仪器分析武汉大学第二章原子发射光谱分析法AES1课件

第二章原子发射光谱分析法

Atomicemissionspectroscopy2023/2/62-1

方法原理一.原子光谱的产生

原子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，处于激发态不稳定（寿命小于10-8

s），迅速回到基态时，就要释放出多余的能量，若此能量以光的形式出显，既得到发射光谱。2023/2/62023/2/6激发电位:

从低能级到高能级需要的能量.

共振线:

具有最低激发电位的谱线.

原子线(Ⅰ)离子线(Ⅱ,Ⅲ)相似谱线2023/2/6二.谱线的强度

在i，j两能级间跃迁，谱线强度可表示为：

Iij=NiAijhυij（1）Aij

为跃迁几率在高温下，处于热力学平衡状态时，单位体积的基态原子数N0与激发态原子数Ni之间遵守Boltzmann分布定律2023/2/6谱线强度与温度2023/2/61．跃迁几率Aij∝Iij2．统计权重gi/g0∝Iij3．激发电位Ei∝-lgIij4.激发温度T∝-1/lgIij（见上图）2023/2/6三．原子的能级与能级图

1．光谱项原子光谱是由原子外层的价电子在两能级间跃迁而产生的，原子的能级通常用光谱项符号来表示：

n2S+1LJornMLJn为主量子数；L为总量子数；S为总自旋量子数；J为内量子数。M=2S+1,称为谱线的多重性。J又称光谱支项。2023/2/6每个量子数的取值分别为：n=1，2，3，…；L=∑lI，l=0，1，2，…；S=∑ms，ims=±1/2；J=L+S.因为取矢量和，而L=|l1+l2|，|l1-l2-1|，…|l1-l2|；同样，S=0，±1，±2，…±S；及J=（L+S），（L+S-1），（L+S-2），…（L-S）。L≥S，J共有（2S+1）个。若L＜S，J共有（2L+1）。2023/2/6跃迁遵循选择定则：1．主量子数n变化，Δn为整数，包括0。2．总角量子数L的变化，ΔL=±1。3．内量子数J变化，ΔJ=0，±1。但当J=0时，ΔJ=0的跃迁是禁戒的。4．总自旋量子数S的变化，ΔS=0，即单重项只跃迁到单重项，三重项只跃迁到三重项。2023/2/6

例如：钠原子，核外电子组成为：

（1S）2（2S）2（2P）6（3S）1

此时光谱项为：32S1/2

表示n=3L=0S=1/2M=2J=1/2,--------为基态光谱项。32P3/2n=3L=1S=1/2J=3/232P1/2n=3L=1S=-1/2J=1/2

纳谱线：5889.96Å32S1/2----32P3/25895.93Å32S1/2----32P1/22023/2/62．能级图把原子中所可能存在的光谱项---能级及能级跃迁用平面图解的形式表示出来,称为能级图。见钠和锌的能级图。

2023/2/6四．谱线的自吸与自蚀

1．自吸

I=I0e-adI0为弧焰中心发射的谱线强度，a为吸收系数，d为弧层厚度。2023/2/62.自蚀

在谱线上，常用r表示自吸，R表示自蚀。在共振线上，自吸严重时谱线变宽，称为共振变宽2023/2/6自吸与自蚀2023/2/62023/2/62023/2/62023/2/6共振线、灵敏线、最后线及分析线：由激发态直接跃迁至基态所辐射的谱线称为共振线。由较低级的激发态（第一激发态）直接跃迁至基态的谱线称为第一共振线，一般也是元素的最灵敏线。当该元素在被测物质里降低到一定含量时，出现的最后一条谱线，这是最后线，也是最灵敏线。用来测量该元素的谱线称分析线。2023/2/6ICP光源的特点1．具有好的检出限。溶液光谱分析一般列素检出限都有很低。2．ICP稳定性好，精密度高，相对标准偏差约1