第2章-发射光谱分析-090220

12原子发射光谱分析法2§2.1原子发射光谱的基本原理物质发射的光谱有三种:3§2.1.1原子发射光谱分析

原子发射光谱分析:是利用物质发射的光谱来判断物质组成的一门分析技术。

激发光源：火焰、电弧、电火花、等离子体等；物质离解为：原子或离子；被激发后发射的光谱：线状光谱。元素的标准图谱

线状光谱只反应原子或离子的性质，而与原子或离子来源的分子状态无关。4

原子发射光谱可分析的元素：约70种，

可进行的分析：定性、半定量、定量分析。光谱分析工作的波长范围：200～900nm

。5§2.1.2原子发射光谱法的基本过程

最后，对光谱进行检测，根据光谱进行定性鉴定和定量分析。

根据试样物质的气态原子或离子所发射的光谱来确定物质的组成和含量。

首先，在外能作用下，将试样转变成气态原子或离子，并使气态原子或离子外层电子激发至高能级，当原子或离子从高能级跃迁至低能级时，将释放多余的能量而发射出特征光谱，实现这一过程的装置为光源。

然后，对试样元素的光辐射(特征光谱)进行色散分光，使其按波长顺序排列，得到有规律的谱线——光谱。完成这一过程的装置为光谱仪。6§2.1.3发射光谱分析方法的特点优点：1、特效性突出；2、检测限低；3、精密度较高；4、可进行多种元素同时分析，而且操作简单，分析速度快；5、样品消耗较小。不足：1、分析方法的制定费时较多；2、对S、Se、Te、卤素等非金属分析的检出限差，灵敏度低；3、发射光谱仪较贵。7§2.2发射光谱分析的主要仪器设备仪器设备主要分为三部分：8

图2-1

用于火焰发射的装置示意图

火焰(光源)光谱仪检测器电子线路读出装置9§2.2.1激发光源及样品导入方法1、光源光源有两个主要作用：光源具有双重含义10常用光源：应用范围：主要用于粉末、颗粒状固体样品的分析，较少用于金属、合金等导电材料的分析。

可用来分析60～70种元素。(1)电弧电弧光源包括11(2)火花光源（简称电花）

高压电容电花：采用较高的电压，>1×104V；瞬间温度>10000K，主要用于易熔合金试样的分析及高含量元素的定量分析。应用范围：多用于导电的金属及合金试样的分析。

2章—图片－061109.ppt

2章—图片－061109.ppt12(3)电感耦合高频等离子体光源

(ICP炬InductivelyCoupledPlasma)雾化器等离子炬雾化室Ar等离子气Ar辅助气缓冲管废液试样溶液图2-2商品等离子炬ICP光源主要分三部分：

a.高频发生器；

b.等离子体炬管；

c.进样系统。13图2-3等离子体焰炬照片图2-4ICP光源示意图14(4)直流等离子体喷焰（DCPDirectCurrentPlasma）通常是一种气体压缩的大电流电弧放电。直流等离子体发射光谱仪光谱仪15图2-5a

三电极直流氩等离子炬示意图16图2-5b

三电极直流氩等离子炬示意图17

图2-6

三电极直流氩等离子焰炬示意图182、样品导入方法(1)固体自电极法：将样品直接作为电弧或火花光源的电极而引入光源当中。如:对导体样品的分析直读光谱仪火花光源——固体自电极固体进样装置METALSCAN1625的实际应用19样品磨成细粉（～0.075mm），引入电弧光源中。

图2-9几种常用的碳电极（或石墨电极形状）溶液(a)普通电极(b)颈式电极(c)多孔性杯电极固体粉末(2)粉末法：20

(4)气体法：把气体样品及预先用化学或物理的方法转化为气态的其它形式的样品直接导入光源中进行原子化和激发。(3)电感耦合高频等离子体光源(3)溶液法：TuboMatrix自动热脱附进样器TuboMatrix自动顶空进样器Timberline‖自动进样器

把液态样品或预先制成溶液的样品，借助于雾化装置以气溶胶形式喷入光源；也可将溶液直接置入杯状多孔石墨电极中导入光源。21§2.2.2光谱仪

光谱仪把复合光分解为按波长顺序排列的单色光并能进行观测记录的仪器。根据分光原理，常用的光谱仪可分为：棱镜光谱仪(2)棱镜光谱仪的光学结构光栅光谱仪的光学结构光栅光谱仪的光路系统22

平行单色光垂直入射光栅，则决定亮纹方向(谱线位置)的公式为：m—光栅光谱级次；λ—单色光波长；θ—衍射角；d—光栅常数,mm，d=a+c；

a—每一条狭缝的宽度为，mm；c—两条狭缝之间的距离，mm。多缝干涉的原理：m=0、±1、±2、…在紫外和可见光区，常用光栅的刻线密度：23§2.2.3检测器

原子发射光谱法中，常用的检测方法有：1、看谱镜用眼睛观察试样中元素的特征谱线和比较谱线强度大小，以便确定试样的组成和含量。242、摄谱仪

用感光板来记录光谱。

将光谱感光板置于摄谱仪焦面上，接受被分析试样的光谱的作用而感光，在经过显影、定影等过程后，制得光谱底片，其上有许多黑度不同的光谱线。然后用映谱仪观察谱线的位置以及大致强度，进行光谱定性分析及半定量分析。采用测微光度计测量谱线的黑度，进行光谱定量分析。S——黑度，透过率倒数的对数；T——透过率；i0——通过感光板上没有谱线部分的光强；

i

——通过感光板上谱线部分的光强。253、光电直读光谱仪（光量计）(1)

构造原理

构造原理与摄谱仪相似，不同点：在投影物镜的焦面上安装一个或多个出射狭缝，并以光电倍增管代替感光板作为检测器接受辐射，进行光电转换，然后经放大，显示读数及含量。(2)类型26凹面光栅出射狭缝光电倍增管光源读出系统透镜图4-19a光电直读光谱仪示意图27

(3)光电倍增管

一种具有多级电流放大作用的真空管。在光电倍增管中，每个倍增极可产生2～5倍的电子。光电