原子發(fā)射光譜ppt課件(0001)

1、考考 核核 方方 式式 平常成果：平常成果： 20 20 包括考勤包括考勤1010和課堂和課堂練習、作業(yè)等練習、作業(yè)等1010 期中考試：期中考試：20%20% 期末考試：期末考試： 60 60留意：作業(yè)要求每周五下午五點之留意：作業(yè)要求每周五下午五點之前送到資料學院實驗樓前送到資料學院實驗樓207207房間。房間。u課時安排：課時安排：3232學時學時u第一章第一章 緒論緒論 (2(2學時學時) )u第二章第二章 原子發(fā)射光譜法原子發(fā)射光譜法 (6(6學時學時) )u第三章第三章 原子吸收光譜法原子吸收光譜法 (4(4學時學時) )u第四章第四章 紫外紫外- -可見吸收光譜法可見吸收光譜法

2、(4(4學時學時) )u第五章第五章 紅外吸收光譜法紅外吸收光譜法 (6(6學時學時) )u第六章第六章 核磁共振波譜法核磁共振波譜法 (6(6學時學時) )u第七章第七章 質(zhì)譜法質(zhì)譜法 (2(2學時學時) )u第八章第八章 色譜分析法色譜分析法 (2(2學時學時) )本學期課程的課時安排本學期課程的課時安排 一、根本原理二、儀器構造三、實驗技術四、結果分析五、運用 對每一個測試儀器，大致按五個部分引見對每一個測試儀器，大致按五個部分引見:原子發(fā)射光譜法原子發(fā)射光譜法Atomic Emission Spectrometry, AES第一節(jié)第一節(jié) 根本原理根本原理第二節(jié)第二節(jié) 分析安裝與儀器分析

3、安裝與儀器第三節(jié)第三節(jié) 定性、定量分析方法及運用定性、定量分析方法及運用第四節(jié)第四節(jié) 原子熒光光譜分析法原子熒光光譜分析法一、概述一、概述GeneralizationGeneralization二、原子發(fā)射光譜的產(chǎn)生二、原子發(fā)射光譜的產(chǎn)生Formation of atomic Formation of atomic emission spectra emission spectra 三、譜線強度三、譜線強度Spectrum line intensitySpectrum line intensity四、譜線自吸與自蝕四、譜線自吸與自蝕Self-absorption and Self-absorp

4、tion and self-reversal of self-reversal of spectrum line spectrum line 第一節(jié)第一節(jié) 原子發(fā)射光譜法原子發(fā)射光譜法根本原理根本原理Basic principle of AES一、概述一、概述(Generalization)(Generalization)定義：利用物質(zhì)在光，熱或電激發(fā)下，氣定義：利用物質(zhì)在光，熱或電激發(fā)下，氣態(tài)原子的外層電子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，前態(tài)原子的外層電子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，前往到基態(tài)時，以輻射往到基態(tài)時，以輻射( (發(fā)射光譜發(fā)射光譜) )的方式釋放的方式釋放能量，產(chǎn)生的輻射經(jīng)單色器構成按一定波長能量，

5、產(chǎn)生的輻射經(jīng)單色器構成按一定波長順序陳列的光譜線，以此進展元素定性與定順序陳列的光譜線，以此進展元素定性與定量分析，來判別物質(zhì)的組成和含量。量分析，來判別物質(zhì)的組成和含量。 AES AES是光譜分析法中產(chǎn)生與開展最早的一種。在各種資是光譜分析法中產(chǎn)生與開展最早的一種。在各種資料的定性、定量分析中，發(fā)揚重要的作用。料的定性、定量分析中，發(fā)揚重要的作用。原子發(fā)射光譜分析法的優(yōu)點原子發(fā)射光譜分析法的優(yōu)點: : (1) (1)可多元素同時檢測可多元素同時檢測 各元素同時發(fā)射各自的特征譜線；各元素同時發(fā)射各自的特征譜線； (2) (2)分析速度快分析速度快 試樣不經(jīng)化學處置，同時對幾十種元素進試樣不經(jīng)化

6、學處置，同時對幾十種元素進 行定量分析行定量分析( (光電直讀儀光電直讀儀) )； (3) (3)檢出限低檢出限低 10 100.10.1g gg-1(g-1(普通光源普通光源) )；ngngg-g-1(ICP1(ICP (4) (4)準確度高準確度高 5% 5%10%(10%(普通光源普通光源); 1% (ICP);); 1% (ICP); (5) (5)所需試樣量少所需試樣量少Inductively coupled plasma電感耦合等離子體電感耦合等離子體 缺陷：缺陷：1 1需求內(nèi)標樣進展對照，且內(nèi)標樣的純度要高需求內(nèi)標樣進展對照，且內(nèi)標樣的純度要高 2 2只能測元素濃度，不能測元素存

7、在形狀只能測元素濃度，不能測元素存在形狀3 3對一些非金屬，難以檢測或靈敏度低對一些非金屬，難以檢測或靈敏度低 地、礦、冶金、機械等領域地、礦、冶金、機械等領域 測定微痕量元素，絕大部分是金屬及某些氣體測定微痕量元素，絕大部分是金屬及某些氣體 元素進展準確測定元素進展準確測定 主要運用：主要運用：二、原子發(fā)射光譜的產(chǎn)生二、原子發(fā)射光譜的產(chǎn)生(Formation of (Formation of AES) AES) 特征輻射特征輻射基態(tài)元素基態(tài)元素M激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)M*熱能、電能熱能、電能EE2E1h 明確幾個概念：明確幾個概念：激發(fā)電位激發(fā)電位(Excited potential)：由低能態(tài)向高能

8、態(tài)躍遷所：由低能態(tài)向高能態(tài)躍遷所需求的能量，單位：需求的能量，單位：eV。每條譜線對應一激發(fā)電位。每條譜線對應一激發(fā)電位。電離電位電離電位(Ionization potential) ：原子受激后得到足夠能：原子受激后得到足夠能量而失去電子量而失去電子電離，所需的能量稱為電離電位。電離，所需的能量稱為電離電位。共振線共振線(Resonance line)：由激發(fā)態(tài)到基態(tài)：由激發(fā)態(tài)到基態(tài)(Ground state) 躍遷所產(chǎn)生的譜線。激發(fā)電位最小躍遷所產(chǎn)生的譜線。激發(fā)電位最小最易激發(fā)最易激發(fā)譜線最強譜線最強(第第一共振線或主共振線一共振線或主共振線)。 原子線：原子外層電子的躍遷所發(fā)射的譜線，在

9、譜線表原子線：原子外層電子的躍遷所發(fā)射的譜線，在譜線表圖中用羅馬字圖中用羅馬字“表示表示離子線：離子的外層電子躍遷也發(fā)射光譜。失去一個電離子線：離子的外層電子躍遷也發(fā)射光譜。失去一個電子稱為一次電離，一次電離的離子再失去一個電子稱為二子稱為一次電離，一次電離的離子再失去一個電子稱為二次電離，依此類推，以次電離，依此類推，以II，III，IV等表示等表示例，例， Mg 285.21nm Mg 285.21nm 為原子線為原子線 Mg 280.27nm Mg 280.27nm 為一次電離離子線為一次電離離子線1基態(tài)的氣態(tài)原子或離子吸收了能量時，外層電子由基態(tài)躍基態(tài)的氣態(tài)原子或離子吸收了能量時，外層

10、電子由基態(tài)躍遷至某一激發(fā)態(tài)；遷至某一激發(fā)態(tài)；2處于激發(fā)態(tài)的原子或離子很不穩(wěn)定，經(jīng)約處于激發(fā)態(tài)的原子或離子很不穩(wěn)定，經(jīng)約10-8s便前往到基便前往到基態(tài)態(tài), 假設將激發(fā)所吸收的能量以一定輻射方式釋放出來并將這假設將激發(fā)所吸收的能量以一定輻射方式釋放出來并將這些輻射按波長順序陳列即為原子發(fā)射光譜些輻射按波長順序陳列即為原子發(fā)射光譜(線狀譜線狀譜)；AES定性原理：定性原理：3 3由于原子或離子的能級很多且不同元素外層電子構造不同，由于原子或離子的能級很多且不同元素外層電子構造不同，因此對特定元素的原子或離子可產(chǎn)生不同波長的特征光譜，經(jīng)因此對特定元素的原子或離子可產(chǎn)生不同波長的特征光譜，經(jīng)過識別待測

11、元素的特征譜線存在與否進展定性分析過識別待測元素的特征譜線存在與否進展定性分析三、譜線強度三、譜線強度(spectrum line intensity)原子的外層電子由某一激發(fā)態(tài)原子的外層電子由某一激發(fā)態(tài) i 向低能級向低能級 j 躍遷，所發(fā)射躍遷，所發(fā)射的譜線強度的譜線強度I與激發(fā)態(tài)原子數(shù)與激發(fā)態(tài)原子數(shù)Ni成正比：成正比：AES定量原理定量原理kTEieNggN 00iigi 、g0為激發(fā)態(tài)與基態(tài)的統(tǒng)計權重；為激發(fā)態(tài)與基態(tài)的統(tǒng)計權重； Ei 為激發(fā)電位；為激發(fā)電位；k為玻耳茲曼常數(shù)；為玻耳茲曼常數(shù)；T為激發(fā)溫度為激發(fā)溫度當激發(fā)與發(fā)射到達熱力學平衡時，位于基態(tài)的原子數(shù)當激發(fā)與發(fā)射到達熱力學平衡

12、時，位于基態(tài)的原子數(shù)N0與與位于激發(fā)態(tài)原子數(shù)位于激發(fā)態(tài)原子數(shù)Ni滿足統(tǒng)計熱力學中的玻耳茲曼分布：滿足統(tǒng)計熱力學中的玻耳茲曼分布：Iij = Ni Aijh ijAij兩個能級間的躍遷幾率；兩個能級間的躍遷幾率； h為為Plank常數(shù)；常數(shù)； ij發(fā)射譜線的頻率發(fā)射譜線的頻率 譜線強度譜線強度kTEijieNhAggI0ij0iijacNkNkIij總101由于激發(fā)態(tài)原子數(shù)目較少，基態(tài)原子數(shù)由于激發(fā)態(tài)原子數(shù)目較少，基態(tài)原子數(shù) N0 可以近似替可以近似替代原子總數(shù)代原子總數(shù) N總，以濃度總，以濃度 c 替代替代N總總: I c光譜定量分析的根據(jù)光譜定量分析的根據(jù)kTEijieNhAggI0ij0i

13、ij統(tǒng)計權重統(tǒng)計權重 g (weight)：I gi/g0 ，g=2J+1躍遷幾率躍遷幾率(probability)： I A激發(fā)電位或激發(fā)能：激發(fā)電位或激發(fā)能：Ei I 影響譜線強度的要素：影響譜線強度的要素：影響譜線強度及其穩(wěn)定性影響譜線強度及其穩(wěn)定性最重要的要素是溫度最重要的要素是溫度T ！d) 激發(fā)溫度：激發(fā)溫度： T I ，再高時，再高時 原子線原子線 I，離子線，離子線 Ie) 基態(tài)原子數(shù)基態(tài)原子數(shù) N0 或濃度或濃度 c： c I 四、譜線的自吸與自蝕四、譜線的自吸與自蝕 self-absorption and self-reversal self-absorption and

14、self-reversal of spectrum line of spectrum line 思索譜線的自吸效應系數(shù)思索譜線的自吸效應系數(shù) b：I = a cb (b1)賽伯賽伯 Schiebe - 羅馬金羅馬金 Lomarkin 公式公式取對數(shù)，上式變?yōu)椋喝?shù)，上式變?yōu)椋?log I = b log c + log a 此式為此式為 AES定量分析的最根本的關系式定量分析的最根本的關系式以以 log I 對對 log c 作圖，得校正曲線。作圖，得校正曲線。當試樣濃度高時，任務曲線發(fā)生彎曲當試樣濃度高時，任務曲線發(fā)生彎曲當弧焰中心的激發(fā)態(tài)原子發(fā)當弧焰中心的激發(fā)態(tài)原子發(fā)射的光輻射經(jīng)過邊緣時

15、被處射的光輻射經(jīng)過邊緣時被處于邊緣低溫形狀的同種原子于邊緣低溫形狀的同種原子吸收吸收. .自吸對譜線中心處的強度影自吸對譜線中心處的強度影響較大響較大 元素濃度低時元素濃度低時(b=1)(b=1)，不出，不出現(xiàn)自吸。假設自吸嚴重，譜現(xiàn)自吸。假設自吸嚴重，譜線中心的輻射被劇烈的吸收，線中心的輻射被劇烈的吸收，致使譜線中心的強度比邊緣致使譜線中心的強度比邊緣更低，似乎變成兩條譜線，更低，似乎變成兩條譜線，這種景象成為自蝕這種景象成為自蝕原子在高溫下被激原子在高溫下被激發(fā)而發(fā)射某一波長發(fā)而發(fā)射某一波長的輻射的輻射, , 但周圍溫但周圍溫度較低的同種原子度較低的同種原子會吸收這一波長的會吸收這一波長的

16、輻射輻射, , 這種景象稱這種景象稱為自吸為自吸一、一、AES構造構造 Constitution of AES 二、二、AES類型類型 Tpye of AES第二節(jié) 原子發(fā)射光譜分析安裝與儀器Device and instrument of AES原子發(fā)射光譜分析的三個主要過程原子發(fā)射光譜分析的三個主要過程: : 樣品蒸發(fā)原子化、激發(fā)，產(chǎn)生光輻射樣品蒸發(fā)原子化、激發(fā)，產(chǎn)生光輻射 分光，構成按波長順序陳列的光譜分光，構成按波長順序陳列的光譜 檢測光譜中譜線的波長和強度檢測光譜中譜線的波長和強度 原子發(fā)射光譜儀構成原子發(fā)射光譜儀構成光光 源源分光系統(tǒng)分光系統(tǒng)檢測器檢測器一、儀器構造光源光源電弧電弧

17、電感耦合等離子體電感耦合等離子體(ICP)現(xiàn)代光源現(xiàn)代光源經(jīng)典光源經(jīng)典光源火花火花直流電弧直流電弧交流電弧交流電弧火焰火焰 激光光源激光光源(一一) 光源種類及特點光源種類及特點1.1.直流電?。阂粚﹄姌O在外加直流電壓下，直流電?。阂粚﹄姌O在外加直流電壓下，電極間依托氣態(tài)帶電粒子維持導電，產(chǎn)生弧電極間依托氣態(tài)帶電粒子維持導電，產(chǎn)生弧光放電的景象光放電的景象VAELG220380V530AR分析間隙分析間隙G G：由兩個石墨電極組由兩個石墨電極組成，試樣的激發(fā)就成，試樣的激發(fā)就發(fā)生在兩個電極的發(fā)生在兩個電極的空隙中空隙中可變電阻可變電阻R R：穩(wěn)定和調(diào)理電流大?。悍€(wěn)定和調(diào)理電流大小電感電感L L

18、：減小電流的動搖：減小電流的動搖直流電弧任務原理：電極接觸引燃電極接觸引燃接通電源接通電源熱電子熱電子陽極陽極原子電離原子電離二次電子二次電子正離子正離子陰極陰極4000K試樣蒸發(fā)試樣蒸發(fā)原子化原子化熾熱熾熱陽極斑陽極斑VAELG220380V530AR 直流電弧分析性能：直流電弧分析性能：缺陷缺陷: (1): (1)燃弧點游移不定，電弧不穩(wěn)燃弧點游移不定，電弧不穩(wěn)-分析重現(xiàn)性不好分析重現(xiàn)性不好 (2) (2)弧層厚弧層厚-自吸嚴重，不適宜高含量元素的測定自吸嚴重，不適宜高含量元素的測定 (3) (3)平安性差平安性差優(yōu)點：樣品蒸發(fā)才干強陽極斑優(yōu)點：樣品蒸發(fā)才干強陽極斑-進入電弧的待測物進入電

19、弧的待測物 多多-絕對靈敏度高絕對靈敏度高-尤其適于定性分析；同時尤其適于定性分析；同時 也適于礦物、巖石、稀土等難熔樣品定量；也適于礦物、巖石、稀土等難熔樣品定量；2. 2. 低壓交流電弧低壓交流電弧: : 高頻高壓引燃、低壓高頻高壓引燃、低壓放電放電 任務電壓：任務電壓：110220 V交流電交流電 采用高頻引燃安裝點燃電弧，在每一交流半周時引燃一次采用高頻引燃安裝點燃電弧，在每一交流半周時引燃一次 堅持電弧不滅堅持電弧不滅任務原理：任務原理：1接通電源接通電源(110220V低壓低壓)，由變壓器，由變壓器B1升壓至升壓至2.53kV，電容器，電容器C1充電；到達一定值時，放電盤充電；到達

20、一定值時，放電盤G1擊穿；擊穿；G1-C1-L1構成振蕩回路，產(chǎn)生高頻振蕩；構成振蕩回路，產(chǎn)生高頻振蕩；2振蕩電壓經(jīng)振蕩電壓經(jīng)B2次級線圈升壓到次級線圈升壓到10kV，經(jīng)過電容器，經(jīng)過電容器C2將電極間隙將電極間隙G的空氣擊穿，產(chǎn)生高頻振蕩放電；的空氣擊穿，產(chǎn)生高頻振蕩放電；3當當G被擊穿時，電源的低被擊穿時，電源的低壓部分沿著已呵斥的電離氣體通道壓部分沿著已呵斥的電離氣體通道，經(jīng)過，經(jīng)過G進展電弧放電；進展電弧放電；4在放電的短暫瞬間，電壓在放電的短暫瞬間，電壓降低直至電弧熄滅，在下半周高頻降低直至電弧熄滅，在下半周高頻再次點燃，反復進展；再次點燃，反復進展；低壓交流電弧的分析性能：低壓交流

21、電弧的分析性能：優(yōu)點優(yōu)點: (1) 蒸發(fā)溫度比直流電弧略低；電弧溫度比直流電弧蒸發(fā)溫度比直流電弧略低；電弧溫度比直流電弧 略高，激發(fā)才干較強；略高，激發(fā)才干較強； (2) 電弧穩(wěn)定電弧穩(wěn)定-重現(xiàn)性好重現(xiàn)性好-適于大多數(shù)元素定量分適于大多數(shù)元素定量分 析析缺陷：電極溫度相對較低，對樣品蒸發(fā)才干比直流電弧差缺陷：電極溫度相對較低，對樣品蒸發(fā)才干比直流電弧差 因此對難熔鹽分析的靈敏度略差于直流電弧因此對難熔鹽分析的靈敏度略差于直流電弧 . .高壓火花高壓火花: : 高頻高壓引燃并放電高頻高壓引燃并放電 轉(zhuǎn)動續(xù)斷器轉(zhuǎn)動續(xù)斷器M每轉(zhuǎn)動每轉(zhuǎn)動180度，對接一次，保證每半周電流度，對接一次，保證每半周電流最

22、大值瞬間放電一次最大值瞬間放電一次任務原理：任務原理：220V交流電壓經(jīng)變壓器交流電壓經(jīng)變壓器T升壓升壓至至1025kV的高壓，經(jīng)過扼流圈的高壓，經(jīng)過扼流圈D向電容器向電容器C充電，到達充電，到達G的擊穿的擊穿電壓時，經(jīng)過電感電壓時，經(jīng)過電感L向向G放電而產(chǎn)放電而產(chǎn)生電火花。在交流電下半周時，生電火花。在交流電下半周時，電容器電容器C又重新充電、放電，如又重新充電、放電，如此反復進展。此反復進展。高壓火花分析性能：高壓火花分析性能：1放電瞬間能量很大，產(chǎn)生的溫度高瞬間可達放電瞬間能量很大，產(chǎn)生的溫度高瞬間可達 10000K), 激發(fā)才干強激發(fā)才干強-適宜某些難激發(fā)元素分析；適宜某些難激發(fā)元素分

23、析；2放電間隔長放電間隔長-電極溫度低，蒸發(fā)才干差，靈敏電極溫度低，蒸發(fā)才干差，靈敏 度較差度較差-適于高含量低熔點金屬與合金的分析；適于高含量低熔點金屬與合金的分析；3放電穩(wěn)定放電穩(wěn)定-分析重現(xiàn)性好分析重現(xiàn)性好-適于定量分析適于定量分析4. 等離子體光源等離子體光源最常用的等離子體光源是電感耦合等離子炬最常用的等離子體光源是電感耦合等離子炬(Inductively Coupled Plasma, ICP) 等離子體等離子體(plasma)(plasma)在總體上是一種呈中性的氣體，由離在總體上是一種呈中性的氣體，由離子、電子、原子和分子所組成，其正負電荷密度幾乎相等子、電子、原子和分子所組成

24、，其正負電荷密度幾乎相等 組成：組成：ICP 高頻發(fā)生器高頻發(fā)生器+ 炬炬管管 + 樣品引入系統(tǒng)樣品引入系統(tǒng)炬管包括：炬管包括：外管外管冷卻氣、沿切線引入冷卻氣、沿切線引入中管中管輔助氣，點燃輔助氣，點燃 ICP (點點燃燃 后切斷后切斷)內(nèi)管內(nèi)管載氣將樣品引入運載氣將樣品引入運用用 Ar 是由于性質(zhì)穩(wěn)定、是由于性質(zhì)穩(wěn)定、不不 與試樣作用、光譜簡與試樣作用、光譜簡單單 在有氣體的石英管外套裝一個高頻感應線圈，在有氣體的石英管外套裝一個高頻感應線圈，并與電源銜接。當高頻電流經(jīng)過線圈時，在管并與電源銜接。當高頻電流經(jīng)過線圈時，在管的內(nèi)外構成劇烈的振蕩磁場；的內(nèi)外構成劇烈的振蕩磁場；此時向炬管的外管

25、內(nèi)切線方向通入冷卻氣此時向炬管的外管內(nèi)切線方向通入冷卻氣Ar，中層管通入輔助氣體中層管通入輔助氣體Ar，并用點火安裝引燃，并用點火安裝引燃，管內(nèi)氣體開場電離，電子和離子遭到高頻磁場加管內(nèi)氣體開場電離，電子和離子遭到高頻磁場加速，產(chǎn)生碰撞電離，電子和離子急劇添加，感應速，產(chǎn)生碰撞電離，電子和離子急劇添加，感應產(chǎn)生渦流產(chǎn)生渦流(感應電流感應電流)；等離子炬構成后，從內(nèi)管通入載氣，試樣氣溶等離子炬構成后，從內(nèi)管通入載氣，試樣氣溶膠由載氣帶入等離子炬中，進展蒸發(fā)、原子化膠由載氣帶入等離子炬中，進展蒸發(fā)、原子化和激發(fā)。和激發(fā)。任務原理：任務原理：感應線圈幾百安的強大感應電流瞬間將氣體加熱至幾百安的強大感

26、應電流瞬間將氣體加熱至10000K，在管口構成一個火炬狀的穩(wěn)定的等離，在管口構成一個火炬狀的穩(wěn)定的等離子炬；子炬；交交變變磁磁場場感感應線應線圈圈感感應電應電流流焰心區(qū)焰心區(qū)內(nèi)焰區(qū)內(nèi)焰區(qū)尾焰區(qū)尾焰區(qū)試液氣溶膠經(jīng)過該區(qū)時試液氣溶膠經(jīng)過該區(qū)時被預熱和蒸發(fā)。氣溶膠被預熱和蒸發(fā)。氣溶膠在該區(qū)停留時間較長，在該區(qū)停留時間較長，約約2ms2ms。溫度約溫度約600060008000K8000K，試，試樣中原子主要在該區(qū)被樣中原子主要在該區(qū)被激發(fā)、電離，并產(chǎn)生輻激發(fā)、電離，并產(chǎn)生輻射。試樣在內(nèi)焰處停留射。試樣在內(nèi)焰處停留約約1ms1ms，比在電弧光源和，比在電弧光源和高壓火花光源中的停留高壓火花光源中的停留

27、時間時間10-210-210-3ms10-3ms長。長。溫度約溫度約6000K6000K，僅激發(fā)，僅激發(fā)低能態(tài)的試樣。低能態(tài)的試樣。 ICP光源特點：光源特點： 1低檢測限：蒸發(fā)和激發(fā)溫度高；低檢測限：蒸發(fā)和激發(fā)溫度高； 2穩(wěn)定，精度高：火焰不受樣品引入影響穩(wěn)定，精度高：火焰不受樣品引入影響-高穩(wěn)定性。高穩(wěn)定性。 3基體效應小基體效應小(matrix effect): 樣品處于中心通道，其加熱樣品處于中心通道，其加熱是間接的是間接的-樣樣 品性質(zhì)基體性質(zhì)品性質(zhì)基體性質(zhì), 如組成如組成, 粘度粘度, 分散度等對分散度等對ICP影響?。粯悠诽幱诨瘜W隋性環(huán)境的高溫分析區(qū)影響小；樣品處于化學隋性環(huán)境的

28、高溫分析區(qū)-待測物難待測物難生成氧化物，化學干擾??；生成氧化物，化學干擾小； 4自吸效應?。涸嚇釉谥醒胪ǖ涝踊⒓ぐl(fā)，不分散到自吸效應?。涸嚇釉谥醒胪ǖ涝踊⒓ぐl(fā)，不分散到ICP周圍的冷氣層；周圍的冷氣層； 5分析線性范圍寬分析線性范圍寬: 因因ICP在分析區(qū)溫度均勻；在分析區(qū)溫度均勻； 6眾多元素同時測定眾多元素同時測定; 缺乏：儀器昂貴；維護費高缺乏：儀器昂貴；維護費高 a試樣的性質(zhì)：如溶解性、揮發(fā)性、電離電位等試樣的性質(zhì)：如溶解性、揮發(fā)性、電離電位等 b試樣外形：如塊狀、粉末、溶液試樣外形：如塊狀、粉末、溶液 c含量高低含量高低 d光源特性：蒸發(fā)特性、激發(fā)特性、放電穩(wěn)定性光源特性：蒸

29、發(fā)特性、激發(fā)特性、放電穩(wěn)定性光源的選擇根據(jù)：光源的選擇根據(jù)：光光 源源 蒸發(fā)溫度蒸發(fā)溫度K 激發(fā)溫度激發(fā)溫度K 穩(wěn)定性穩(wěn)定性分析分析對象對象 直流電弧直流電弧 8004000(高高) 40007000 較差較差定性、難熔樣品及稀土定量定性、難熔樣品及稀土定量 交流電弧交流電弧 中中 40007000 較好較好 礦物、低含量金屬定量分析礦物、低含量金屬定量分析 火火花花 低低 10000 好好難激發(fā)元素、高含量金屬定量難激發(fā)元素、高含量金屬定量分析分析 ICP 10000 60008000 很好很好 溶液、難激發(fā)元素、大多數(shù)元溶液、難激發(fā)元素、大多數(shù)元 素定量分析素定量分析火火焰焰 200030

30、00 20003000 很好很好溶液、堿金屬、堿土金屬溶液、堿金屬、堿土金屬 構成：狹縫、準直鏡、棱鏡或光柵、會聚透鏡構成：狹縫、準直鏡、棱鏡或光柵、會聚透鏡(二二) 分光系統(tǒng)分光系統(tǒng)將復合光分散為按波長順序陳列的單色光將復合光分散為按波長順序陳列的單色光 棱鏡的色散作用是利用不同波長的光在同一介質(zhì)中棱鏡的色散作用是利用不同波長的光在同一介質(zhì)中具有不同折射率具有不同折射率n n進展分光的。進展分光的。 棱鏡的色散原理由科希閱歷公式表示：棱鏡的色散原理由科希閱歷公式表示： 波長越長，折射率越小，不同波長的復合光經(jīng)過棱鏡時，不同波長的波長越長，折射率越小，不同波長的復合光經(jīng)過棱鏡時，不同波長的光就

31、會因折射率不同而分開光就會因折射率不同而分開 棱鏡可用玻璃、石英、巖鹽等資料制成棱鏡可用玻璃、石英、巖鹽等資料制成42CBAn光柵光柵在玻璃或金屬片中刻有很多等間隔、等寬的平行刻線在玻璃或金屬片中刻有很多等間隔、等寬的平行刻線300-2000300-2000條條/mm/mm所構成?？梢园阉闯墒且幌盗兴鶚嫵??？梢园阉闯墒且幌盗械葘?、等間隔的狹縫，光柵的色散作用是利用這些狹等寬、等間隔的狹縫，光柵的色散作用是利用這些狹縫對光的衍射和干涉來進展的?？p對光的衍射和干涉來進展的。光柵分光系統(tǒng)光路圖光柵分光系統(tǒng)光路圖1 1分光原理不同：折射分光原理不同：折射- -衍射衍射2 2棱鏡的色散率和分辯率比光

32、柵低棱鏡的色散率和分辯率比光柵低3 3棱鏡光譜是不均勻陳列的光譜棱鏡光譜是不均勻陳列的光譜 光柵光譜是均勻陳列的光譜光柵光譜是均勻陳列的光譜4 4光柵適用的波長范圍比棱鏡寬光柵適用的波長范圍比棱鏡寬 棱鏡與光柵的主要區(qū)別：棱鏡與光柵的主要區(qū)別：(三三) 檢測器檢測器 常用的檢測方法有：常用的檢測方法有： 目視法，攝譜法，光電法目視法，攝譜法，光電法1. 1. 目視法目視法用眼睛來察看譜線強度的方法稱為看譜法，這種用眼睛來察看譜線強度的方法稱為看譜法，這種方法僅適用于可見光波段，常用的儀器叫看譜鏡方法僅適用于可見光波段，常用的儀器叫看譜鏡公用于鋼鐵及有色金屬的半定量分析公用于鋼鐵及有色金屬的半定

33、量分析2. 2. 攝譜法攝譜法: : 用感光板記錄譜線的方法用感光板記錄譜線的方法把經(jīng)過分光系統(tǒng)分光后得到的光照在感光板上，把經(jīng)過分光系統(tǒng)分光后得到的光照在感光板上，感光板感光、顯影、定影感光板感光、顯影、定影, 得到許多間隔不等、黑度不同的得到許多間隔不等、黑度不同的光譜線，在映譜儀上察看譜線的位置及大致強度，光譜線，在映譜儀上察看譜線的位置及大致強度，進展光譜定性、半定量分析進展光譜定性、半定量分析感光板由照相乳劑感光板由照相乳劑(AgBr)均勻地涂布在玻璃板上而成。均勻地涂布在玻璃板上而成。感光板上的照相乳劑感光后變黑的黑度用測微光度計丈感光板上的照相乳劑感光后變黑的黑度用測微光度計丈量

34、，以確定譜線的強度。量，以確定譜線的強度。 黑度黑度S S：感光板曝光后變黑的程度稱為變黑密度，：感光板曝光后變黑的程度稱為變黑密度， 簡稱黑度。簡稱黑度。0lgiSi設經(jīng)過感光板上沒有譜線部分的光強設經(jīng)過感光板上沒有譜線部分的光強i0，譜線部分，譜線部分的光強為的光強為i， 那么那么 的比值表示透過率的比值表示透過率T T，0ii黑度黑度S S定義為透過率倒數(shù)的對數(shù)：定義為透過率倒數(shù)的對數(shù)：優(yōu)點：準確度較高相對規(guī)范偏向為優(yōu)點：準確度較高相對規(guī)范偏向為1%1%； 檢測速度快檢測速度快( (呼應時間短呼應時間短) )，線性呼應范圍寬，線性呼應范圍寬缺陷：價錢昂貴缺陷：價錢昂貴3 3光電直讀法光電

35、直讀法利用光電倍增管將光強度轉(zhuǎn)換成電信號來檢測譜線強利用光電倍增管將光強度轉(zhuǎn)換成電信號來檢測譜線強度的方法。度的方法。光電倍增管是目前光譜儀器中運用最多的光電倍增管是目前光譜儀器中運用最多的二、儀器類型二、儀器類型 火焰分光光度計火焰分光光度計 電弧和電火花發(fā)射光譜儀電弧和電火花發(fā)射光譜儀 等離子體發(fā)射光譜儀等離子體發(fā)射光譜儀(一一)火焰光度計火焰光度計(flame spectrometer)常用于堿金屬、鈣等譜常用于堿金屬、鈣等譜線簡單的幾種元素的測定線簡單的幾種元素的測定; ;在硅酸鹽、血漿等樣品在硅酸鹽、血漿等樣品的分析中運用較多的分析中運用較多利用火焰作為激發(fā)光源利用火焰作為激發(fā)光源,

36、 ,儀器安裝簡單，穩(wěn)定性高儀器安裝簡單，穩(wěn)定性高, ,價錢低廉價錢低廉 ICP-AES的構造流程的構造流程 Structure of ICP-AES and process主要部分：主要部分： 1.試樣霧化器試樣霧化器 2.等離子體炬管等離子體炬管 三層同心石英玻璃管三層同心石英玻璃管 3.高頻發(fā)生器高頻發(fā)生器 4.光譜系統(tǒng)光譜系統(tǒng)1. 光電直讀等離子體發(fā)射光譜儀 兩種類型：多道固定狹縫式和單道掃描式 多道儀器中安裝多個多多道儀器中安裝多個多達達70個固定的出射狹縫和個固定的出射狹縫和光電倍增管，每一狹縫可使光電倍增管，每一狹縫可使一條固定波長的光經(jīng)過，可一條固定波長的光經(jīng)過，可接納多種元素的

37、譜線；接納多種元素的譜線； 單道掃描式是轉(zhuǎn)動光柵進單道掃描式是轉(zhuǎn)動光柵進展掃描，在不同時間檢測不展掃描，在不同時間檢測不同譜線同譜線特點特點 :缺陷：出射狹縫固定，各通道檢測的元素譜線一定缺陷：出射狹縫固定，各通道檢測的元素譜線一定改良型：改良型： n+1型型ICP光譜儀光譜儀 在多道儀器的根底上，設置一個掃描單色在多道儀器的根底上，設置一個掃描單色器，器， 添加一個可變通道添加一個可變通道 (1) 多達多達70個通道可選擇設置，同時進展多元素分析；個通道可選擇設置，同時進展多元素分析； (2) 分析速度快，準確度高；分析速度快，準確度高； (3) 線性范圍寬，線性范圍寬， 高、中、低濃度都可

38、分析高、中、低濃度都可分析;2. 2. 全譜直讀等離子體光譜儀全譜直讀等離子體光譜儀采用電荷注入式檢測器采用電荷注入式檢測器(charge injection detector,CID), 可同時檢測可同時檢測165800nm波長范圍內(nèi)出現(xiàn)的全部譜線；波長范圍內(nèi)出現(xiàn)的全部譜線；CID：2828mm半導體芯片半導體芯片上有上有26萬個感光點點陣萬個感光點點陣( 每個每個相當于一個光電倍增管相當于一個光電倍增管)中階梯光柵與棱鏡結合的色散中階梯光柵與棱鏡結合的色散系統(tǒng)，可產(chǎn)生二維光譜；系統(tǒng)，可產(chǎn)生二維光譜；兼具多道型和掃描型特點，兼具多道型和掃描型特點，儀器構造緊湊，體積大大減少儀器構造緊湊，體積

39、大大減少一、光譜定性分析一、光譜定性分析qualitative spectrometric analysis二、光譜定量分析二、光譜定量分析quantitative spectrometric analysis第三節(jié) 定性、定量分析方法及運用qualitative and quantitative analysis methods and applications 一、光譜定性分析一、光譜定性分析 qualitative spectrometric analysis qualitative spectrometric analysis定性根據(jù)：定性根據(jù)：元素不同元素不同電子構造不同電子構造不同

40、特征光譜特征光譜分析線：復雜元素的譜線能夠多至數(shù)千條，只選擇其中分析線：復雜元素的譜線能夠多至數(shù)千條，只選擇其中2-3 條特征譜線檢驗；條特征譜線檢驗；最后線：試樣濃度逐漸減小最后線：試樣濃度逐漸減小,譜線強度減小譜線強度減小,最后仍能察看到最后仍能察看到 的譜線；的譜線；1. 1. 元素的分析線、最后線和靈敏線元素的分析線、最后線和靈敏線例：含例：含Cd10%時，時，14條譜線條譜線 0.1% 10 0.01% 7 0.001% 1226.5nm此為最后線此為最后線 靈敏線：最易激發(fā)的能級所產(chǎn)生的譜線，每種元素都有一條靈敏線：最易激發(fā)的能級所產(chǎn)生的譜線，每種元素都有一條 或幾條譜線最強的線，

41、即靈敏線或幾條譜線最強的線，即靈敏線最后線也是最靈敏線最后線也是最靈敏線2. 2. 定性方法定性方法規(guī)范光譜比較法：規(guī)范光譜比較法： 最常用的以鐵譜作為規(guī)范最常用的以鐵譜作為規(guī)范(波長標尺波長標尺)鐵光譜比較法鐵光譜比較法1譜線多：在譜線多：在210660nm范圍內(nèi)有數(shù)千條譜線；范圍內(nèi)有數(shù)千條譜線；2譜線間間隔分配均勻：容易對比，適用面廣；譜線間間隔分配均勻：容易對比，適用面廣；3定位準確：已準確丈量了鐵譜每一條譜線的波長。定位準確：已準確丈量了鐵譜每一條譜線的波長。 為什么選鐵譜？ 規(guī)范譜圖：將其他元素的分析線標志在鐵譜上，鐵譜起規(guī)范譜圖：將其他元素的分析線標志在鐵譜上，鐵譜起到標尺的作用。

42、到標尺的作用。 譜線檢查：將試樣與純鐵在完全一樣條件下攝譜，將兩譜線檢查：將試樣與純鐵在完全一樣條件下攝譜，將兩譜片在映譜器譜片在映譜器( (放大器放大器) )上對齊、放大上對齊、放大2020倍，檢查待測元素倍，檢查待測元素的分析線能否存在，并與規(guī)范譜圖對比確定。的分析線能否存在，并與規(guī)范譜圖對比確定。 可同時進展多元素測定?？赏瑫r進展多元素測定。3. 3. 定性分析實驗操作技術定性分析實驗操作技術(1) (1) 實驗條件選擇實驗條件選擇 a. a. 光譜儀光譜儀 在定性分析中通常選擇靈敏度高的直流電?。辉诙ㄐ苑治鲋型ǔ＿x擇靈敏度高的直流電?。?狹縫寬度狹縫寬度5 57 7m m； 分析稀土元

43、素時，由于其譜線復雜，要選擇色分析稀土元素時，由于其譜線復雜，要選擇色散率較散率較 高的大型攝譜儀。高的大型攝譜儀。 b. b. 電極電極電極資料：采用光譜純的石墨電極資料：采用光譜純的石墨試樣槽尺寸：直徑約試樣槽尺寸：直徑約3 34 mm4 mm，深，深3 36 mm6 mm；試樣量：試樣量：10 10 20mg 20mg a.a.金屬或合金可用試樣本身作電極，當試樣量很少時金屬或合金可用試樣本身作電極，當試樣量很少時, , 將試樣粉碎后放在電極的試樣槽內(nèi)；將試樣粉碎后放在電極的試樣槽內(nèi)；(2) (2) 試樣處置試樣處置c.c.溶液試樣：滴在電極上，低溫烘干。運用溶液試樣：滴在電極上，低溫烘

44、干。運用ICPICP可直接可直接溶液進樣。溶液進樣。b.b.固體試樣研磨成均勻的粉末后放在電極的試樣槽內(nèi)固體試樣研磨成均勻的粉末后放在電極的試樣槽內(nèi) (3) (3) 攝譜過程攝譜過程 攝譜順序：碳電極攝譜順序：碳電極( (空白空白) )、鐵譜、試樣；、鐵譜、試樣； 采用分段曝光法：先在小電流采用分段曝光法：先在小電流(5A)(5A)激發(fā)光源攝取易揮發(fā)元激發(fā)光源攝取易揮發(fā)元素光譜，調(diào)理哈特曼光闌，改動曝光位置后，加大電流素光譜，調(diào)理哈特曼光闌，改動曝光位置后，加大電流(10A)(10A)，再次曝光攝取難揮發(fā)元素光譜，再次曝光攝取難揮發(fā)元素光譜采用哈特曼光闌，可多次采用哈特曼光闌，可多次曝光而不影

45、響譜線相對位曝光而不影響譜線相對位置，便于對比。置，便于對比。在進展發(fā)射光譜定性和半在進展發(fā)射光譜定性和半定量分析時定量分析時, , 要固定狹縫要固定狹縫而挪動哈特曼光欄即可而挪動哈特曼光欄即可二、 光譜定量分析 quantitative spectrometric analysis1. 1. 光譜半定量分析光譜半定量分析 采用攝譜法中黑度比較法采用攝譜法中黑度比較法要求：配制一個基體與試樣組成近似的被測元素的規(guī)范系列要求：配制一個基體與試樣組成近似的被測元素的規(guī)范系列 在映譜儀上用目視法直接比較被測試樣與標樣光譜中分在映譜儀上用目視法直接比較被測試樣與標樣光譜中分 析線黑度，假設黑度相等，樣

46、品中欲測元素的含量近析線黑度，假設黑度相等，樣品中欲測元素的含量近似等似等 于該規(guī)范樣品中該元素的含量于該規(guī)范樣品中該元素的含量 在一樣條件下，在同一塊感光板上規(guī)范系列與試樣并列在一樣條件下，在同一塊感光板上規(guī)范系列與試樣并列 攝譜攝譜分析過程：分析過程： 例如，分析礦石中的例如，分析礦石中的Pb，即找出試樣中靈敏線，即找出試樣中靈敏線283.3 nm，再以規(guī)范系列中的鉛，再以規(guī)范系列中的鉛283.3nm線相比較，線相比較，假設試樣中的鉛線的黑度介于假設試樣中的鉛線的黑度介于0.01% - 0.001%之間之間, 與規(guī)范樣品的分析線黑度近似與規(guī)范樣品的分析線黑度近似, 并接近于并接近于0.01

47、%, 那那么此樣品中么此樣品中Pb的含量約為的含量約為0.01% 。2. 光譜定量分析光譜定量分析(1) 光譜定量分析根本關系式光譜定量分析根本關系式 在條件一定時，譜線強度在條件一定時，譜線強度I 與待測元素含量與待測元素含量c關系關系為：為： I = a c思索到發(fā)射光譜中存在著自吸景象，引入自吸常數(shù)思索到發(fā)射光譜中存在著自吸景象，引入自吸常數(shù) b ，那么：，那么：acbIcaIblglglg a a受試樣的蒸發(fā)、激發(fā)條件，以及組成、形狀等影響受試樣的蒸發(fā)、激發(fā)條件，以及組成、形狀等影響; ;激激發(fā)溫度的變化也是難以控制的，絕對強度測定的誤差大；發(fā)溫度的變化也是難以控制的，絕對強度測定的誤

48、差大； 為補償和抵消這種因?qū)嶒灄l件動搖而引起的誤差，采用為補償和抵消這種因?qū)嶒灄l件動搖而引起的誤差，采用 “內(nèi)標法，即相對強度法，進展定量分析內(nèi)標法，即相對強度法，進展定量分析 (2) (2) 內(nèi)標法根本關系式內(nèi)標法根本關系式( (內(nèi)標法原理內(nèi)標法原理) ) 在被測元素的光譜中選擇一條作為分析線在被測元素的光譜中選擇一條作為分析線(強度強度I)，再選擇，再選擇內(nèi)標物的一條譜線內(nèi)標物的一條譜線(強度強度I0)，組成分析線對。那么：，組成分析線對。那么： 0000bbcaIcaI 相對強度相對強度R R： AcbRcAcacaIIRbbblglglg0000 A為其他三項合并后的常數(shù)項，內(nèi)標法定量

49、的根本關系式內(nèi)標元素與分析線對的選擇原那么：內(nèi)標元素與分析線對的選擇原那么：a)a)內(nèi)標元素可選擇基體元素，或另外參與，含量適量和固定內(nèi)標元素可選擇基體元素，或另外參與，含量適量和固定; ;b)b)內(nèi)標元素與待測元素具有相近的蒸發(fā)性質(zhì)，激發(fā)電位內(nèi)標元素與待測元素具有相近的蒸發(fā)性質(zhì)，激發(fā)電位( (電離電離 能能) )相近相近( (譜線接近譜線接近)“)“均勻線對均勻線對; ;c)c)原子線與原子線組成分析線對，離子線與離子線組成分析原子線與原子線組成分析線對，離子線與離子線組成分析 線對線對; ;d)d)強度相差不大，無相鄰譜線干擾，無自吸或自吸小。強度相差不大，無相鄰譜線干擾，無自吸或自吸小。

50、 (3) (3) 定量分析方法定量分析方法 a. 內(nèi)標規(guī)范曲線法：內(nèi)標規(guī)范曲線法： 以以lgR 對應對應lgc 作圖，繪制規(guī)范曲線，在一樣條作圖，繪制規(guī)范曲線，在一樣條件下，測定試樣中待測元素的件下，測定試樣中待測元素的lgR，在規(guī)范曲線上求，在規(guī)范曲線上求得未知試樣得未知試樣lgc；AcbRlglglgABAB段：校準曲線線性范圍：段：校準曲線線性范圍：BCBC段：自吸段：自吸Rlg b. b.規(guī)范參與法：規(guī)范參與法：取假設干份體積一樣的試液取假設干份體積一樣的試液cX，依次按比例參與不同量，依次按比例參與不同量的待測物的規(guī)范溶液的待測物的規(guī)范溶液cO，濃度依次為：，濃度依次為： cX ，

51、cX +cO ， cX +2cO ， cX +3cO ， cX +4 cO 在一樣條件下測定：在一樣條件下測定：RX，R1，R2，R3，R4 以以R對濃度對濃度c做圖得不斷線，圖中做圖得不斷線，圖中cX點即待測溶液濃度點即待測溶液濃度 當測定低含量元素且無適宜內(nèi)標物時，當測定低含量元素且無適宜內(nèi)標物時，采用此法采用此法b=1時，時，R=A(cX +ci) R=0時，時，cX =-ci3.3.光譜定量分析的條件選擇光譜定量分析的條件選擇 光譜儀：普通多采用中型光譜儀，但對譜線復雜的元素光譜儀：普通多采用中型光譜儀，但對譜線復雜的元素 如稀土元素等那么需選用色散率大的大型光譜儀如稀土元素等那么需選

52、用色散率大的大型光譜儀; ;(2) (2) 狹縫：較寬，普通可達狹縫：較寬，普通可達2020m m(3) (3) 內(nèi)標元素和分析線對內(nèi)標元素和分析線對(4) (4) 光譜緩沖劑：作用是抵償試樣組成變化對譜線強度的影光譜緩沖劑：作用是抵償試樣組成變化對譜線強度的影 響，增進有規(guī)律的揮發(fā)，穩(wěn)定電弧溫度響，增進有規(guī)律的揮發(fā)，穩(wěn)定電弧溫度堿金屬鹽類：用作易揮發(fā)元素的緩沖劑堿金屬鹽類：用作易揮發(fā)元素的緩沖劑堿土金屬鹽類：中等揮發(fā)元素的緩沖劑堿土金屬鹽類：中等揮發(fā)元素的緩沖劑炭粉：稀釋試樣，減少試樣與標樣組成差別炭粉：稀釋試樣，減少試樣與標樣組成差別(5) (5) 光譜載體：添加譜線強度光譜載體：添加譜線

53、強度Atomic fluorescence spectrometry，AFS第四節(jié)第四節(jié) 原子熒光光譜原子熒光光譜分析法分析法一、概述一、概述generalization二、根本原理二、根本原理basic principle一、概述一、概述儀器特點：光源與檢測器成一定角度儀器特點：光源與檢測器成一定角度 原子在輻射激發(fā)下發(fā)射的熒光強度來定量分析的方法。1964年以后開展起來的分析方法；屬發(fā)射光譜AFS的特點：的特點： (1) 檢出限低、靈敏度高檢出限低、靈敏度高 Cd：10-12 g cm-3； Zn：10-11 g cm-3 (2) 譜線簡單、干擾少譜線簡單、干擾少 (3) 線性范圍寬可達線

54、性范圍寬可達35個數(shù)量級個數(shù)量級 (4) 易實現(xiàn)多元素同時測定產(chǎn)生的熒光向各個方易實現(xiàn)多元素同時測定產(chǎn)生的熒光向各個方向發(fā)射向發(fā)射缺陷：缺陷： 存在熒光猝滅效應、散射光干擾等問題存在熒光猝滅效應、散射光干擾等問題二、根本原理二、根本原理 1 1原子熒光光譜的產(chǎn)生原子熒光光譜的產(chǎn)生 當氣態(tài)原子遭到強特征輻射時，由基態(tài)躍遷到當氣態(tài)原子遭到強特征輻射時，由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，約激發(fā)態(tài)，約10-8s10-8s后，再由激發(fā)態(tài)躍遷回到基態(tài)或較后，再由激發(fā)態(tài)躍遷回到基態(tài)或較低能級，發(fā)射出與吸收光波長一樣或不同的輻射低能級，發(fā)射出與吸收光波長一樣或不同的輻射, ,即即原子熒光原子熒光氣態(tài)原子氣態(tài)原子 激發(fā)態(tài)激發(fā)

55、態(tài) 低能態(tài)低能態(tài) 10-8s發(fā)射熒光發(fā)射熒光2.2.原子熒光的產(chǎn)生類型原子熒光的產(chǎn)生類型 三種類型：共振熒光、非共振熒光與敏化熒光三種類型：共振熒光、非共振熒光與敏化熒光 熱共振熒光：假設原子受熱激發(fā)處于亞熱共振熒光：假設原子受熱激發(fā)處于亞穩(wěn)態(tài)，再進一步激發(fā)，然后再發(fā)射出與穩(wěn)態(tài)，再進一步激發(fā)，然后再發(fā)射出與激發(fā)光波長一樣的共振熒光；見圖激發(fā)光波長一樣的共振熒光；見圖B、D1 1共振熒光共振熒光 共振熒光：氣態(tài)原子受某種波長的激發(fā)光激發(fā)后，激發(fā)態(tài)共振熒光：氣態(tài)原子受某種波長的激發(fā)光激發(fā)后，激發(fā)態(tài)原子發(fā)射出與激發(fā)光波長一樣的熒光線；見圖原子發(fā)射出與激發(fā)光波長一樣的熒光線；見圖A A、C C2 2非

56、共振熒光非共振熒光 當熒光與激發(fā)光波長不一樣時，產(chǎn)生非共振熒光；當熒光與激發(fā)光波長不一樣時，產(chǎn)生非共振熒光； 分為：直躍線熒光、階躍線熒光、分為：直躍線熒光、階躍線熒光、anti-Stokesanti-Stokes熒光三種熒光三種a b c d直躍線熒光直躍線熒光StokesStokes熒光：熒光：a b c d受激發(fā)的氣態(tài)原子直接躍遷回至高于基態(tài)的亞穩(wěn)態(tài)時所受激發(fā)的氣態(tài)原子直接躍遷回至高于基態(tài)的亞穩(wěn)態(tài)時所發(fā)射的熒光；熒光波長大于激發(fā)光波長熒光能量間隔發(fā)射的熒光；熒光波長大于激發(fā)光波長熒光能量間隔小于激發(fā)光能量間隔；小于激發(fā)光能量間隔；階躍線熒光階躍線熒光StokesStokes熒光：熒光：

57、光照激發(fā)，非輻射方式釋放部分能量后，再發(fā)射熒光前往光照激發(fā)，非輻射方式釋放部分能量后，再發(fā)射熒光前往基態(tài)；熒光波長大于激發(fā)光波長熒光能量間隔小于激發(fā)光能基態(tài)；熒光波長大于激發(fā)光波長熒光能量間隔小于激發(fā)光能量間隔；非輻射方式釋放能量：碰撞，放熱；量間隔；非輻射方式釋放能量：碰撞，放熱； 光照激發(fā)，再熱激發(fā)，返至高于基態(tài)的能級，發(fā)射熒光光照激發(fā)，再熱激發(fā)，返至高于基態(tài)的能級，發(fā)射熒光a b c danti-Stokesanti-Stokes熒光熒光( (反斯托克斯熒光反斯托克斯熒光) )： 氣態(tài)原子先熱激發(fā)再光照激發(fā)氣態(tài)原子先熱激發(fā)再光照激發(fā)( (或反之或反之) )，再發(fā)射熒光直，再發(fā)射熒光直接前

58、往基態(tài)，熒光波長小于激發(fā)光波長接前往基態(tài)，熒光波長小于激發(fā)光波長a b c d3 3敏化熒光敏化熒光 受光激發(fā)的原子與另一種原子碰撞時，把激發(fā)能傳送另受光激發(fā)的原子與另一種原子碰撞時，把激發(fā)能傳送另一個原子使其激發(fā)，后者發(fā)射熒光；一個原子使其激發(fā)，后者發(fā)射熒光； 火焰原子化中察看不到敏化熒光；火焰原子化中察看不到敏化熒光； 非火焰原子化中可察看到非火焰原子化中可察看到一切熒光類型中，共振熒光強度最大，最為有用一切熒光類型中，共振熒光強度最大，最為有用3.3.熒光猝滅與熒光量子效率熒光猝滅與熒光量子效率 熒光猝滅： 受激發(fā)的原子與其他原子碰撞，能量以熱或其他非熒光發(fā)射方式給出，產(chǎn)生非熒光去激發(fā)過

59、程，使熒光減弱或完全不發(fā)生的景象。熒光量子效率：熒光量子效率： = f / a f 發(fā)射熒光的光量子數(shù)；發(fā)射熒光的光量子數(shù)； a吸收的光量子數(shù)；吸收的光量子數(shù)； 熒光量子效率熒光量子效率1 熒光猝滅程度與原子化氣氛有關，氬氣氣氛中熒光猝滅程度最小。4.4.待測原子濃度與熒光強度的關系待測原子濃度與熒光強度的關系 當光源強度穩(wěn)定，忽略自吸，發(fā)射熒光的強度當光源強度穩(wěn)定，忽略自吸，發(fā)射熒光的強度 If 正比于正比于基態(tài)原子對特定頻率激發(fā)光的吸收強度基態(tài)原子對特定頻率激發(fā)光的吸收強度 Ia ； If = Ia在理想情況下：在理想情況下： cKNlKAIIsf00 I0 原子化火焰單位面積接遭到的光源

60、強度；A為受光照射在檢測器中察看到的有效面積；K0為峰值吸收系數(shù)；l 為吸收光程長；N為單位體積內(nèi)的基態(tài)原子數(shù)本章小結本章小結1. AES1. AES的產(chǎn)生：的產(chǎn)生：1)1)產(chǎn)生原理；產(chǎn)生原理；2)2)譜線強度影響要素；譜線強度影響要素；3)3)譜線自吸與自蝕譜線自吸與自蝕2. 2. 光譜分析儀器：光譜分析儀器： 1 1激發(fā)光源的種類和特點；激發(fā)光源的種類和特點；2)2)分光系統(tǒng)：棱鏡和光柵；分光系統(tǒng)：棱鏡和光柵； 3 3檢測器：目視、攝譜、光電檢測器：目視、攝譜、光電 4 4儀器類型：系統(tǒng)組成及作用儀器類型：系統(tǒng)組成及作用3. AES3. AES定性分析原理與方法：定性分析原理與方法：規(guī)范鐵