仪器原子发射光谱法

第七章原子发射光谱法AtomicEmissionSpectrometry

本章要求⒈掌握原子发射光谱法的基本原理。⒉了解原子发射光谱法的各种光源及仪器特点。⒊掌握原子发射光谱法的分析方法及适用范围。

原子发射光谱法是一种成分分析方法。具有快速、灵敏和选择性好等优点，应用广泛。原子发射光谱法是基于原子外层的电子跃迁所产生的线光谱，属原子光谱。原子发射光谱分析法的特点：⑴多元素同时检测能力；⑵分析速度快；⑶选择性好；⑷检出限低（ICP光源）；⑸线性范围宽（ICP光源）。基本依据

原子线光谱是元素特征，不同的元素具有不同的特征光谱。原子发射光谱就是利用元素的发射的特征谱线和元素的谱线强度进行定性和定量分析。原子发射光谱法是元素分析的重要方法之一。7.1基本原理谱线强度公式为：I=Ajihvnj=Ajihva'c=ac

原子发射光谱分析的仪器设备主要包括激发光源、分光系统和检测系统。一、激发光源

激发源中发生的各种过程：①试样融熔、蒸发并解离为气态原子；②气态原子被激发到激发态或被电离；③激发态原子自发辐射和辐射的自吸过程等。7.2仪器部件⒈激发光源的类型：

⑴电弧:直流电弧和交流电弧⑵火花：高压和低压火花⑶电感耦合等离子体焰炬⑷激光⑸火焰

①

直流电弧阴极阳极阴极斑点3000K阳极斑点4000K外焰弧柱激发温度：4000K~7000KDC170~300V分析间隙LRA优点：阳极温度高（4000K），蒸发温度高，灵敏度高。缺点：稳定性差，只能作定性分析或半定量分析，不适合定量分析。

②

交流电弧优点：电极温度高，蒸发能力快，检出限低；电弧温度高，激发能力强；具有脉冲性；稳定性较好，可作定量分析。缺点：有弧光漂移，影响分析精度；不宜分析低熔点的金属。激发温度：4000~7000KT2变压器可使电压上升至10000V，G2放电，形成R2-L2-G2低压电弧放电；T1变压器可使220V电压上升至3000V，G1放电，形成C1-L1-G1高频震荡放电；C2可将高频电流沿L2-G2-C2与低频电弧电流分开，高频电流不能进入低压电弧电路。火花

电极间不连续的气体放电称火花放电，火花放电间歇性比电弧放电长。AC220VCTGL通过变压器T使电压上升至10000~25000V，并使C充电，到一定电压，G处放电。激发温度：10000K

优点：激发温度高，可分析固体，稳定性好。缺点：蒸发温度低、检出限差，不宜分析微量元素，适宜高含量、难激发元素和低熔点元素分析。④啄电感秆耦合红等离屡子体钱（IC往P）等离痕子体恐：物旨质的喇第四盖态，更由离间子、屯自由阳电子毕和中板性原具子或利分子俯组成唤，其炉正负帽电荷测密度传几乎皇相等颈，在勾总体贺上是巾一种狐电中兔性的坑气体序。等离荡子体功与一妙般气够体不喂同，编能够东导电牺。当择电流篮通过裤时，膊可以欠达到侵很高逆温度夹（10斜00故0目K）。蜂具有址类似困火焰衡的外骂形，实质急是一栋个放均电过块程，呼而不荐是一猫个燃字烧过斤程。具同有和刘火焰朽一样盛或比欧火焰件更好纤的在织空间透和时平间上视的稳谱定性旱，而侧温度洁要比积火焰赤高得帆多，木会增纪加更河多的渗激发哄态原维子数晚。等洗离子赖体光扒源包址括电粒感耦纲合等球离子骡体（IC皆P）、斧直流小等离塌子体表（DC碗P）和抖微波旅等离常子体肾（MI抛P）。IC守P光源的装那置：由高吧频发沟生器、等构离子洁炬管往和雾樱化器吨三部掠分组药成。⑴堂高指频发河生器慈：产生自高频裙磁场泳，供售给等优离子纪体能蓄量，故利用则石英誉晶体龟压电桑效应贪产生援高频恭振荡金的它激滤式高频达发生护器。哈产生垂的频垄率27恐.1旧2和40蚕.6有3讯MH如z，最裕大输汇出功荣率2~继4街kW。感应现圈用冻中空吐紫铜劝管制临成，捏通常2~永6匝，昂中空冶可通净水冷肾却，岂紫铜植管外滑经5~棉6mm，厚0.喉5恨mm，线签圈内沸径壁旱石英权炬管静外径砍达2凭mm。尾焰标准分析区初辐射区感应区预热区外管：切向冷却气（Ar）中管：等离子体气（Ar）Tesla线圈内管：样品雾和氩气（Ar）⑵等离剥子炬糠管：由一损个三屠层同蹈心石套英管墙组成啦。外层救管内通违入冷帽却气潜体Ar螺旋割上升欧，用清以稳定陈等离魂子体，并族保护赛外层浊石英呜管内们壁；中层愚管引入锦气体Ar为工活作气煌体，税用以点燃柿等离洋子体，工子作气誉体只队是开决始时墨引入野，待慈载气妻引入援后即稀可停抹止；内层偿管引入销气体Ar为载匠气，唇用以打通蚀等离端子体扇中心洒通道，携划带样淋品进垦入等驾离子裹体通味道。⑶启雾菊化器壮：气动王雾化伍器或就超声乡丰雾化按器。工作类原理当有脱高频电爱流通过君感应藏线圈痛时，俗产生菠轴向刷磁场愈，若膝用高枕压火室花使量管内符气体勾电离敞，产盏生少秀量离晃子和头电子舍，电爬子和瓶离子薯受管垦内轴渡向磁阴场的剖作用蚂，形侵成涡亩流。古由于犁涡流奸的热恒效应限，更伴多气钻体电带离，辣形成慌高温斤等离植子体绳。用刃气体毒吹出伙，即贿形成揭等离页子体劝焰炬增。等盖离子左体沿苍径向郑聚集淘在石披英管挂的中蹦心，忌并使文外管嫩的内周壁冷基却，肠等离猴子焰监炬即衣被稳航定在浇同心墨管装铸置的扇出口役端。IC罢P的焰搏炬一铃般具齐有环状讯结构，环朵状结董构是IC脸P具有益优良惰分析洽性能扛的根另本保店证。IC幼P光源分析笼特点⑴检出乘限低杏：由于IC断P温度诸高，歪样品旺在中磁央通蹈道受级热而辜激发党，谱宁线强栽度大亡。检浙出限10-7~1型0-9g。（IC尝P-殿MS可达10-9~1馋0-1狸2g）⑵弟精密摘度高刚：IC源P光源隶稳定丙性好狭，RS奏D%斩<1贤0%。⑶鱼准伤确度亭好：温度颤高，连基体倦效应梅小，枣可得赵到低淡干扰掘水平淋和高胡准确升度的蛙分析塔结果全。⑷认线膊性范沙围宽霸：由于IC寸P光源弓呈环受状结规构，经样品微集中推在中塞央通茧道，担而外旋围温盾度高诊，不新存在低温肃吸收常层，自届吸和穗自蚀螺效应卷小，导致风分析升校正瓶曲线价的线恰形范系围宽瓦（4~挤6个数久量级盛）。⑸竞多封元素践测定搅：同时咐或顺双序式怖多元漆素测忽定能近力强画，一俱般可返同时范测定56慰~7建2种元折素。各种渐激发留光源竞的比为较：

直流电弧交流电弧火花ICP稳定性差较好好良好蒸发温度高中低很高激发温度4000~70004000~7000100006000~10000分析应用固体定性固体定量固体定量溶液定量二、独光谱把仪⒈光谱想仪的捐基本义结构⒉波光壮谱仪享种类(1赞)根据芒分光出原理辟分类棱镜锤光谱果仪、险光栅资光谱肠仪、蒸晶体X射线捷衍射糟光谱战仪、傅立效叶干京涉光内谱仪(2应)根据着光谱欲仪色归散率渠的大宫小分赏类小型态光谱顾仪、必中型承光谱无仪、饭大型宣光谱追仪。(3荣)根据些检测舒光谱庙的方有式分慰类单色假仪、质摄谱蚁仪、邪光电走直读警光谱嘉仪平行杜光管稀、色故散元抱件、唇暗箱三、鞋检测六系统1.感光芹板（奶干板终）光能→化学闭能玻璃永板⑴曝光⑵显影曝光劲时形省成潜像中心挽，显爸影时渴曝光章处Ag校Br还原证快。定影执时曝浩光的雾一些Ag威Br被还桑原为Ag，不拘能被比除去圈，在窑干板妹上呈起黑色修；另栋一些卸未被沙还原搜的Ag搞Br被除给去，肿其它婆和未通被曝振光的Ag课Br几乎絮全被腐除去钳。⑶定影⑷测量津黑度2.光电齐倍增般管外壳等由玻引璃或肝石英踏材料符制成醉，内伪部抽浪真空暖，具虾有光闭电发恩射阴异极（讨光阴瓜极）楼和聚猾焦电梳极、卡多个爬电子争倍增移极（芝打拿取极）体、电敬子收思集极缠（阳遗极）霞。阴嫌极为呢涂有权能发云射电龄子的锡光敏驰物质须的电睛极，菜由Cs、Sb等元某素或轰其氧偷化物蚊组成淋，被皇光子堵照射研时释肃放出绒电子控。阳樱极由爷金属钓网组娘成，蕉收集乒、传咸送电船子。全在阴妨极和借阳极奴之间威装有作一系底列倍亭增极催，即杀打拿损极，怎可使耀电子郑数目水放大毁。一、伶定性改分析不同颈元素夏的原驼子由底于结某构不稿同而稿发射皇各自老不同咸的特料征光狼谱，额根据充元素涝的特徒征谱愁线可史以确仓定该障元素血是否享存在享于样瓦品中肿。⒈矮灵驻敏线恨：信刷号强施的谱醋线。⒉祖共讨振线飞：电开子由漫高能玻态跃足迁至钳基态清所发地射谱饰线。⒊晶第随一（君主）或共振拨线：施电子炒从最桂低高度能态塑至基羞态所笛发射顽的谱剥线。⒋翅最获后线订：被阻测元娘素含差量逐非渐降期低时遍最后合出现恳的谱谱线，筒即最树灵敏渗线。7.湾3分析侍方法二、违定量纹分析⒈定量伍分析基本毙关系醋式--注--塞伯-罗马解金公晌式得lgI=blgC+lgab=逗1没有泽自吸鄙；b＜1有自形吸,a为与呢工作疼条件袜、试衫样组怠成有滤关的悉常数线。由于复谱线确强度岁决定呼的系箩数a和b受到亲很多嚷因数心影响换