工科化学第十一讲原子发射光谱法专业级随堂讲义

1、第十一章第十一章 原子发射光谱法原子发射光谱法( (A Atomic tomic E Emission mission S Spectrometry pectrometry AESAES) )11111 1 光学分析法概论光学分析法概论光学分析法光学分析法（Optical Analysis）是基于电磁）是基于电磁辐射辐射与与物质物质相相互作用互作用后产生的辐射信号或发生的变化来测定物质的性质、后产生的辐射信号或发生的变化来测定物质的性质、含量和结构的一类分析方法。含量和结构的一类分析方法。一、电磁辐射的性质一、电磁辐射的性质 电磁辐射电磁辐射是一种以极大的速度通过空间，不需要以任何物是一种以极

2、大的速度通过空间，不需要以任何物质作为传播媒介的质作为传播媒介的能量能量。它有各种形式，最易辨认的是光和。它有各种形式，最易辨认的是光和辐射热现象，不太明显的电磁波有：无线电波、微波、紫外辐射热现象，不太明显的电磁波有：无线电波、微波、紫外线以及线以及X射线等。射线等。1 1、电磁辐射的波动性和粒子性、电磁辐射的波动性和粒子性电磁辐射具有电磁辐射具有波动性波动性，可用下列参数描述：，可用下列参数描述： 周期周期；频率；频率 ；波长；波长 ；波数；波数 ；传播速度；传播速度v；电磁辐射具有电磁辐射具有粒子性粒子性：当电磁辐射与物质相互作用时：当电磁辐射与物质相互作用时常常显示出辐射是由一小份一小

3、份能量构成的，称为常常显示出辐射是由一小份一小份能量构成的，称为光子或量子光子或量子。普朗克在普朗克在1900年提出量子论，把光的波动性和粒子性年提出量子论，把光的波动性和粒子性统一起来；统一起来； hchvE式中：式中：h h为普朗克常数，等于为普朗克常数，等于6.6266.6261010-34-34J.sJ.s；c c为光速为光速在真空中为在真空中为2.99792.997910101010cmcms s1 1 ； 为波长；为波长；为频率为频率；2 2、 辐射与物质的作用辐射与物质的作用（1） 吸收吸收 当辐射能作用于基本粒子（原子、分子或离子）后，当辐射能作用于基本粒子（原子、分子或离子）

4、后，粒子选择性的粒子选择性的吸收了某特定频率吸收了某特定频率的辐射能量，由的辐射能量，由低能级（基态）低能级（基态）跃迁跃迁至较高能级（激发态），这至较高能级（激发态），这种现象称为种现象称为吸收吸收。 吸收吸收必须满足的条件必须满足的条件：被吸收的辐射能应恰等于：被吸收的辐射能应恰等于粒子基态与激发态之间的能量差，即粒子基态与激发态之间的能量差，即 Ej-E0=Eh x + h x*（2 ）发射）发射 发射发射过程正好与过程正好与吸收吸收过程过程相反相反，当物质吸，当物质吸收能量后从基态跃迁至激发态，激发态是不收能量后从基态跃迁至激发态，激发态是不稳定的，大约经稳定的，大约经108s后将从后

5、将从激发态跃迁回激发态跃迁回至基态至基态，此时若，此时若以光的形式以光的形式释放出能量，该释放出能量，该过程称为发射。过程称为发射。 X* X + h （3） 散射散射 光辐射通过介质时并不被介质所吸收，仅仅引起离光辐射通过介质时并不被介质所吸收，仅仅引起离子、原子或分子极化而子、原子或分子极化而把辐射能瞬间保留把辐射能瞬间保留（约（约10-1410-15秒），随后又向四周发射，粒子恢复原状，这就是散秒），随后又向四周发射，粒子恢复原状，这就是散射现象。射现象。 (a)丁铎尔散射：丁铎尔散射：光通过光通过大质点大质点（如胶体悬浮液等）时（如胶体悬浮液等）时发生的散射。由于发生的散射。由于颗粒直

6、径与颗粒直径与数量级相当数量级相当，散射光很，散射光很强，肉眼都能观察到，这就是丁铎尔效应。强，肉眼都能观察到，这就是丁铎尔效应。 (b) 分子散射：分子散射：通常透明介质的通常透明介质的原子或分子的大小比辐原子或分子的大小比辐射光的波长小得多射光的波长小得多，当光通过透明介质（分子或分子聚，当光通过透明介质（分子或分子聚集体）时产生的散射。包括集体）时产生的散射。包括瑞利散射瑞利散射和和拉曼散射拉曼散射。（4 ）折射和反射折射和反射（5） 干涉和衍射干涉和衍射瑞利散射：瑞利散射：光子与分子发生弹性碰撞，没有能量光子与分子发生弹性碰撞，没有能量的损失或增加，仅有方向的改变。的损失或增加，仅有方

7、向的改变。拉曼散射：拉曼散射：对散射光进行研究发现，占总强度约对散射光进行研究发现，占总强度约1%的散射光发生了频率改变，它们的的散射光发生了频率改变，它们的频率低于或频率低于或高于原来入射的频率高于原来入射的频率，这种频率的改变反映了分子，这种频率的改变反映了分子内内振动转动能级振动转动能级的改变，因而可用于分子结构的研的改变，因而可用于分子结构的研究，这种方法就叫究，这种方法就叫拉曼光谱法拉曼光谱法，用激光作光源的拉，用激光作光源的拉曼光谱法称为激光拉曼光谱法。曼光谱法称为激光拉曼光谱法。二、光学分析法的分类二、光学分析法的分类1、光谱法、光谱法 基于物质与辐射能基于物质与辐射能相互作用相

8、互作用时，物质内部发生量子化的时，物质内部发生量子化的能级之间的跃迁能级之间的跃迁，并测量由此而产生的，并测量由此而产生的发射、吸收或散射发射、吸收或散射光谱的波长和强度而进行分析的方法。光谱的波长和强度而进行分析的方法。 光谱法分为光谱法分为原子光谱原子光谱和和分子光谱分子光谱。 原子光谱原子光谱是由原子是由原子外层或内层外层或内层电子能级的变化产生的，电子能级的变化产生的，它的表现形式为它的表现形式为线光谱线光谱。分析方法分析方法有：原子发射光谱、原有：原子发射光谱、原子吸收光谱、原子荧光光谱以及子吸收光谱、原子荧光光谱以及X射线荧光光谱法等。射线荧光光谱法等。 分子光谱分子光谱是由分子中

9、是由分子中电子能级、振动和转动能级电子能级、振动和转动能级的变化的变化产生的，表现形式为产生的，表现形式为带光谱带光谱。分析方法分析方法有：红外吸收光谱、有：红外吸收光谱、紫外可见吸收光谱、分子荧光和磷光光谱法等。紫外可见吸收光谱、分子荧光和磷光光谱法等。2、非光谱法、非光谱法 物质与辐射能物质与辐射能相互作用相互作用时，时，没有能级间的跃迁没有能级间的跃迁，电磁，电磁辐射辐射只改变了传播方向、速度或某些物理性质只改变了传播方向、速度或某些物理性质如：折射、如：折射、偏振面的旋转等，非光谱法是以测量光的这些性质变化偏振面的旋转等，非光谱法是以测量光的这些性质变化如折射、散射、干涉、衍射和偏振等

10、变化的分析方法。如折射、散射、干涉、衍射和偏振等变化的分析方法。分析方法分析方法有：折射法、光散射法、干涉法、衍射法、旋有：折射法、光散射法、干涉法、衍射法、旋光法和圆二向色性法等。光法和圆二向色性法等。11112 2 原子发射光谱分析的基本原理原子发射光谱分析的基本原理 一一、原子光谱的产生原子光谱的产生 原子原子的核外电子一般处在基态运动，当获取的核外电子一般处在基态运动，当获取足够的能量后，就会从基态跃迁到激发态，由足够的能量后，就会从基态跃迁到激发态，由此产生原子吸收光谱。处于电子激发态不稳定此产生原子吸收光谱。处于电子激发态不稳定（寿命小于（寿命小于1010-8-8 s s），迅速回

11、到基态时，若），迅速回到基态时，若以以光的形式光的形式释放出多余的能量，即得到释放出多余的能量，即得到原子发射原子发射光谱光谱。吸收的能量必须满足：吸收的能量必须满足：E=E2- E1 =h c/=h 激发电位激发电位: 电子从低能级跃迁至高能级电子从低能级跃迁至高能级所需的所需的 能量能量 电子伏电子伏eV）.电离电位：电离电位：当外加的能量足够大时原子外层当外加的能量足够大时原子外层电子从基态跃迁至电子从基态跃迁至无限远无限远，也即脱离了原子，也即脱离了原子核的束缚，发生了核的束缚，发生了电离电离，电离所需的能量称，电离所需的能量称为为电离电位电离电位。失去一个外层电子成为离子所。失去一个

12、外层电子成为离子所需的能量称为需的能量称为一级电离电位一级电离电位；离子还可继续；离子还可继续 失去第二个外层电子成为失去第二个外层电子成为二级离子或三级二级离子或三级 离子离子，所需能量为，所需能量为二级电离电位二级电离电位或或三级电三级电 离电位离电位。 二、原子光谱的分析意义二、原子光谱的分析意义 原子光谱是原子原子光谱是原子外层电子外层电子在不同能级间跃迁在不同能级间跃迁的结果。由于原子能级很多，原子被激发后其的结果。由于原子能级很多，原子被激发后其外层电子可有不同的跃迁，但跃迁必须遵循外层电子可有不同的跃迁，但跃迁必须遵循光光谱选律谱选律规则，因此特定元素的原子可产生一系规则，因此特

13、定元素的原子可产生一系列不同波长的谱线，列不同波长的谱线，不同的元素不同的元素有不同的电子有不同的电子结构，因而结构，因而有不同的特征光谱有不同的特征光谱。以此可进行元。以此可进行元素的素的定性分析定性分析；选择特征光谱中的；选择特征光谱中的特征谱线特征谱线作作为分析线，为分析线，测定其强度测定其强度，以此进行，以此进行定量分析定量分析。钠原子钠原子核外电子核外电子组成为组成为：(1S)(1S)2 2(2S)(2S)2 2(2P)(2P)6 6(3S)(3S)1 1跃迁遵循选择定则：跃迁遵循选择定则：1主量子数主量子数n n变化，变化，nn为整数，包括为整数，包括0 0。2总角量子数总角量子数

14、L L的变化，的变化，L=L=1 1。3总总内量子数内量子数J J变化，变化，J=0J=0，1 1。但当。但当J=0J=0时，时， J=0J=0的跃迁是禁阻的。的跃迁是禁阻的。4总自旋量子数总自旋量子数S S的变化，的变化，S=0S=0，即单重项只跃，即单重项只跃 迁到单重项，三重项只跃迁到三重项。迁到单重项，三重项只跃迁到三重项。11113 3 光谱分析仪器光谱分析仪器 仪器由三部分组成：仪器由三部分组成：光源、分光系统、观测系统。光源、分光系统、观测系统。一、光源一、光源常温下原子绝大多数处于基态，为了获得原子常温下原子绝大多数处于基态，为了获得原子的发射光谱，首先要给原子施以某种能量，使

15、的发射光谱，首先要给原子施以某种能量，使原子激发到较高能级。原子激发到较高能级。 1 1、光源的作用光源的作用: : 提供能量，使试样蒸发、解离、原子化、提供能量，使试样蒸发、解离、原子化、 激发、跃迁。激发、跃迁。 2 2、光源的类型：、光源的类型：直流电弧直流电弧 交流电弧交流电弧 高压火花高压火花 电感耦合高频等离子体电感耦合高频等离子体 ICPICP（I Inductively nductively C Coupled oupled P Plasmalasma）。（1 1）直流电弧）直流电弧能源：直流电能源：直流电电压：电压：150150 380V380V电流：电流：5 5 30A30

16、A电极间隙：电极间隙：4 4 6mm6mm点弧：两电极头接触点弧：两电极头接触弧焰温度：弧焰温度：40004000 7000K7000K优点：优点：绝对灵敏度高，背景绝对灵敏度高，背景小，适宜于进行定性分析及小，适宜于进行定性分析及低含量杂质的测定，可激发低含量杂质的测定，可激发70种以上的元素。种以上的元素。缺点：缺点：再现性差，再现性差，易自吸易自吸，因，因电极头温度较高，不适于定量电极头温度较高，不适于定量分析及低熔点元素的分析。分析及低熔点元素的分析。（2 2）交流电弧）交流电弧分分高压高压电弧和电弧和低压低压电弧两类电弧两类高压高压电弧电弧：工作电压：工作电压 20002000 40

17、004000V V，利用高电压把弧隙，利用高电压把弧隙击穿而燃烧，但装置复杂，操作危险，实际很少使用。击穿而燃烧，但装置复杂，操作危险，实际很少使用。低压低压电弧电弧：电压：电压：110110 220220V V点弧：高频引燃装置，且每点弧：高频引燃装置，且每 一交流半周时引燃一一交流半周时引燃一 次，维持电弧不灭。次，维持电弧不灭。弧焰温度：高于弧焰温度：高于40004000 7000K7000K优点：优点：稳定性好，操作简便安稳定性好，操作简便安 全，广泛应用于定性、全，广泛应用于定性、 定量分析。定量分析。缺点：缺点：灵敏度差。灵敏度差。（3 3）高压火花）高压火花工作电压：工作电压：2

18、20220V V，由变压器升至，由变压器升至1010 25k25kV V的的高压。高压。优点：优点：放电稳定性好，放电稳定性好，电弧瞬间温度可达电弧瞬间温度可达10000K以上，激发能以上，激发能量大。但电极温度低，量大。但电极温度低，适于易熔金属、合金以适于易熔金属、合金以及高含量元素的定量分及高含量元素的定量分析。析。缺点：缺点：灵敏度差，背景灵敏度差，背景大，不宜作痕量元素分大，不宜作痕量元素分析。析。（4 4）电感耦合高频等离子体光源（）电感耦合高频等离子体光源（ICPICP光源光源）电感耦合高频等离子体是电感耦合高频等离子体是20世世纪纪60年提出，年提出，70年代获得迅速年代获得迅

19、速发展的一种新型激发光源。发展的一种新型激发光源。等离子体等离子体：总体上是一种呈：总体上是一种呈电中性的气体，由离子、电子、电中性的气体，由离子、电子、中性原子和分子组成，其正负中性原子和分子组成，其正负电荷密度几乎相等。一般使用电荷密度几乎相等。一般使用惰性气体惰性气体Ar,它它性质稳定，不性质稳定，不与试样形成难离解的化合物，与试样形成难离解的化合物，且其本身的光谱简单。且其本身的光谱简单。 ICPICP光源组成光源组成：高频发生器，高频发生器，等离子体炬管，雾化器等离子体炬管，雾化器。工作原理：工作原理：当负载感应线圈接通高频电源时，当负载感应线圈接通高频电源时，产生轴向高频磁场，产生

20、轴向高频磁场， 此时，向此时，向炬管外管的切线方向通入冷却气炬管外管的切线方向通入冷却气Ar，中层管内通入辅助气体，中层管内通入辅助气体Ar，用高频点火装置用高频点火装置引燃引燃，使少量气，使少量气体体电离电离，带电粒子在高频交变电，带电粒子在高频交变电磁场的作用下高速运动，不断碰磁场的作用下高速运动，不断碰撞气体原子，使之撞气体原子，使之迅速大量电离迅速大量电离，当载流子多至足以使气体有足够当载流子多至足以使气体有足够的导电率时，在垂直于磁场方向的导电率时，在垂直于磁场方向的截面上产生的截面上产生环形涡电流环形涡电流，强大，强大的感应电流瞬间将气体加热至的感应电流瞬间将气体加热至10000K

21、，在管口形成一，在管口形成一火炬状火炬状的稳定的的稳定的等离子炬等离子炬。H等离子炬形成后，载气携等离子炬形成后，载气携带由雾化器生成的试样气带由雾化器生成的试样气溶胶从内管进入等离子焰溶胶从内管进入等离子焰炬中央，形成一炬中央，形成一中央通道中央通道，试样在其中试样在其中蒸发、原子化蒸发、原子化和激发。和激发。ICPICP光源的特点光源的特点ICPICP工作温度高工作温度高，原子化条件好，对大多数元素均有很，原子化条件好，对大多数元素均有很高的分析灵敏度。具有高的分析灵敏度。具有好的检出限好的检出限。溶液光谱分析一般。溶液光谱分析一般检出限都很低。检出限都很低。ICPICP呈涡流态，因趋肤效

22、应而使等离子体外层电流密度呈涡流态，因趋肤效应而使等离子体外层电流密度大，中心轴线上小，因而在中心轴线处温度低，试样在大，中心轴线上小，因而在中心轴线处温度低，试样在中央通道进样不影响等离子体的稳定；又由于从温度高中央通道进样不影响等离子体的稳定；又由于从温度高的外围向通道中的气溶胶加热，的外围向通道中的气溶胶加热，不会不会出现因外部冷原子出现因外部冷原子蒸气而造成的蒸气而造成的自吸效应自吸效应。扩展了测定的线性范围。扩展了测定的线性范围。ICPICP是无极放电，是无极放电，没有电极污染，且基体效应小没有电极污染，且基体效应小。ICPICP以氩气为工作气体，光谱以氩气为工作气体，光谱背景干扰少

23、背景干扰少。ICPICP稳定性好，灵敏度高，检测限低，精密度高，线性稳定性好，灵敏度高，检测限低，精密度高，线性范围宽。范围宽。二、光谱法二、光谱法作用：作用：对光源发射的光进行分光和检测，因此包括对光源发射的光进行分光和检测，因此包括 分光系统分光系统和和检测系统检测系统。根据检测光谱辐射方式的不同分为：根据检测光谱辐射方式的不同分为：看谱法、摄谱法和光电看谱法、摄谱法和光电直读法。直读法。看谱法：看谱法：可见光谱区，早期的工作。可见光谱区，早期的工作。1 1、摄谱仪、摄谱仪 通过照相方式把谱线记录到感光板上通过照相方式把谱线记录到感光板上 的仪器的仪器 (1)(1)棱镜摄谱仪棱镜摄谱仪色散

24、元件为棱镜，据棱镜色散能力大小的不色散元件为棱镜，据棱镜色散能力大小的不同分为同分为大、中、小型大、中、小型摄谱仪。摄谱仪摄谱仪。摄谱仪组成组成包包括：括：照明系统、准光系统、色散系统、投影照明系统、准光系统、色散系统、投影系统。系统。棱镜摄谱仪的光学特性棱镜摄谱仪的光学特性 分辨率分辨率 R：是指将两条紧邻的谱线分开的能力。是指将两条紧邻的谱线分开的能力。R 色散率：色散率：把不同波长的光分散开的能力，通常以其倒把不同波长的光分散开的能力，通常以其倒数即数即线色散率线色散率来表示来表示: d/dl (nm/mm) ， 它表示焦面上每它表示焦面上每毫米距离内波长的变化数（毫米距离内波长的变化数

25、（ nm ）。）。式中，式中， 为两条谱线的平均波长，为两条谱线的平均波长，为刚好能分开的两条谱线间为刚好能分开的两条谱线间的波长差。的波长差。 集光本领：集光本领：指摄谱仪光学系统传递辐射的能力。指摄谱仪光学系统传递辐射的能力。仪器的仪器的分辨率还与照明情况、谱线宽度、狭缝宽度感分辨率还与照明情况、谱线宽度、狭缝宽度感光板性能等条件有关光板性能等条件有关 (2) (2) 光栅摄谱仪光栅摄谱仪色散元件：色散元件：衍射光栅衍射光栅。光栅是由光学材料上刻制许多条刻。光栅是由光学材料上刻制许多条刻槽而成，它是利用刻槽对光的衍射而进行分光的。光栅的槽而成，它是利用刻槽对光的衍射而进行分光的。光栅的光学

26、谱域宽度可从几纳米到几百个微米，是非常有用的色光学谱域宽度可从几纳米到几百个微米，是非常有用的色散元件。散元件。光栅的光栅的分辨率高分辨率高 式中：式中：N为总刻线数，为总刻线数， n为光谱级数。为光谱级数。色散能力强色散能力强且与波长且与波长基本无关。基本无关。nNR2 2、光电直读法、光电直读法 直接利用光电检测系统将谱线直接利用光电检测系统将谱线 的光信号转换为电信号的光信号转换为电信号分分多通道多通道和和单通道单通道直读光谱仪，直读光谱仪，激发光源激发光源一般为一般为ICPICP特点：特点：分析速度快、灵分析速度快、灵敏高、精密度好，敏高、精密度好，能同时测定几十能同时测定几十种元素。

27、种元素。三、观测设备三、观测设备对摄谱法所得到的谱片进行定性、定量分析时所对摄谱法所得到的谱片进行定性、定量分析时所必须的观测设备。如：光谱投影仪、测微光度计、必须的观测设备。如：光谱投影仪、测微光度计、比长仪等。比长仪等。1 1、光谱投影仪（映谱仪）、光谱投影仪（映谱仪） 放大谱片放大谱片的设备，主要用于的设备，主要用于定性定性分析时观察谱片。分析时观察谱片。2 2、测微光度计（黑度计）、测微光度计（黑度计） 测量测量感光板上谱线的感光板上谱线的黑度黑度，主要用于，主要用于定量定量分析。分析。 因所测元素量越多，发射的谱线越强，感光板上因所测元素量越多，发射的谱线越强，感光板上 谱线变黑程度

28、越大，同时感光时间越长，感光板上谱线变黑程度越大，同时感光时间越长，感光板上谱线也越黑，因此可通过测量感光板黑度来定量。谱线也越黑，因此可通过测量感光板黑度来定量。设：设： I I0 0 为未暴光部分的透过光的强度，为未暴光部分的透过光的强度，I I为变黑部分的为变黑部分的透过光强度，透过光强度，T为变黑部分的为变黑部分的透光度透光度，定义，定义黑度黑度为为S则：则：0IIT IITS0log1lg11114 4 光谱定性分析光谱定性分析 不同的元素有不同的原子结构，因而产生不同的发射光不同的元素有不同的原子结构，因而产生不同的发射光谱，也就是说，可通过元素的特征谱线来进行定性。谱，也就是说，

29、可通过元素的特征谱线来进行定性。一、分析线的选择一、分析线的选择 一般元素的发射谱线数量很多，在实际分析时，一般只一般元素的发射谱线数量很多，在实际分析时，一般只要检测到该元素的少数几条要检测到该元素的少数几条灵敏线灵敏线或或最后线最后线就可确定该元就可确定该元素的存在。素的存在。 由由激发态激发态直接跃迁至直接跃迁至基态基态所辐射的谱线称为所辐射的谱线称为共振线共振线。由较低级的激发态（由较低级的激发态（第一激发态第一激发态）直接跃迁至基态的谱线）直接跃迁至基态的谱线称为称为第一共振线第一共振线，一般也是元素的，一般也是元素的最灵敏线最灵敏线。当该元素在。当该元素在被测物质里降低到一定含量时

30、，出现的最后一条谱线，这被测物质里降低到一定含量时，出现的最后一条谱线，这是是最后线最后线，也是，也是最灵敏线最灵敏线。用来分析测量该元素的谱线称。用来分析测量该元素的谱线称分析线分析线。谱线的自吸与自蚀谱线的自吸与自蚀I = II = I0 0e e-ad-adI I0 0为弧焰中心发射的谱线强度，为弧焰中心发射的谱线强度，a a为吸收系数，为吸收系数，d d为弧层厚度。为弧层厚度。2.2.自蚀自蚀 因自吸严重，导致中心因自吸严重，导致中心辐射完全被吸收，即为自蚀现象。辐射完全被吸收，即为自蚀现象。 在谱线上，常用在谱线上，常用r r表示自吸线，表示自吸线，R R表示自蚀线。表示自蚀线。1自

31、吸自吸 弧焰中心温度高，边缘温度较低，因此在弧焰边缘弧焰中心温度高，边缘温度较低，因此在弧焰边缘基态原子较多，由弧焰中心的激发态原子发射的光通过弧焰边基态原子较多，由弧焰中心的激发态原子发射的光通过弧焰边缘时，就被同类基态原子吸收，导致谱线中心强度减弱，此即缘时，就被同类基态原子吸收，导致谱线中心强度减弱，此即自吸现象。自吸现象。二、定性分析方法二、定性分析方法2 2、摄谱法摄谱法 把谱线拍摄到感光板上把谱线拍摄到感光板上（1 1）标准试样标准试样光谱光谱比较比较法法 将欲测样品与标准样品在相同条件下摄谱，然后将欲测样品与标准样品在相同条件下摄谱，然后将所得谱图进行比较，确认该元素是否存在。将

32、所得谱图进行比较，确认该元素是否存在。 （2 2）铁谱比较铁谱比较法法 对复杂样品则应对复杂样品则应将试样与纯铁并列摄谱将试样与纯铁并列摄谱，用，用标准元标准元 素图谱素图谱与样品图谱逐一与样品图谱逐一对照对照，确定有何元素存在。，确定有何元素存在。1 1、光电直读光谱法光电直读光谱法 可直接确定元素的含量和存在可直接确定元素的含量和存在因铁谱在因铁谱在210660nm波长范围内大约有波长范围内大约有4600条谱线，且每条条谱线，且每条谱线波长经过精心测定，作为定性分析时的谱线波长经过精心测定，作为定性分析时的谱线波长标尺谱线波长标尺。三、定性分析操作过程三、定性分析操作过程1 1、试样的处理

33、、试样的处理（1 1）无机物）无机物金属或合金可用试样本身制作成电金属或合金可用试样本身制作成电极，固态、液态及气态样品均应以极，固态、液态及气态样品均应以粉末状放入电极小孔内进行激发。粉末状放入电极小孔内进行激发。电极材料：碳或石墨电极材料：碳或石墨（2 2）有机物）有机物 先应经干燥，灰化，残渣再放先应经干燥，灰化，残渣再放入电极小孔内进行激发。入电极小孔内进行激发。2 2、摄谱、摄谱 步骤：步骤： （1 1）安装感光板在摄谱仪的焦面上；）安装感光板在摄谱仪的焦面上； （2 2）激发试样，产生光谱而感光；）激发试样，产生光谱而感光； （3 3）显影，定影，制成谱板。）显影，定影，制成谱板。

34、哈特曼光阑的作用：哈特曼光阑的作用：避免感光板避免感光板摄谱移动时造成摄取的铁谱与试摄谱移动时造成摄取的铁谱与试样光谱的波长位置不一致。样光谱的波长位置不一致。3 3、查谱、查谱 将谱片放在映谱仪上进行查谱，按定性方法查将谱片放在映谱仪上进行查谱，按定性方法查找被测元素的特征谱线，一般应查找到两条以上找被测元素的特征谱线，一般应查找到两条以上的灵敏线才能确认该元素的存在。的灵敏线才能确认该元素的存在。一、光谱半定量分析一、光谱半定量分析11115 5 光谱定量分析光谱定量分析1、谱线呈现法谱线呈现法 元素含量低时，仅出现少数灵敏线，元素含量低时，仅出现少数灵敏线，随元随元素含量增加，谱线随之出

35、现。素含量增加，谱线随之出现。可编成一张谱可编成一张谱线出现与含量关系表，依此估计试样中该元线出现与含量关系表，依此估计试样中该元素的大致含量。素的大致含量。一般在准确度要求不高时应用，特点：简便、快速一般在准确度要求不高时应用，特点：简便、快速例如例如 铅的光谱铅的光谱 Pb % Pb % 谱线特征谱线特征 0.001 283.3069 0.001 283.3069 清晰可见清晰可见,261.4178,261.4178和和280.200280.200弱弱 0.003 283.3069 0.003 283.3069 清晰可见清晰可见,261.4178,261.4178增强增强280.20028

36、0.200变变 清晰清晰 0.01 0.01 上述谱线增强上述谱线增强,266.317,266.317和和287.332287.332出现出现0.03 0.03 上述谱线都增强上述谱线都增强0.10 0.10 上述谱线更增强上述谱线更增强, ,没有出现新谱线没有出现新谱线 0.30 239.38, 257.726 0.30 239.38, 257.726 出现出现2、谱线强度比较法谱线强度比较法 将将试样试样与与已知不同含量已知不同含量的标准样品在一定条件下摄的标准样品在一定条件下摄谱于同一光谱感光板上，然后在映谱仪上用目视法直接谱于同一光谱感光板上，然后在映谱仪上用目视法直接比较被测试样与标

37、样光谱中分析线黑度，若黑度相等，比较被测试样与标样光谱中分析线黑度，若黑度相等，样品中欲测元素的含量近似等于该标准样品中该元素的样品中欲测元素的含量近似等于该标准样品中该元素的含量；含量； 3、均称线对法、均称线对法 被测元素的谱线与参比元素的某特定谱线相比较，例见被测元素的谱线与参比元素的某特定谱线相比较，例见书测低合金钢中钒的量，以铁书测低合金钢中钒的量，以铁437.593nm为参比谱线，将不同为参比谱线，将不同的钒线与该铁线黑度比较，每条与该铁谱线黑度相当的线，的钒线与该铁线黑度比较，每条与该铁谱线黑度相当的线，则意味着钒不同的含量，以此判定被测元素含量；则意味着钒不同的含量，以此判定被

38、测元素含量；均称线均称线即激发电位相近的谱线即激发电位相近的谱线二、光谱定量分析二、光谱定量分析 1 1、赛伯、赛伯- -罗马金公式罗马金公式即光谱定量分析的基本关系式即光谱定量分析的基本关系式: : I = a C b 求对数，得：求对数，得： log I = b log C + log a log I = b log C + log aI: 谱线强度，谱线强度，C: 试样浓度，试样浓度，a, b: 常数项，常数项，b=1 b=1 没有自吸没有自吸, ,b b1 1 有自吸有自吸, , a a 为与实验条件有关的常数为与实验条件有关的常数用于实际分析的困难：用于实际分析的困难： b b，a a随试样随试样含量及分析条件的改变而改变。含量及分析条件的改变而改变。2.2.内标法内标法 选被测元素的一条谱线作为分析线，选定量选被测元素