原子發(fā)射光譜知識點(diǎn)小結(jié)公開課獲獎?wù)n件

原子發(fā)射光譜小結(jié)

第1頁當(dāng)處在氣態(tài)基態(tài)原子獲得能量后使外層電子激發(fā)至高能態(tài)（激發(fā)態(tài)），當(dāng)它從激發(fā)態(tài)回到較低能態(tài)或基態(tài)時，若以光量子形式放出能量，就得到原子發(fā)射光譜。因此發(fā)射光譜分析包括過程可分為：試樣蒸發(fā)、激發(fā)產(chǎn)生輻射；→激發(fā)光源色散分光形成光譜；→分光系統(tǒng)檢測記錄光譜；→檢測器根據(jù)光譜進(jìn)行定性或定量分析。第2頁發(fā)射光譜分析是光學(xué)分析措施最重要內(nèi)容之一。本章所包括物質(zhì)接受外界能量后所發(fā)射輻射波長及強(qiáng)度與物質(zhì)構(gòu)成和含量關(guān)系，以及本章重點(diǎn)講授光譜分析儀器是所有光學(xué)分析措施基礎(chǔ)知識?？倎碇v，學(xué)習(xí)光學(xué)分析措施要掌握三個重要環(huán)節(jié)：1.基本原理；2.儀器裝置；3.分析措施、應(yīng)用及特點(diǎn)。第3頁1.就發(fā)射光譜分析而言，基本原理部分重要掌握譜線波長與原子構(gòu)造關(guān)系以及譜圖比較法，這是定性分析基礎(chǔ)。譜線強(qiáng)度與待測組分濃度關(guān)系，譜線強(qiáng)度實(shí)際測量措施，影響譜線強(qiáng)度原因、內(nèi)標(biāo)法等，是光譜定量分析基礎(chǔ)。3.定性、半定量和定量分析措施原理，應(yīng)用等也是一種重點(diǎn)。2.光譜儀器部分重要是棱鏡與光柵分光原理，光譜儀構(gòu)造和各部分作用、重要性能，如色散率、辨別率等。而光源是使試樣蒸發(fā)和激發(fā)并產(chǎn)生光譜重要儀器。由于蒸發(fā)、激發(fā)直接影響譜線強(qiáng)度，決定光譜法分析敏捷度和穩(wěn)定性，因此常用幾種重要光源性能、特點(diǎn)和應(yīng)用范圍也是本章重要內(nèi)容。第4頁光源:提供使分析物質(zhì)蒸發(fā)和激發(fā)發(fā)光所需要能量。一種好光源必須具有敏捷度高、穩(wěn)定性好、樣品構(gòu)造及組分影響小、分析線性范圍寬、應(yīng)用廣泛等長處。經(jīng)典光源中：Ⅰ.激發(fā)光源3.高壓火花：激發(fā)溫度（弧焰溫度）在20,000-40,000K，合用于難激發(fā)元素，離子線出現(xiàn)得也較多。放電穩(wěn)定，再現(xiàn)性好，合用于光譜定量分析。但由于電極溫度較低，對難蒸發(fā)元素敏捷度不高。是經(jīng)典光源中激發(fā)溫度（弧焰溫度）最高；1.直流電弧：激發(fā)溫度4000-7000K，電極溫度較高，陽極溫度可達(dá)3800K，試樣易蒸發(fā)、敏捷度高，但穩(wěn)定性差，合用于定性分析。是經(jīng)典光源中電極溫度（蒸發(fā)溫度）最高；2.交流電?。弘姌O溫度比直流電弧低，但弧焰溫度高，穩(wěn)定性好，適于光譜定量分析；第5頁選擇光源時首先要理解多種光源特點(diǎn)，然后根據(jù)分析元素性質(zhì)和含量、樣品性質(zhì)和形狀，分析目旳和任務(wù)等綜合考慮。4.火焰也是常用激發(fā)光源，并已發(fā)展成為一門獨(dú)立分析技術(shù)，稱火焰光度法。設(shè)備簡樸、措施迅速穩(wěn)定，適于直接分析溶液樣品。但由于火焰溫度較低，重要用于測定堿金屬等輕易蒸發(fā)和激發(fā)元素。是經(jīng)典光源中穩(wěn)定性最佳。5.電感耦合等離子體（ICP）是溶液分析最有但愿光源。高頻感應(yīng)焰炬比化學(xué)火焰具有更高溫度，蒸發(fā)激發(fā)能力強(qiáng)，敏捷度高，化學(xué)干擾少，背景小，線形范圍寬，非常適合分析液體樣品，是很有前途一種新光源。第6頁投影系統(tǒng)由暗箱物鏡和板盒（物鏡焦面）構(gòu)成，作用是將色散后不一樣樣波長平行單色光聚焦在感光板上，得到按波長次序排列光譜。Ⅱ.光譜儀器一.攝譜儀構(gòu)造照明系統(tǒng)使光源發(fā)出輻射均勻而有效地照明入射狹縫，并使之在感光板上得到均勻譜線。準(zhǔn)直系統(tǒng)包括狹縫和準(zhǔn)光鏡。狹縫位于準(zhǔn)光鏡焦點(diǎn)上，因此準(zhǔn)光鏡把入射光變成平行光投射到分光元件上。分光系統(tǒng)由棱鏡或光柵構(gòu)成，使不一樣樣波長復(fù)合光提成按一定波長次序排列光譜。第7頁（2）性能參數(shù)定性理解二.攝譜儀分光系統(tǒng)1.棱鏡攝譜儀θ

偏向角

λ↑,θ↓

（1）分光原理光折射定律棱鏡光譜常稱為非勻排光譜相似波長差譜線在短波區(qū)被分開距離大，在長波辨別開距離小，譜線排布不均勻。第8頁（1）光柵公式一束平行光以入射角α照射光柵時，光柵衍射規(guī)律用光柵公式表達(dá)：由于光柵常數(shù)d和入射角α是不變，因此不一樣樣波長入射光被分散在不一樣樣β角方向，這就是光柵色散原理。（2）色散率

角色散率：

線色散率：

倒線色散率：（K=0，±1，±2，…)2.光柵攝譜儀第9頁（3）辨別率RRmax=2w/λ在刻制光柵時控制刻線形狀，使光強(qiáng)集中到某一角度，在這個角度觀測光柵時，看到光柵尤其明亮，或者說“閃耀”起來。這種把輻射能集中到某一波長范圍現(xiàn)象稱為閃耀，輻射能最強(qiáng)波長稱為閃耀波長λ閃，刻痕面與光柵平面間夾角為i，稱為閃耀角。λ閃與i之間關(guān)系為：Kλ閃=2dsini每塊光柵合用波長范圍可近似用下式計算：（4）閃耀光柵第10頁2.測微光度計：用來測量攝影底片上譜線黑度儀器，重要用于光譜定量分析。三.其他光譜儀器映譜儀：也叫光譜投影儀，它將獲得光譜放大20倍左右，影像投影到一種白屏上，可以便地觀測研究光譜。用于定性、半定量分析時觀測譜片。第11頁Ⅲ.光譜定性及半定量分析一.元素敏捷線、共振線、最終線、分析線每種元素發(fā)射譜線諸多，定性分析時并不須檢查該元素每一條譜線，只要根據(jù)2-3條敏捷線或其他特性譜線就可確定該元素與否存在。敏捷線指強(qiáng)度最高譜線，一般都是激發(fā)電位低、躍遷幾率大原子線、離子線。共振線從激發(fā)態(tài)直接躍遷到基態(tài)時所輻射譜線。其中由能量最低激發(fā)態(tài)直接躍遷到基態(tài)所輻射譜線稱為第一共振線。從理論上講元素第一共振線也就是最敏捷線。最終線樣品中元素含量減少時，譜線強(qiáng)度減弱，譜線數(shù)目也減少，最終消失譜線。理論上元素最終線也是其第一共振線。第12頁分析線在實(shí)際工作中，由于某些難以克服原因或某種實(shí)際需要，不能使用該元素最敏捷線，而選用其他譜線。這種用于實(shí)際定性定量分析譜線稱為分析線。二.光譜定性分析措施1.原則試樣光譜比較法2.元素光譜圖比較法三.光譜半定量分析誤差一般在30%~300%，在礦石品位鑒定、鋼鐵合金分類等方面常常應(yīng)用。常用措施有：譜線黑度比較法和譜線展現(xiàn)法第13頁羅馬金（Lomakin）首先提出譜線強(qiáng)度I與元素含量C之間關(guān)系式：式中：a為常數(shù)，與樣品構(gòu)成、蒸發(fā)、激發(fā)條件有關(guān)；b為自吸系數(shù)，當(dāng)濃度低無自吸時，b=1，濃度升高產(chǎn)生自吸，b<1。此式為光譜定量分析基本關(guān)系式，由于譜線強(qiáng)度受試樣蒸發(fā)和激發(fā)條件影響很大，試驗(yàn)條件又很難嚴(yán)格控制，故采用此式定量分析再現(xiàn)性和精確度都較差。Ⅳ.光譜定量分析一.基本原理第14頁內(nèi)標(biāo)法提高了光譜定量分析再現(xiàn)性和精確度。措施是選擇一種元素，其蒸發(fā)條件和分析元素一致，作為內(nèi)標(biāo)元素；再選擇內(nèi)標(biāo)元素一條譜線，其強(qiáng)度隨光源波動變化與分析線一致，作為內(nèi)標(biāo)線。分析線和內(nèi)標(biāo)線稱為分析線對，以分析線對旳強(qiáng)度比對數(shù)對lgC作圖，定量公式如下：lgR=lgI/I0=blgC+lga若采用攝譜法檢測記錄光譜，則分析線對旳強(qiáng)度比可用譜線黑度差表達(dá)：ΔS=γlgI/I0=γblgC+γlga分析線對旳黑度差ΔS與譜線相對強(qiáng)度對數(shù)成正比。二.內(nèi)標(biāo)法第15頁最基本措施是三原則試樣法。措施實(shí)質(zhì)是用三個或三個以上已知不一樣樣含量標(biāo)樣和被分析試樣在同一試驗(yàn)條件下在同一感光板上攝譜，由所測得分析線對旳黑度差ΔS或lgR對lgC作圖，得工作曲線，然后用樣品ΔS或lgR在曲線上查含量。三.分析措施ΔSlogClogClogR第16頁練習(xí)原子發(fā)射光譜產(chǎn)生是由于（）A.原子次外層電子在不一樣樣能級間躍遷B.原子外層電子在不一樣樣能級間躍遷C.原子內(nèi)層電子在不一樣樣能級間躍遷D.原子外層電子振動和轉(zhuǎn)動2.對于同一級光譜，當(dāng)波長變化時，光柵辨別率（）A.不變B.變大C.變小D.無法確定3.進(jìn)行譜線檢查時，一般采用原則光譜比較法來確定譜線位置，一般作為原則是（）A.鐵譜B.銅譜C.碳譜D.氫譜第17頁練習(xí)4.元素發(fā)射光譜具有特性性和唯一性，這是定性根據(jù)，判斷元素與否存在條件是（）A.必須將該元素所有譜線所有檢出B.必須檢出5條以上該元素譜線C.只要檢出該元素一條敏捷線或最終線D.只要檢出該元素兩條以上敏捷線或最終線5.賽伯-羅馬金公式表達(dá)式為（）A.lgI=blgc+lgaB.lgA=blgc+lgaC.lgA=blga+lgcD.lgI=blga+lgc第18頁練習(xí)6.選擇“分析線對”是指（）A.選擇待測元素兩條光譜強(qiáng)度最大譜線作為分析線對B.選擇待測元素最終消失兩條譜線作為分析線對C.選擇待測元素波長差不小于30nm兩條譜線作為分析線對D.分別選擇待測元素和內(nèi)標(biāo)物一條譜線構(gòu)成分析線對7.內(nèi)標(biāo)元素必須符合條件之一是（）A.必須是基體元素中含量最大B.必須與待測元素具有相似激發(fā)電位C.必須與待測元素具有相似電離電位D.與待測元素具有相近蒸發(fā)特性第19頁練習(xí)8.不能采用原子發(fā)射光譜分析物質(zhì)是（）A.堿金屬和堿土金屬B.有機(jī)物和大部分非金屬元素C.稀土元素D.過渡金屬9.棱鏡辨別率隨波長而變化，波長越短辨別率越大，因此獲得是——，光柵辨別率不隨波長變化，所獲得是————。10.入射光經(jīng)——光柵分光后，不一樣樣波長光都成像在直徑為R圓上，即在圓上形成一種光譜帶。該類光柵既具有——作用也起——作用。第20頁練習(xí)11.在原子發(fā)射光譜一般使用光譜中，蒸發(fā)溫度最高是——，激發(fā)溫度最高是——，不產(chǎn)生自吸是——。12.原子發(fā)射光譜分析只能確定試樣元素——，不能給出——。第21頁練習(xí)13.光柵寬度為50mm，光柵刻線數(shù)為600條/mm，計算光柵一級光譜理論辨別率，一級光譜中310.030nm和310.066nm雙線能否分開？解：R理=nN=1×600×50=30000能分開第22頁練習(xí)14.一平面反射光柵在入射角為40°時，反射角為-15°處能對300nm一級光譜產(chǎn)生色散，計算此光柵上每mm應(yīng)有刻線數(shù)和刻線距。解：第23頁練習(xí)15.用原則加入法測量SiO2中微量Fe時，以Fe302.6nm為分析線，Si302.00nm為內(nèi)標(biāo)線，所測得數(shù)據(jù)如下：已知分析線和內(nèi)標(biāo)線黑度均在乳劑特性曲線直線部分，且感光板反襯度γ=1.00，試求該樣品中Fe百分含量。Fe%（加入量）00.0010.0020.003ΔS（Fe）0.230.420.510.63