读光谱仪及ICP-原子发射光谱仪。 基本结构：光源单色器检测器记录仪4.2.1 光源（激发源）

5、作用：原子化，原子激发 要求：灵敏度高，稳定性好，背景小。 种类：火焰，电弧，电火花，ICP, 激光。 蒸发顺序：金属 氧化物 硫化物 氯化物 硫酸盐下电极上电极ICP 的特点 1 原子化充分，能有效消除化学干扰； 2 线形范围 46 个数量级； 3 信噪比高，检出限低； 4 稳定性好； 5 电离干扰小，无冷自吸； 6 雾化效率低。进样方式 固体：金属，粉末。 液体：干渣法。 气体：辉光放电。4.2.2 检测与记录1 照相法ABCDlgHS曝光不足正常曝光曝光过量gS = - lg T = g lgH - i g 反衬度 S 黑度2 光电检测法罗马金关系式：lg V = b lg C + A特

6、点： 1 . 准确度高，速度快，操作简便； 2 . 线形范围广； 3 . 多通道接收，多元素同时测定； 4 . 适合较宽的波长范围。3.ICP-OES4.3 定性与定量分析 4.3.1 定性分析 灵敏线，共振线，最后线，分析线 标准铁光谱，比长仪 简项分析与全分析4.3.2 定量分析 1 内标法：补偿 I 随实验条件波动引起的变化，求样品分析线和内标比较线的强度比（R）与元素含量的关系。 log R= b log C + a2.内标线选择原则 (1) 内标含量适当，固定； (2) 内标元素与被测元素具有相似的蒸发 性质，激发电位相似； (3) 分析线、内标线自吸小，不受其它谱线干扰； (4)

7、分析线、内标线波长相近，强度、宽度相近。3.定量方法： （1）校正曲线法：D S= g lgR = g b lgC + a （2）标准加入法：ICP/AESAtomic Absorption FurnacePlasma/MS (ICP/MS MIP/MS) ppt ppb ppmThrough-put (Elements/min)0.01 0.1 1 10 100 Single Element Multi Element Analysis AnalysisAtomic Absorption FlameP-5000P-4010Z-5010 seriesP-6000Atomic Absorptio

8、n Furnace&FlameICP-AESICP-MSMIP-MSSensitivityIon trap type ICP-MSHi-Power MIP-MSStructure of P-5000 ICP-MSDetectorIon trapIon guideSampling coneSkimmer coneTorchChamberNebulizerRotary pumpsTurbo molecular pumpsPeristaltic pumpICP/AESAtomic Absorption FurnacePlasma/MS (ICP/MS MIP/MS) ppt ppb ppmThrough-put (Elements/min)0.01 0.1 1 10 100 Single Element Multi Element Analysis AnalysisAtomic Absorption FlameP-5000P-4010Z-5010 seriesP-6000Atomic Absorption Furnace&FlameIC