第五章原子发射光谱学习教案

1、会计学1第五章原子第五章原子(yunz)发射光谱发射光谱第一页，共45页。2021-12-191 1、试样蒸发、激发产生、试样蒸发、激发产生(chnshng)(chnshng)特征辐射；特征辐射；2 2、色散分光形成光谱（复合光、色散分光形成光谱（复合光单色光）；单色光）；3 3、检测谱线的波长和强度（定性和定量）。、检测谱线的波长和强度（定性和定量）。第1页/共45页第二页，共45页。2021-12-191. 1. 广泛性：气、固、液都可直接激发，可测定广泛性：气、固、液都可直接激发，可测定7070多种元素多种元素（金属元素及（金属元素及P P、S S、N N、F F、ClCl、BrBr等非

2、金属）；等非金属）；2 2多元素检测能力：感光板、多道光电直读光谱仪或现代多元素检测能力：感光板、多道光电直读光谱仪或现代新型固态检测器件光谱仪，几分钟内同时对几十种元素新型固态检测器件光谱仪，几分钟内同时对几十种元素进行分析；进行分析；3 3选择性好：对一些化学性质极为相似的元素具有选择性好：对一些化学性质极为相似的元素具有(jyu)(jyu)重要意义，如铌和钽、锆和铪及十几个稀土元重要意义，如铌和钽、锆和铪及十几个稀土元素等；素等；4 4检出限低：一般光源，检出限低：一般光源，0.110g/g(0.110g/g(或或g/mL)g/mL)，ICPICP可可达达ng/mLng/mL5 5准确度

3、较高：相对误差，经典光源约准确度较高：相对误差，经典光源约5%10%5%10%，ICPICP光源光源低于低于1%1%6 6试样用量少：一般几试样用量少：一般几mgmg至几十至几十mgmg，分析速度快；，分析速度快；7 7校准曲线范围：经典光源校准曲线范围：经典光源1212个数量级，个数量级，ICPICP光源光源4646个个数量级；数量级；第2页/共45页第三页，共45页。2021-12-19局限性；局限性；（1 1）样品）样品(yngpn)(yngpn)的组成对分析结果的影响比较显著的组成对分析结果的影响比较显著。因此，进行定量分析时，常常需要配制一套与试样。因此，进行定量分析时，常常需要配制

4、一套与试样组成相仿的标准样品组成相仿的标准样品(yngpn)(yngpn)，这就限制了该分析，这就限制了该分析方法的灵敏度、准确度和分析速度等的提高。方法的灵敏度、准确度和分析速度等的提高。 (2 (2）发射光谱法，一般只用于元素分析，而不能用来确）发射光谱法，一般只用于元素分析，而不能用来确定元素在样品定元素在样品(yngpn)(yngpn)中存在的化合物状态，更不中存在的化合物状态，更不能用来测定有机化合物的基团；对一些非金属，如惰能用来测定有机化合物的基团；对一些非金属，如惰性气体等元素几乎无法分析。性气体等元素几乎无法分析。（3 3）仪器设备比较复杂、昂贵。）仪器设备比较复杂、昂贵。第

5、3页/共45页第四页，共45页。2021-12-19在正常状态下，元素处于基态，元素在受到热（火焰）或电在正常状态下，元素处于基态，元素在受到热（火焰）或电（电火花）激发（电火花）激发(jf)(jf)时，由基态跃迁到激发时，由基态跃迁到激发(jf)(jf)态，返回到基态，返回到基态时，发射出特征光谱（线状光谱）；态时，发射出特征光谱（线状光谱）；X气态基态原子 X*X+h热能特征发射01EEEEhc第4页/共45页第五页，共45页。2021-12-19第5页/共45页第六页，共45页。2021-12-19第6页/共45页第七页，共45页。2021-12-19 (1) (1)可多元素同时检测可多

6、元素同时检测 各元素同时发射各自的特征各元素同时发射各自的特征(tzhng)(tzhng)光谱；光谱； (2) (2)分析速度快分析速度快 试样试样(sh yn)(sh yn)不需处理，同时对几十种不需处理，同时对几十种元素进行定量分析元素进行定量分析( (光电直读仪光电直读仪) )； ( (第7页/共45页第八页，共45页。2021-12-19在正常状态下，元素在正常状态下，元素(yun s)(yun s)处于基态，元素处于基态，元素(yun s)(yun s)在受到热（火焰）或电（电火花）激发时，由基态跃迁到激发在受到热（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

7、特征光谱（线状光谱）；态，返回到基态时，发射出特征光谱（线状光谱）；X气态基态原子 X*X+h热能特征发射01EEEEhc第8页/共45页第九页，共45页。2021-12-192. 共振线、第一共振线 由激发态直接跃迁(yuqin)至基态时辐射的谱线称为共振线。由第一激发态直接跃迁(yuqin)至基态的谱线称为第一共振线。第9页/共45页第十页，共45页。2021-12-19主共振线：主共振线： 原子由第一激发态到基态原子由第一激发态到基态(j ti)(j ti)的跃迁：的跃迁：离子谱线：离子谱线： 离子由第一离子由第一(dy)(dy)激发态到基态的跃迁激发态到基态的跃迁电离线，其与电离能大小

8、无关，离子的电离线，其与电离能大小无关，离子的特征共振线特征共振线。 原子谱线：原子谱线： I 表示原子发射的谱线；表示原子发射的谱线； II 表示一次电离离子发射的谱线；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；表示二次电离离子发射的谱线； 例如：例如：Mg：I 285.21 nm ；II 280.27 nm；第10页/共45页第十一页，共45页。2021-12-19三三. .原子发射原子发射(fsh)(fsh)谱线强度谱线强度kTEieNggN 00ii发射谱线强度：发射谱线强度： Iij = Ni Aijhijh为为Plank常数；常数；Aij两个能级间的跃迁两个能

9、级间的跃迁(yuqin)几率；几率； ij发射谱线的频率。发射谱线的频率。kTEijieNhAggI0ij0iijijN0ijc第11页/共45页第十二页，共45页。2021-12-19第12页/共45页第十三页，共45页。2021-12-19三三. . 谱线的自吸与自蚀谱线的自吸与自蚀第13页/共45页第十四页，共45页。2021-12-19第14页/共45页第十五页，共45页。2021-12-19第15页/共45页第十六页，共45页。2021-12-19第16页/共45页第十七页，共45页。2021-12-19第17页/共45页第十八页，共45页。2021-12-19等离子体等离子体(dn

10、glzt)光源外观上类似火光源外观上类似火焰的放电光源焰的放电光源 第18页/共45页第十九页，共45页。2021-12-19第19页/共45页第二十页，共45页。2021-12-19第20页/共45页第二十一页，共45页。2021-12-19第21页/共45页第二十二页，共45页。2021-12-19A. 感光感光(gn gung)板的构造板的构造感光物质感光物质 (AgBr) 明胶明胶(增感剂增感剂) 感光层感光层 构造(guzo)第22页/共45页第二十三页，共45页。2021-12-19B. 乳剂特性乳剂特性(txng)曲线曲线黑度黑度(S)(S)：感光板曝光：感光板曝光后变黑的程度称

11、为变后变黑的程度称为变黑密度黑密度(md)(md)，简称，简称黑度。黑度。 iHHHSi lg)lg(lgHEt H：曝光：曝光(bo gung)量量 IEH iiS0log 第23页/共45页第二十四页，共45页。2021-12-19 优点 空间分辨率强 缺点(qudin) 线性范围窄（通常只有两个数量级）第24页/共45页第二十五页，共45页。2021-12-19（2）光电倍增）光电倍增(bi zn)管管（3）图像）图像(t xin)检测检测器器第25页/共45页第二十六页，共45页。2021-12-19第26页/共45页第二十七页，共45页。2021-12-19 将原子发射出的辐射分光(

12、fn un)后观察其光谱的仪器。按接受光谱方式分：看谱法、摄谱法、光电法；按仪器分光(fn un)系统分：棱镜摄谱仪、光栅摄谱仪；第27页/共45页第二十八页，共45页。2021-12-19大型 0.1-0.8nm/mm中型 0.8-2 nm/mm小型 2-10 nm/mm第28页/共45页第二十九页，共45页。2021-12-19OA第29页/共45页第三十页，共45页。2021-12-19第30页/共45页第三十一页，共45页。2021-12-19第31页/共45页第三十二页，共45页。2021-12-19第32页/共45页第三十三页，共45页。2021-12-19元 素 谱元 素 谱线线

13、铁铁谱谱图图912 某波长范围的元素光谱图某波长范围的元素光谱图1标尺；标尺；2铁光谱；铁光谱；3元素灵敏线；元素灵敏线；4元素符号元素符号第33页/共45页第三十四页，共45页。2021-12-19为什么选铁谱？为什么选铁谱？（1 1）谱线多：在）谱线多：在210210660nm660nm范围范围(fnwi)(fnwi)内有数千条谱线；内有数千条谱线；（2 2）谱线间距离）谱线间距离(jl)(jl)分配均匀：容易对比，适用面广；分配均匀：容易对比，适用面广；（3 3）定位准确：已准确测量）定位准确：已准确测量(cling)(cling)了铁谱每一条谱线的波长。了铁谱每一条谱线的波长。第34页

14、/共45页第三十五页，共45页。2021-12-19第35页/共45页第三十六页，共45页。2021-12-19n二二 光谱光谱(gungp)(gungp)的半定量分析的半定量分析n 标样标样-1：0.001%标样标样-2：0.003%标样标样-3：0.01%标样标样-4：0.03%标样标样-5：0.1%未知样未知样-1未知样未知样-2 92833.1Pb第36页/共45页第三十七页，共45页。2021-12-19n三三 光谱光谱(gungp)(gungp)的定量分析的定量分析n I = a cacbIcaIblglglg 影响谱线强度因素较多（影响谱线强度因素较多（a值常不稳定），直接测定谱

15、线绝值常不稳定），直接测定谱线绝对强度计算难以获得准确结果，实际工作对强度计算难以获得准确结果，实际工作(gngzu)多采用内多采用内标法（相对强度法）。标法（相对强度法）。 第37页/共45页第三十八页，共45页。2021-12-19AcbRcAcacaIIRbbblglglg0000 第38页/共45页第三十九页，共45页。2021-12-19第39页/共45页第四十页，共45页。2021-12-19 iHHHSi logloglog 在同一块的同一条谱带上，曝光时间相等，即在同一块的同一条谱带上，曝光时间相等，即: t= t0 两条谱线的波长一般要求很接近，且其黑度都落在乳剂特性两条谱线的波长一般要求很接近，且其黑度都落在乳剂特性(txng)曲线的直线部分曲线的直线部分: i=i0, =0= 分析线：分析线：;iHlgS1111 内标线：内标线：0000lgiHSRlgIIlgtEtElgHHlgSSS2122112121 第40页/共45页第四十一页，共45页。2021-12-19a. 内标标准内标标准(biozhn)曲线法曲线法Rlg或或S 或或校准校准(jio zhn)曲线线性范围：曲线线性范围：AB 段段自吸：自吸：BC 段段第41页/共45页第四十二页，共45页。202