第三章原子发射光谱

第五章原子发射光谱法——Atomicemissionspectrometry,AES第一节概述一、概述定义：AES是根据每种原子或离子在热或电激发下，发射出特征的电磁辐射而进行元素定性和定量分析的方法（是光学分析中产生与发展最早的一种分析方法）分析特点：多元素同时检测；分析速度快；选择性好；检出限低；精密度好；但非金属元素测定困难二、原子发射分析过程试样蒸发、激发产生特征辐射色散分光形成光谱（复合光→单色光）检测谱线的波长和强度（定性和定量）

激发源(光源)单色器检测器数据处理与显示第二节基本原理一原子发射光谱的产生在正常状态下，元素处于基态，元素在受到热（火焰）或电（电火花）激发时，由基态跃迁到激发态，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+hγ热能特征发射λ定性Ι定量线光谱，宽度小于10-5nm二基本概念激发能:原子中某一外层电子由基态激发到高能级所需要的能量电离能:原子电离所需要的能量一次电离:原子失去一个电子二次电离:原子失去两个电子原子线(Ⅰ)：原子核外激发态电子跃迁回基态所发射出的谱线M*M*(I)离子线(Ⅱ,Ⅲ)：离子核外激发态电子跃迁回基态所发射出的谱线。M+

*

M+(Ⅱ)

；

M2+*

M2+(Ⅲ)共振线：由激发态直接跃迁至基态时辐射的谱线称为共振线第一共振线：由第一激发态直接跃迁至基态的谱线称为第一共振线（主共振线）最灵敏线、最后线、分析线：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，就是最后线，也是最灵敏线。用来测量该元素的谱线称分析线。三原子发射谱线的强度发射谱线强度：

Iij=Ni

Aijhijh为Plank常数；Aij两个能级间的跃迁几率；ij发射谱线的频率。谱线强度影响谱线强度的因素：（1）Ei越小，Iij越强；（2）T升高，Iij增大，但易电离四谱线的自吸和自蚀自吸：中心发射的辐射被边缘的同种基态原子吸收，使辐射强度降低的现象。第一共振线，易产生自吸；弧层越厚，自吸越严重被测元素浓度越大，自吸也越严重。元素浓度低时，不出现自吸。随浓度增加，自吸越严重，当达到一定值时，谱线中心完全吸收，如同出现两条线，这种现象称为自蚀。r：自吸；R：自蚀；第三节原子发射光谱仪器原子发射光谱仪一激发光源作用：提供试样蒸发、解离原子化和激发所需的能量并产生辐射信号分类电弧光源直流电弧：用于矿物和难挥发试样的定性、定量分析交流电弧：用于金属、合金中低含量元素的定量分析电火花光源用于易熔金属合金试样的分析、高含量元素及难激发元素的定量测定电感耦合等离子体光源应用广泛，价格昂贵光源特点直流电弧：电极头温度高，蒸发能力强，但放电稳定性差，弧焰温度低，弧层厚交流电弧：电极头温度低，弧焰温度比直流电弧高，电弧稳定，弧层厚电火花光源：弧焰瞬间温度高，电极头温度低，弧焰半径较小，弧层较薄2023/5/24几种艺光源匪性能芒比较蒸发温度激发温度K稳定性应用范围直流电弧高4000-7000较差定性分析；矿物纯物质难挥发元素的定量分析交流电弧中4000-7000较好金属合金中低含量元素的定量分析高压火花低瞬10000好金属与合金、难激发、低熔点金属合金定量分析ICP很高6000-8000很好溶液定量分析等离幸子体雨光源－外观络上类课似火缘瑞焰的饼放电厨光源IC性P等离果子体泥光源等离删子体副：一种声电离酱度大于厚0.泉1%显的电坐离气挥体，佳由电帅子、贡离子控、原抢子和发分子刊所组扑成，钳其中覆电子套数目汽和离梨子数让目基陷本相唉等，继整体惜呈现柔中性户。电感佣耦合垮高频船等离谱子体薄（IC逝P）是由畜高频敌发生目器、巧等离番子炬欲管（绘石英析炬管院）和领工作鸡气体掌等三臂部分者组成货。IC加P光源做结构最外勿层：通Ar气作餐为冷吐却气密，沿截切线碍方向镇引入君，并城螺旋隆上升锯。其滤作用沟有（1）将等屋离子共体吹滑离外仆层石溜英管遍的内阻壁，以可保朗护石鸣英管洽不被制烧毁馒；（2）是额利用孙离心狗作用坐，在胡炬管云中心风产生贞低气炒压通料道，炮以利赢于进绵样；老（3）这诵部分Ar气流朵同时秘也参周与放例电过亚程。中层嚼管：通入播辅助束气体Ar气，早用于帜点燃馅等离脏子体猛。内层困石英亿管：内径愚为1~恩2mm左右兔，以Ar为载赢气，折把经词过雾逮化器事的试循样溶扁液以浙气溶朋胶形奥式引姑入等防离子摄体中描。IC斯P炬焰焰心（预热区）温度10000K试样气溶胶预热、蒸发内焰（测光区）温度6000-8000K试样原子化、激发，发射原子区、离子区尾焰温度6000K以下只能激发低能级的谱线IC纠P分析扔性能徒特点激发仁温度兄高（旧可达筋10班00阳0K)打,有利某于难激万发元块素的门原子孙化自吸谋自蚀皮效应燃小，跃光谱锣背景践小无电泥极污款染和匆碱金蜻属电运离干数扰灵敏垮度高遇，线叠性范雅围宽鄙，可敢达4姨-6韵个数浅量级分析朋液体呼试样知的最体佳方猜法适合偶高低顷微量旅金属峰和难星激发荐元素施的分庭析测定消氯素丧等非续金属孤元素耍灵敏目度低费用淡高20贩23特/5漂/1醒820陕23棋/5吃/1慢8思考东题1.原子绵发射揪光谱咏仪中雾光源蔑的作宗用是(钞)A提供坐足够虑能量够使试凝样蒸仔发、逼原子查化/离子巴化、科激发B提供薄足够沾能量揉使试效样灰捷化C将试有样中厅的杂县质除手去,消除雹干扰D得到胞特定浪波长枯和强樱度的蒜锐线悬光谱2.在原鱼子发更射光匀谱分夜析中羽，直或流电忠弧光巡寿源的咳主要猎优点估是(倒)A弧温盈高B自吸贩小C电极兄头温授度高D对离制子线像的灵撒敏度酸高3.在原伞子发碗射光摘谱的剪光源售中，旗激发忆温度睁最高狱的光搅源为(迈)A直流概电弧B交流公电弧C电火箩花D存IC于P4.不能您采用孝原子奏发射吃光谱巾进行喷分析矛的物飞质是(台)A碱金赖属和冷碱土语金属B有机技物和抄大部相分的取非金样属元狭素C稀土叮元素D过渡气元素20凤23量/5迫/1太85.几种肥常用烛光源震中，油产生直自吸朽现象贼最小馒的是(最)A交流灾电弧B等离奔子体驶光源C直流描电弧D火花饼光源6.矿物阳中微觉量Ag、Cu的发鉴射光捕谱定述性分歪析应槐采用快的光牌源是(美)A畜IC毁P光源B直流粱电弧爹光源C低压观交流球电弧发光源D高压酷火花静光源二悟分光半系统宰（单色醉器或笛波长促选择型器）作用吉：将蹦复色爽光分寄解成紧单色赖光或脑较窄治谱带魂的光分类漫：棱掏镜裤光栅组成抵：入射荡狭缝候、出纸射狭殖缝、着准直挡镜以尾及色萝散元主件，渔如棱基镜或壮光栅菜等组彩成20腥23杨/5把/1番8棱镜20舰23扒/5喘/1银8f入射狭缝准直镜棱镜单色器聚焦物镜聚焦面出射狭缝分光起原理防：不纹同波盆长的演光在旧同一并介质勇中的披折射抓率不浴同n=俱A休+混B/2+浩C/4棱镜敏单色盯器基湖本组锐成光栅20佩23阻/5杀/1锯8分光腹原理魔：光辽线通孕过光胸栅上窑每一舞条狭挎缝时触的衍粮射而趁形成d(佩si于nφ仿±s杜in凑θ)气=K匠λ入射狭缝准直镜平面衍射光栅聚焦物镜出射狭缝聚焦面f光栅博单色从器的懂性能衔指标色散雷率：塘表示膀将不住同波羞长的及光谱狮线色孤散开歉来的宰能力线色杂散率倒线树色散即率注：θ=00~80时，co桑sθ=1~0.牧99dλdl分辨爱率：急光谱溪仪准丛确分躺辨清落楚两招条相毁邻光耐谱线坐的能动力光栅闲理论部分辨浙率公霸式狭缝20浅23安/5掌/1济8构成麦：狭麦缝是幅两片磁经过员精密宋加工恨、具剖有锐著利边纲缘的喷金属您组成趣。两广片金槐属处旅于相宜同平缎面上感且相菊互平夫行。离入射诱狭缝茫可看变作是怖一个升光源编，在舞相应扒波长司位置猫，入争射狭著缝的孟像刚晋好充除满整较个出乓射狭满缝D：倒益线色蚕散率W:光谱盈通带S:狭缝周宽度；单色泉器的忌色散橡率固毒定时徒，光辱谱通徒带将匪随狭菠缝宽夏度变电化三教检测祖系统摄谱剪法感光革板：孔感光桌材料Ag棚Br黑度升(S)灶：感光碍板曝润光后坦变黑拿的程撞度称姓为变姨黑密猫度20慈23森/5摸/1桶8H：曝光茂量Hi：感光湿板的守惰延面量优点吃空居间分绒辨率劳强缺点究线肠性范唤围窄凶（通扯常只沉有两拥个数施量级义）光电遮直读组法光电测倍增阔管20西23筹/5糊/1尚8优点饼：高灵衣敏度胜；响诱应快摧；适埋于弱绑光测耽定，源甚至快对单衫一光性子均浸可响照应。缺点帆：热发不射强童，因饶此暗下电流汉大，垃需冷伟却（幅-3召0oC)镜。不得规置于却强光芬(如旱日光寒)下店，否膜则可子永久或损坏四装原子之发射概光谱劳仪的桨类型摄谱拦仪20侧23应/5倦/1盾8将原塔子发乓射出攻的辐枕射分拆光后昏观察廉其光演谱的未仪器减称为鲁摄谱塔仪按仪陕器分张光系锣统分串：棱称镜摄六谱仪微、光领栅摄统谱仪定性粮分析挎方便落，价肠格便洽宜，炼感光早板所陡记录执的光糟谱可锐长期预保存单道床扫描翻光谱没仪20赔23柴/5饼/1恐8波长积选择扁灵活巨方便绍，分酬析试谋样范述围广详，适夜用于征较宽叶的波忌长范草围，俭但分边析速允度较雹慢多道绑直读优光谱蛋仪分析皇速度结快准苦确度盘优于添摄谱敲仪，掘光电置倍增抚管对冶信号江放大涨能力娱强，陈可同需时分摸析含繁量差宜别较疮大的座不同锣元素多，适斯用于栽较宽损的波绢长范陪围20店23爬/5鲁/1退8思考具题1.下列切色散迁元件输中,色散榆均匀,波长撕范围翅广且杠色散浮率大鸣的是饶（捉）A滤光泛片B玻璃膀棱镜C光栅D石英灯棱镜2.原子率发射村光谱随与原蹦子吸漫收光农谱产驾生的编共同辨点在隔于(籍)A辐射胞能使蜡气态蹦原子描内层针电子菊产生泪跃迁B基态凉原子猛对共带振线矩的吸贪收C气态刺原子眼外层腥电子闻产生懒跃迁D激发兔态原准子产奶生的扒辐射3.原子双发射奴光谱跌是怎寺样产瘦生的需？4.原子响发射陈光谱衡仪由静哪几船大部脉件组贝成？昨各部捡件的霸主要谷作用佳是什绵么？20睬23抄/5挖/1丹8第竖四节赚发射蹦光谱袍分析终法20辱23捎/5眼/1爽8一欺光谱冠的定说性分授析光谱垄的定底性分扭析原稼理：裤结构龟不同门谱郊线不罪同光谱乱定性员分析栗方法谦：定性派分析沈中，局只需肉检测奋2-鹿3条加灵敏鸟线即绍可标准族试样蒸光谱币法：企将元厦素的讯纯物兼质与酸试样骄并列啦摄谱逮于同御一感怪光板帝上Fe光谱它比较坦法：悄将铁熄光谱痕作为揭标尺20动23标/5杀/1袖8元素谱线铁谱图9－12某波长范围的元素光谱图1－标尺2－铁光谱3－元素灵敏线4－元素符号铁谱法比较来法优点拦：1.谱线唇多，争在2骨10挺～6业60nm范围裙内有触数千浇条谱刮线2.谱线葱间距坦离分胸配均苹匀，侨容易扶对比牙，适臣用面表广3.定位皇准确街，已忍准确站测量匆了铁往谱每农一条往谱线胸的波哑长方法肿：将凶试样臭与纯逮铁在农完全借相同昌条件掀下摄轨谱，突将两数谱片喊在映库谱器捎(放乓大器奋)上拳对齐椅、放还大2话0倍匠，检姿查待贷测元傲素的邀分析太线是湖否存万在，伪并与百标准涂谱图职对比胀确定扁。可园同时姐进行谊多元河素测拒定。20霸23谦/5往/1路8二耳光谱息的半生定量于分析随着怖浓度鼠增加撤，谱缘瑞线数锋目增秧多、叛灵敏革线、交次灵宣敏线除、弱社线扔依次队出现预先跑配置刺一系姜列浓储度不且同的拢标准久试样络摄谱眉，绘校出谱框线呈敬现表谱线适黑度旋比较宴法谱线此呈现希法20传23序/5正/1伪8标样-1：0.001%标样-2：0.003%标样-3：0.01%标样-4：0.03%标样-5：0.1%未知样-1未知样-2例：铅含席量与令出现摘谱线羽关系Pb%

谱线特征0.0012833.069

清晰可见,2614.178和2802.00弱0.003

2833.069

清晰可见,2614.178增强,2802.00变清晰0.01

上述谱线增强,2663.17和2873.32出现0.03

上述谱线都增强0.10

上述谱线更增强,没有出现新谱线0.30

2393.8,2577.26

出现三垦光谱航定量喉分析光谱高定量枝分析辛基本截关系影响思谱线盟强度丘因素刷较多斜（a值常诞不稳支定）船，直泰接测庆定谱裕线绝蠢对强尝度计兴算难馒以获鼻得准惑确结伸果，排实际钞工作然多采贺用内轿标法墙（相炼对强封度法不）内标偏法定饺量基饱本关叫系20通23瓦/5到/1巨8例：表用内劳标法议测定刮试样旅中镁观的含蓄量，崭用蒸良馏水搅溶解Mg亏Cl瓦2以配春制标沟准镁轧溶液读系列切，在普每一钥标准押溶液参和待宏测溶滚液中胁均含凡有25狡.0障ng蹈.m超L-顿1钼。臂钼溶