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，但易电离四宗谱线切的自嗓吸和台自蚀自吸裕：中夹心发本射的客辐射掠被边悠缘的陆同种先基态症原子泉吸收荷，使推辐射诸强度出降低掩的现都象。第一篇共振屑线，脆易产桶生自者吸；惭弧层毕越厚瓣，自今吸越摘严重成被测帅元素育浓度臂越大勾，自拍吸也倘越严净重。元素返浓度慎低时储，不校出现际自吸循。随分浓度腿增加赌，自蹄吸越云严重刑，当田达到树一定演值时韵，谱读线中竭心完撇全吸让收，让如同竞出现沾两条眯线，疑这种有现象酬称为埋自蚀盗。r：自吸钟；R：自蚀五；第势三节王原子齿发射衡光谱酸仪器原子锁发射居光谱奇仪一徐激杰发光撒源作用挤：提组供试家样蒸邻发、替解离役原子字化和郑激发恨所需献的能啊量并亩产生粘辐射碎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，价格昂贵光源府特点直流遗电弧窗：电印极头茂温度棕高，纹蒸发宣能力荒强，演但放姿电稳罩定性买差，巾弧焰革温度耗低，味弧层镜厚交流派电弧弯：电衬极头培温度晋低，根弧焰榨温度荷比直晚流电湾弧高蓬，电剪弧稳渔定，尝弧层傍厚电火位花光坊源：首弧焰肃瞬间如温度国高，到电极度头温艳度低睁，弧充焰半捆径较佩小，色弧层训较薄20狸23盏/6谁/2僻6几种存光源够性能霜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肌子体王光源－外观膝上类瓶似火蛙焰的掘放电芬光源IC艰P等离杂子体测光源等离订子体岂：一种家电离怒度大于惊0.范1%纠的电确离气父体，康由电掩子、厦离子串、原肉子和仁分子践所组对成，威其中眨电子沙数目筐和离这子数矿目基赠本相汽等，傲整体丧呈现丹中性掘。电感旬耦合什高频恼等离增子体首（IC绕P）是由晕高频哀发生杰器、洁等离腥子炬饼管（雹石英逮炬管日）和辱工作松气体后等三膏部分泳组成跳。IC专P光源要结构最外茅层：通Ar气作水为冷咸却气爹，沿舰切线洒方向躺引入光，并挎螺旋右上升低。其冷作用萄有（1）将等丛离子粉体吹滋离外景层石驰英管移的内得壁，鸡可保梅护石浊英管特不被尖烧毁齿；（2）是暂利用典离心垃作用哀，在首炬管巾中心柄产生糖低气坟压通概道，班以利均于进筝样；漠（3）这社部分Ar气流搂同时屈也参赔与放围电过选程。中层爽管：通入烂辅助族气体Ar气，幻玉用于督点燃捐等离纹子体滴。内层众石英角管：内径型为1~居2mm左右沃，以Ar为载瓣气，酷把经到过雾暖化器安的试耻样溶椒液以饭气溶群胶形滥式引淡入等炮离子值体中缝。IC磁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偏P分析妹性能倒特点激发诱温度觉高（梳可达谷10撒00件0K)障,有利每于难激稍发元上素的区原子帽化自吸把自蚀才效应叠小，炎光谱义背景泪小无电判极污悼染和示碱金沉属电膊离干司扰灵敏么度高丛，线宗性范凑围宽收，可谎达4旅-6哗个数卡量级分析恶液体栋试样弃的最与佳方药法适合掘高低惕微量骑金属蒸和难淹激发笨元素张的分刚析测定绕氯素非等非谱金属炒元素嚼灵敏辣度低费用徐高20羡23语/6伟/2史620园23驶/6体/2惊6思考晌题1.原子窝发射律光谱讽仪中尤光源揉的作仿用是(跳)A提供决足够躬能量背使试稀样蒸铃发、歌原子网化/离子独化、别激发B提供雄足够考能量蓬使试兴样灰奸化C将试方样中耀的杂险质除渗去,消除抵干扰D得到灰特定观波长邀和强震度的怨锐线页光谱2.在原序子发届射光拨谱分暗析中派，直冤流电胆弧光伸源的赢主要袋优点星是(古)A弧温派高B自吸螺小C电极喂头温哭度高D对离发子线历的灵规敏度购高3.在原桐子发冲射光睡谱的美光源个中，吸激发朴温度放最高柿的光言源为(评)A直流梦电弧B交流进电弧C电火绘花D乖IC姻P4.不能吹采用合原子世发射吊光谱括进行决分析袭的物教质是(详)A碱金沿属和妖碱土昌金属B有机朋物和开大部次分的狱非金朗属元我素C稀土积元素D过渡者元素20付23明/6灯/2订65.几种莲常用盏光源仓中，监产生滔自吸暂现象米最小宿的是(插)A交流革电弧B等离原子体肾光源C直流可电弧D火花数光源6.矿物挽中微刊量Ag、Cu的发藏射光屯谱定麻性分夏析应巷采用拔的光方源是(融)A甩IC耐P光源B直流释电弧齿光源C低压蓝交流呢电弧愤光源D高压主火花释光源二歌分光吴系统秀（单色捷器或阔波长刚选择事器）作用核：将院复色炎光分商解成衔单色尝光或现较窄蛙谱带劝的光分类些：棱雁镜饭光栅组成鼠：入射限狭缝营、出厌射狭涂缝、日准直州镜以闲及色袄散元箭件，既如棱派镜或渡光栅僻等组丸成20水23败/6荷/2坦6棱镜20比23黑/6感/2追6f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红原理浅：不律同波存长的厌光在缘瑞同一责介质甲中的渴折射逐率不念同n=除A刷+艘B/2+该C/4棱镜黄单色工器基萄本组幅成光栅20即23邪/6障/2翅6分光摇原理灵：光献线通气过光匀栅上红每一茄条狭调缝时年的衍受射而醒形成d(侄si西nφ蛾±s社in毛θ)夕=K税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光栅司单色清器的愤性能益指标色散银率：茎表示加将不洽同波鸭长的堡光谱离线色萄散开国来的悉能力线色罪散率倒线防色散霉率注：θ=00~80时，co予sθ=1~0.非99dλdl分辨杨率：依光谱塑仪准砌确分次辨清退楚两授条相爹邻光叨谱线说的能担力光栅派理论猪分辨劫率公醋式狭缝20谅23赔/6略/2柴6构成妖：狭必缝是牌两片家经过收精密狗加工壁、具春有锐伙利边榜缘的罗金属钥组成哲。两硬片金晚属处胃于相宇同平然面上斩且相风互平究行。迈入射袄狭缝宝可看胶作是串一个手光源边，在浪相应磁波长旷位置版，入票射狭堂缝的准像刚波好充害满整稻个出显射狭怪缝D：倒允线色携散率W:光谱类通带S:狭缝鸟宽度；单色努器的帅色散盛率固萌定时哥，光态谱通势带将滨随狭诞缝宽圣度变必化三丑检测代系统摄谱倚法感光捆板：午感光龄材料Ag藏Br黑度仆(S)婚：感光膝板曝罢光后立变黑天的程孝度称值为变堤黑密孔度20们23策/6鸽/2蕉6H：曝光验量Hi：感光咱板的喜惰延练量优点拐空稿间分壶辨率回强缺点罪线秒性范营围窄迎（通僻常只粉有两蛋个数盘量级合）光电退直读拐法光电澡倍增猪管20帮23票/6召/2何6优点链：高灵么敏度穿；响颠应快领；适抽于弱愉光测雷定，敬甚至久对单谋一光完子均刑可响臣应。缺点铺：热发倒射强佳，因济此暗荒电流甩大，秀需冷桨却（棒-3贫0oC)峰。不得单置于裂强光览(如五日光之)下寨，否配则可重永久屯损坏四亦原子惊发射疫光谱万仪的汇类型摄谱判仪20跨23辨/6允/2雄6将原动子发材射出史的辐繁射分育光后走观察剥其光笑谱的却仪器酸称为粘摄谱幸仪按仪淹器分域光系倚统分记：棱秒镜摄虹谱仪堪、光昏栅摄冲谱仪定性窃分析躁方便都，价鼓格便容宜，按感光拾板所病记录挽的光谱谱可乓长期外保存单道跃扫描把光谱饱仪20惠23舒/6监/2旁6波长怨选择杂灵活行方便煌，分询析试鼠样范湿围广声，适阀用于袋较宽殿的波挠长范庭围，粘但分虽析速掀度较花慢多道嚷直读性光谱枪仪分析荒速度育快准公确度糕优于萄摄谱撒仪，液光电载倍增插管对绵信号充放大宿能力俗强，浙可同协时分娘析含勇量差炼别较貌大的批不同默元素奶，适后用于惩较宽摸的波索长范斗围20挡23怖/6必/2辫6思考光题1.下列已色散扫元件继中,色散呀均匀,波长妹范围耳广且托色散刘率大阁的是吓（丝式）A滤光苏片B玻璃眉棱镜C光栅D石英迅棱镜2.原子墨发射贴光谱能与原需子吸职收光暗谱产形生的没共同举点在拉于(唐)A辐射允能使录气态押原子挖内层储电子养产生顿跃迁B基态袭原子欠对共已振线零的吸斩收C气态产原子喉外层财电子嘉产生侄跃迁D激发悼态原棍子产材生的住辐射3.原子滤发射办光谱死是怎漫样产魄生的没？4.原子亩发射碎光谱座仪由君哪几禽大部或件组忍成？堵各部矮件的旨主要共作用鹅是什纤么？20男23捧/6蹦/2令6第歌四节买发射丛光谱抓分析示法20数23涨/6旁/2眼6一陵光谱政的定蹈性分医析光谱摔的定肉性分众析原济理：屿结构兽不同鬼谱艺线不父同光谱写定性神分析帽方法竟：定性骨分析批中，众只需竭检测兴2-容3条乐灵敏辟线即绢可标准购试样稠光谱朵法：淘将元蜘素的奖纯物稳质与删试样倘并列庄摄谱叶于同始一感店光板套上Fe光谱浆比较袭法：绢将铁糊光谱叼作为烘标尺20遥23蹦/6佣/2根6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－元素符号铁谱烟比较序法优点笛：1.谱线愉多，甲在2碗10闭～6奥60nm范围音内有谊数千足条谱般线2.谱线叼间距升离分塘配均昆匀，纳容易纸对比心，适状用面央广3.定位铸准确恰，已倒准确蠢测量贫了铁香谱每驻一条师谱线顶的波姨长方法漆：将僵试样隐与纯籍铁在绿完全封相同淘条件俗下摄而谱，宾将两般谱片岩在映增谱器牺(放胞大器吉)上米对齐绑、放料大2菊0倍海，检疤查待怠测元旷素的殃分析缴线是蔑否存吴在，盆并与者标准现谱图输对比榆确定穿。可受同时夏进行丛多元齐素测牵定。20辫23紧/6僵/2灯6二熟光谱拜的半视定量篮分析随着胖浓度锐增加彻，谱毫线数巷目增岸多、泻灵敏雾线、轿次灵炼敏线炊、弱笨线们依次迎出现预先窜配置画一系愿列浓棕度不迈同的度标准过试样个摄谱必，绘躲出谱拘线呈黎现表谱线般黑度登比较赵法谱线降呈现疾法20子23凶/6溜/2松6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：铅含太量与咽出现念谱线切关系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

出现三厅光谱苹定量挽分析光谱撤定量把分析句基本全关系影响雄谱线豆强度谎因素遇较多稍（a值常胳不稳挽定）还，直店接测送定谱加线绝鞋对强墙度计勿算难植以获忧得准日确结症果，凡实际砖工作卧多采狮用内篮标法轨（相百对强哪度法壁）内标糖法定闪量基料本关晒系20码23岁/6睁/2持6例：讲用内压标法踏测定笋试样夏中镁那的含其量，悠用蒸惨馏水吊溶解Mg降Cl纺2以配陵制标言准镁荐溶液脑系列惨，在题每一质