第三章原子發(fā)射光譜

第五章原子發(fā)射光譜法——Atomicemissionspectrometry,AES第一節(jié)概述一、概述定義：AES是根據(jù)每種原子或離子在熱或電激發(fā)下，發(fā)射出特征的電磁輻射而進行元素定性和定量分析的方法（是光學分析中產(chǎn)生與發(fā)展最早的一種分析方法）分析特點：多元素同時檢測；分析速度快；選擇性好；檢出限低；精密度好；但非金屬元素測定困難二、原子發(fā)射分析過程試樣蒸發(fā)、激發(fā)產(chǎn)生特征輻射色散分光形成光譜（復合光→單色光）檢測譜線的波長和強度（定性和定量）

激發(fā)源(光源)單色器檢測器數(shù)據(jù)處理與顯示第二節(jié)基本原理一原子發(fā)射光譜的產(chǎn)生在正常狀態(tài)下，元素處于基態(tài)，元素在受到熱（火焰）或電（電火花）激發(fā)時，由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，返回到基態(tài)時，發(fā)射出特征光譜（線狀光譜）；X氣態(tài)基態(tài)原子X*X+hγ熱能特征發(fā)射λ定性Ι定量線光譜，寬度小于10-5nm二基本概念激發(fā)能:原子中某一外層電子由基態(tài)激發(fā)到高能級所需要的能量電離能:原子電離所需要的能量一次電離:原子失去一個電子二次電離:原子失去兩個電子原子線(Ⅰ)：原子核外激發(fā)態(tài)電子躍遷回基態(tài)所發(fā)射出的譜線M*M*(I)離子線(Ⅱ,Ⅲ)：離子核外激發(fā)態(tài)電子躍遷回基態(tài)所發(fā)射出的譜線。M+

*

M+(Ⅱ)

；

M2+*

M2+(Ⅲ)共振線：由激發(fā)態(tài)直接躍遷至基態(tài)時輻射的譜線稱為共振線第一共振線：由第一激發(fā)態(tài)直接躍遷至基態(tài)的譜線稱為第一共振線（主共振線）最靈敏線、最后線、分析線：第一共振線一般也是元素的最靈敏線當該元素在被測物質里降低到一定含量時，出現(xiàn)的最后一條譜線，就是最后線，也是最靈敏線。用來測量該元素的譜線稱分析線。三原子發(fā)射譜線的強度發(fā)射譜線強度：

Iij=Ni

Aijhijh為Plank常數(shù)；Aij兩個能級間的躍遷幾率；ij發(fā)射譜線的頻率。譜線強度影響譜線強度的因素：（1）Ei越小，Iij越強；（2）T升高，Iij增大，但易電離四譜線的自吸和自蝕自吸：中心發(fā)射的輻射被邊緣的同種基態(tài)原子吸收，使輻射強度降低的現(xiàn)象。第一共振線，易產(chǎn)生自吸；弧層越厚，自吸越嚴重被測元素濃度越大，自吸也越嚴重。元素濃度低時，不出現(xiàn)自吸。隨濃度增加，自吸越嚴重，當達到一定值時，譜線中心完全吸收，如同出現(xiàn)兩條線，這種現(xiàn)象稱為自蝕。r：自吸；R：自蝕；第三節(jié)原子發(fā)射光譜儀器原子發(fā)射光譜儀一激發(fā)光源作用：提供試樣蒸發(fā)、解離原子化和激發(fā)所需的能量并產(chǎn)生輻射信號分類電弧光源直流電?。河糜诘V物和難揮發(fā)試樣的定性、定量分析交流電弧：用于金屬、合金中低含量元素的定量分析電火花光源用于易熔金屬合金試樣的分析、高含量元素及難激發(fā)元素的定量測定電感耦合等離子體光源應用廣泛，價格昂貴光源特點直流電弧：電極頭溫度高，蒸發(fā)能力強，但放電穩(wěn)定性差，弧焰溫度低，弧層厚交流電?。弘姌O頭溫度低，弧焰溫度比直流電弧高，電弧穩(wěn)定，弧層厚電火花光源：弧焰瞬間溫度高，電極頭溫度低，弧焰半徑較小，弧層較薄2023/5/24幾種藝光源匪性能芒比較蒸發(fā)溫度激發(fā)溫度K穩(wěn)定性應用范圍直流電弧高4000-7000較差定性分析；礦物純物質難揮發(fā)元素的定量分析交流電弧中4000-7000較好金屬合金中低含量元素的定量分析高壓火花低瞬10000好金屬與合金、難激發(fā)、低熔點金屬合金定量分析ICP很高6000-8000很好溶液定量分析等離幸子體雨光源－外觀絡上類課似火緣瑞焰的餅放電廚光源IC性P等離果子體泥光源等離刪子體副：一種聲電離醬度大于厚0.泉1%顯的電坐離氣揮體，佳由電帥子、貢離子控、原搶子和發(fā)分子刊所組撲成，鉗其中覆電子套數(shù)目汽和離梨子數(shù)讓目基陷本相唉等，繼整體惜呈現(xiàn)柔中性戶。電感傭耦合垮高頻船等離譜子體?。↖C逝P）是由畜高頻敵發(fā)生目器、巧等離番子炬欲管（繪石英析炬管院）和領工作雞氣體掌等三臂部分者組成貨。IC加P光源做結構最外勿層：通Ar氣作餐為冷吐卻氣密，沿截切線礙方向鎮(zhèn)引入君，并城螺旋隆上升鋸。其濾作用溝有（1）將等屋離子共體吹滑離外仆層石溜英管遍的內阻壁，以可保朗護石鳴英管洽不被制燒毀饅；（2）是額利用孫離心狗作用坐，在胡炬管云中心風產(chǎn)生貞低氣炒壓通料道，炮以利贏于進綿樣；老（3）這誦部分Ar氣流朵同時秘也參周與放例電過亞程。中層嚼管：通入播輔助束氣體Ar氣，早用于幟點燃餡等離臟子體猛。內層困石英億管：內徑愚為1~恩2mm左右兔，以Ar為載贏氣，折把經(jīng)詞過霧逮化器事的試循樣溶扁液以浙氣溶朋膠形奧式引姑入等防離子攝體中描。IC斯P炬焰焰心（預熱區(qū)）溫度10000K試樣氣溶膠預熱、蒸發(fā)內焰（測光區(qū)）溫度6000-8000K試樣原子化、激發(fā)，發(fā)射原子區(qū)、離子區(qū)尾焰溫度6000K以下只能激發(fā)低能級的譜線IC糾P分析扔性能徒特點激發(fā)仁溫度兄高（舊可達筋10班00陽0K)打,有利某于難激萬發(fā)元塊素的門原子孫化自吸謀自蝕皮效應燃小，躍光譜鑼背景踐小無電泥極污款染和匆堿金蜻屬電運離干數(shù)擾靈敏垮度高遇，線疊性范雅圍寬鄙，可敢達4姨-6韻個數(shù)淺量級分析朋液體呼試樣知的最體佳方猜法適合偶高低頃微量旅金屬峰和難星激發(fā)薦元素施的分庭析測定消氯素喪等非續(xù)金屬孤元素耍靈敏目度低費用淡高20販23特/5漂/1醒820陜23棋/5吃/1慢8思考東題1.原子綿發(fā)射揪光譜詠儀中霧光源蔑的作宗用是(鈔)A提供坐足夠慮能量夠使試凝樣蒸仔發(fā)、逼原子查化/離子巴化、科激發(fā)B提供薄足夠沾能量揉使試效樣灰捷化C將試有樣中廳的雜縣質除手去,消除雹干擾D得到胞特定浪波長枯和強櫻度的蒜銳線懸光譜2.在原魚子發(fā)更射光勻譜分夜析中羽，直或流電忠弧光巡壽源的咳主要獵優(yōu)點估是(倒)A弧溫盈高B自吸販小C電極兄頭溫授度高D對離制子線像的靈撒敏度酸高3.在原傘子發(fā)碗射光摘譜的剪光源售中，旗激發(fā)憶溫度睜最高獄的光攪源為(邁)A直流概電弧B交流公電弧C電火籮花D存IC于P4.不能您采用孝原子奏發(fā)射吃光譜巾進行噴分析矛的物飛質是(臺)A堿金賴屬和冷堿土語金屬B有機技物和抄大部相分的取非金樣屬元狹素C稀土叮元素D過渡氣元素20鳳23量/5迫/1太85.幾種肥常用燭光源震中，油產(chǎn)生直自吸朽現(xiàn)象賊最小饅的是(最)A交流災電弧B等離奔子體駛光源C直流描電弧D火花餅光源6.礦物陽中微覺量Ag、Cu的發(fā)鑒射光捕譜定述性分歪析應槐采用快的光牌源是(美)A畜IC毀P光源B直流粱電弧爹光源C低壓觀交流球電弧發(fā)光源D高壓酷火花靜光源二悟分光半系統(tǒng)宰（單色醉器或笛波長促選擇型器）作用吉：將蹦復色爽光分寄解成緊單色賴光或腦較窄治譜帶魂的光分類漫：棱掏鏡褲光柵組成抵：入射蕩狹縫候、出紙射狹殖縫、著準直擋鏡以尾及色蘿散元主件，漁如棱基鏡或壯光柵菜等組彩成20腥23楊/5把/1番8棱鏡20艦23扒/5喘/1銀8f入射狹縫準直鏡棱鏡單色器聚焦物鏡聚焦面出射狹縫分光起原理防：不紋同波盆長的演光在舊同一并介質勇中的披折射抓率不浴同n=俱A休+混B/2+浩C/4棱鏡敏單色盯器基湖本組銳成光柵20佩23阻/5殺/1鋸8分光腹原理魔：光遼線通孕過光胸柵上窯每一舞條狹挎縫時觸的衍糧射而趁形成d(佩si于nφ仿±s杜in湊θ)氣=K匠λ入射狹縫準直鏡平面衍射光柵聚焦物鏡出射狹縫聚焦面f光柵博單色從器的懂性能銜指標色散雷率：塘表示膀將不住同波羞長的及光譜獅線色孤散開歉來的宰能力線色雜散率倒線樹色散即率注：θ=00~80時，co桑sθ=1~0.牧99dλdl分辨愛率：急光譜溪儀準叢確分躺辨清落楚兩招條相毀鄰光耐譜線坐的能動力光柵閑理論部分辨浙率公霸式狹縫20淺23安/5掌/1濟8構成麥：狹麥縫是幅兩片磁經(jīng)過員精密宋加工恨、具剖有銳著利邊綱緣的噴金屬您組成趣。兩廣片金槐屬處旅于相宜同平緞面上感且相菊互平夫行。離入射誘狹縫?？煽醋冏魇遣酪粋€升光源編，在舞相應扒波長司位置貓，入爭射狹著縫的孟像剛晉好充除滿整較個出乓射狹滿縫D：倒益線色蠶散率W:光譜盈通帶S:狹縫周寬度；單色泉器的忌色散橡率固毒定時徒，光辱譜通徒帶將匪隨狹菠縫寬夏度變電化三教檢測祖系統(tǒng)攝譜剪法感光革板：孔感光桌材料Ag棚Br黑度升(S)灶：感光礙板曝潤光后坦變黑拿的程撞度稱姓為變姨黑密貓度20慈23森/5摸/1桶8H：曝光茂量Hi：感光濕板的守惰延面量優(yōu)點吃空居間分絨辨率勞強缺點究線腸性范喚圍窄兇（通扯常只沉有兩擁個數(shù)施量級義）光電遮直讀組法光電測倍增闊管20西23籌/5糊/1尚8優(yōu)點餅：高靈衣敏度勝；響誘應快摧；適埋于弱綁光測耽定，源甚至快對單衫一光性子均浸可響照應。缺點帆：熱發(fā)不射強童，因饒此暗下電流漢大，垃需冷偉卻（幅-3召0oC)鏡。不得規(guī)置于卻強光芬(如旱日光寒)下店，否膜則可子永久或損壞四裝原子之發(fā)射概光譜勞儀的槳類型攝譜攔儀20側23應/5倦/1盾8將原塔子發(fā)乓射出攻的輻枕射分拆光后昏觀察廉其光演譜的未儀器減稱為魯攝譜塔儀按儀陜器分張光系鑼統(tǒng)分串：棱稱鏡攝六譜儀微、光領柵攝統(tǒng)譜儀定性糧分析挎方便落，價腸格便洽宜，煉感光早板所陡記錄執(zhí)的光糟譜可銳長期預保存單道床掃描翻光譜沒儀20賠23柴/5餅/1恐8波長積選擇扁靈活巨方便紹，分酬析試謀樣范述圍廣詳，適夜用于征較寬葉的波忌長范草圍，儉但分邊析速允度較雹慢多道綁直讀優(yōu)光譜蛋儀分析皇速度結快準苦確度盤優(yōu)于添攝譜敲儀，掘光電置倍增撫管對冶信號江放大漲能力娛強，陳可同需時分摸析含繁量差宜別較瘡大的座不同鑼元素多，適斯用于栽較寬損的波絹長范陪圍20店23爬/5魯/1退8思考具題1.下列切色散遷元件輸中,色散榆均勻,波長撕范圍翅廣且杠色散浮率大鳴的是饒（捉）A濾光泛片B玻璃膀棱鏡C光柵D石英燈棱鏡2.原子率發(fā)射村光譜隨與原蹦子吸漫收光農(nóng)譜產(chǎn)駕生的編共同辨點在隔于(籍)A輻射胞能使蠟氣態(tài)蹦原子描內層針電子菊產(chǎn)生淚躍遷B基態(tài)涼原子猛對共帶振線矩的吸貪收C氣態(tài)刺原子眼外層腥電子聞產(chǎn)生懶躍遷D激發(fā)兔態(tài)原準子產(chǎn)奶生的扒輻射3.原子雙發(fā)射奴光譜跌是怎寺樣產(chǎn)瘦生的需？4.原子響發(fā)射陳光譜衡儀由靜哪幾船大部脈件組貝成？昨各部撿件的霸主要谷作用佳是什綿么？20睬23抄/5挖/1丹8第豎四節(jié)賺發(fā)射蹦光譜袍分析終法20辱23捎/5眼/1爽8一欺光譜冠的定說性分授析光譜壟的定底性分扭析原稼理：褲結構龜不同門譜郊線不罪同光譜亂定性員分析栗方法謙：定性派分析沈中，局只需肉檢測奮2-鹿3條加靈敏鳥線即紹可標準族試樣蒸光譜幣法：企將元廈素的訊純物兼質與酸試樣驕并列啦攝譜逮于同御一感怪光板帝上Fe光譜它比較坦法：悄將鐵熄光譜痕作為揭標尺20動23標/5殺/1袖8元素譜線鐵譜圖9－12某波長范圍的元素光譜圖1－標尺2－鐵光譜3－元素靈敏線4－元素符號鐵譜法比較來法優(yōu)點攔：1.譜線唇多，爭在2骨10挺～6業(yè)60nm范圍裙內有觸數(shù)千澆條譜刮線2.譜線蔥間距坦離分胸配均蘋勻，僑容易扶對比牙，適臣用面表廣3.定位皇準確街，已忍準確站測量匆了鐵往譜每農(nóng)一條往譜線胸的波啞長方法腫：將兇試樣臭與純逮鐵在農(nóng)完全借相同昌條件掀下攝軌譜，突將兩數(shù)譜片喊在映庫譜器捎(放乓大器奮)上拳對齊椅、放還大2話0倍匠，檢姿查待貸測元傲素的邀分析太線是湖否存萬在，偽并與百標準涂譜圖職對比脹確定扁?？蓤@同時姐進行誼多元河素測拒定。20霸23謙/5往/1路8二耳光譜息的半生定量于分析隨著怖濃度鼠增加撤，譜緣瑞線數(shù)鋒目增秧多、叛靈敏革線、交次靈宣敏線除、弱社線扔依次隊出現(xiàn)預先跑配置刺一系姜列濃儲度不且同的攏標準久試樣絡攝譜眉，繪校出譜框線呈敬現(xiàn)表譜線適黑度旋比較宴法譜線此呈現(xiàn)希法20傳23序/5正/1偽8標樣-1：0.001%標樣-2：0.003%標樣-3：0.01%標樣-4：0.03%標樣-5：0.1%未知樣-1未知樣-2例：鉛含席量與令出現(xiàn)摘譜線羽關系Pb%

譜線特征0.0012833.069

清晰可見,2614.178和2802.00弱0.003

2833.069

清晰可見,2614.178增強,2802.00變清晰0.01

上述譜線增強,2663.17和2873.32出現(xiàn)0.03

上述譜線都增強0.10

上述譜線更增強,沒有出現(xiàn)新譜線0.30

2393.8,2577.26

出現(xiàn)三墾光譜航定量喉分析光譜高定量枝分析辛基本截關系影響思譜線盟強度丘因素刷較多斜（a值常誕不穩(wěn)支定）船，直泰接測慶定譜裕線絕蠢對強嘗度計興算難饅以獲鼻得準惑確結伸果，排實際鈔工作然多采賀用內轎標法墻（相煉對強封度法不）內標偏法定餃量基飽本關叫系20通23瓦/5到/1巨8例：表用內勞標法議測定刮試樣旅中鎂觀的含蓄量，嶄用蒸良餾水攪溶解Mg虧Cl瓦2以配春制標溝準鎂軋溶液讀系列切，在普每一鑰標準押溶液參和待宏測溶滾液中脅均含凡有25狡.0障ng蹈.m超L-頓1鉬。臂鉬溶