第1节 原子发射光谱分析基本原理.ppt

1、2020/6/21,第七章 原子发射光谱分析法,一、光分析概要 二、原子发射光谱 的产生 三、谱线强度 四、谱线自吸与自 蚀,第一节 原子发射光谱分析基本原理,atomic emission spectrometry,AES,basic principle of AES,2020/6/21,一、光分析概要,1、光分析 光分析是一类重要的仪器分析法。根据物质发 射、吸收电磁辐射以及物质与电磁辐射的相互作 用来进行分析的。,2020/6/21,2、电磁辐射的分类,射线 5-140 pm X 射线 10-3 -10nm 光学区 10-1000m 其中：远紫外区10-200nm 近紫外区200-380

2、nm 可见区380-780m 近红外区0.78-2.5m 中红外区2.5-50m 远红外区50-1000m 微波 0.1 mm -1m 无线电波 1m,2020/6/21,3、光学分析方法分类,（1）光谱方法 基于测量辐射的波长及强度。 分子光谱 电磁辐射的本质 原子光谱 吸收光谱 发射光谱 荧光光谱 拉曼光谱,电磁辐射能量传递方式,2020/6/21,（2）非光谱方法,基于电磁辐射与物质的相互作用 折射 反射 色散 干涉 衍射 偏振,2020/6/21,二、原子发射光谱,原子发射光谱分析法（atomic emission spectroscopy ，AES）：原子在受到热或电激发时，由基态跃

3、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。 由激发态跃迁基态产生电磁辐射的能量： E=E1-E2=h=hc/ 是定性分析的依据。,2020/6/21,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,2020/6/21,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)：

4、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：I 285.21 nm ；II 280.27 nm；,2020/6/21,三、谱线强度 spectrum line intensity,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 = Ni Aijhij h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：,2020/6/21,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。 Iij是定量分析的依据。,2020/6/21,四、谱线的自吸与自蚀 self-absorption and self reversal of spectrum line,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