《火花源原子发射光谱分析技术教材》由会员分享，可在线阅读，更多相关《火花源原子发射光谱分析技术教材（75页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、幻灯片1l 火花源原子发射光谱分析技术l 主讲教师：张海强强幻灯片2l 本次培训的的主要目目的是：l 1、了解火火花发射射光谱的的基本概概念和理理论知识识；l 2、熟悉火火花光谱谱仪器的的组成结结构及工工作原理理；l 3、具备火火花发射射光谱仪仪器的实实际操作作能力；l 4、掌握该该技术在在相关领领域的应应用。l 即分析检测测技术基基础、仪仪器与操操作技术术。幻灯片3基本原理光谱仪的基本结构第一部分 光谱分析基础知识幻灯片71.1.11 光谱谱和光谱谱分析l 光谱是复色色光经过过色散系系统（如如棱镜、光光栅）分分光后，被被色散开开的单色色光按波波长（或或频率）大大小而依依次排列列的图案案。即按
2、按照波长长(或频频率)顺顺序排列列的电磁磁辐射。可可见光、无无线电波波、微波波、红外外线、紫紫外线、XX射线、射线和宇宙射线等都是电磁辐射。幻灯片8光谱分析属属于光学学分析。光学分析是是基于电电磁辐射射与物质质相互作作用后产产生的辐辐射信号号的波长长和强度度或发生生的变化化来测定定物质的的一类分分析方法法。包括括光谱法法和非光光谱法。按获得方式式：发射射光谱法法、吸收收光谱法法、拉曼曼光谱法法；按本质特性性：分子子光谱（红红外吸收收、紫外外-可见见吸收、分分子荧光光和磷光光）、原原子光谱谱（原子子发射、原原子吸收收、原子子荧光、XX射线荧荧光）幻灯片9l 紫外线、可可见光和和红外线线统称为为光
3、学光光谱。一一般所谓谓“光谱”仅指光光学光谱谱而言。 远紫外区 10 200nm 原子及分子外层电子能级跃迁近紫外区 200 380nm可 见 区 380 780nm1930年以后，建立了光谱定量分析方法。“内标”原理的引入，奠定了原子发射光谱定量分析的基础。幻灯片1551.2.11 原子子发射光光谱分析析过程 l 使试样在外外界能量量的作用用下转变变成气态态原子，并并使气态态原子的的外层电电子激发发至高能能态。当当从较高高的能级级跃迁到到较低的的能级时时，原子子将释放放出多余余的能量量而发射射出特征征谱线。产产生的辐辐射经过过光栅进进行色散散分光后后，用检检测器采采集按波波长顺序序排列的的谱
4、线的的强度，经经计算机机处理得得到不同同元素的的含量 幻灯片166幻灯片1771.2.22 原子子发射光光谱的产产生l 热能、电能能幻灯片1881.2.33 能量量辐射公公式l 式中E2、EE1分别别为高能能级、低低能级的的能量，通通常以电电子伏特特为单位位；l h为普朗克克常数（66.6225610-34JJS）；l 及分别别为所发发射电磁磁波的频频率及波波长，cc为光在在真空中中的速度度，等于于2.999710110cmms-11。幻灯片199l幻灯片2001.3.11 基 态l 在正常状态态下，原原子处于于最低能能级，这这时电子子在离核核最近的的轨道上上运动，这这种定态态叫基态态。这是是
5、电子的的稳定状状态 。幻灯片2111.3.22 激发发态l 当原子受到到外界能能量（如如热能、电电能等）的的作用时时，原子子由于与与高速运运动的气气态粒子子和电子子相互碰碰撞而获获得了能能量，使使原子中中外层的的电子从从基态跃跃迁到更更高的能能级上，处处在这种种状态的的原子称称激发态态。 幻灯片2221.3.33 原子子发射光光谱分析析l 元素在受到到热或电电激发时时，由基基态跃迁迁到激发发态，返返回到基基态时，发发射出特特征光谱谱，依据据特征光光谱进行行定性、定定量的分分析方法法。幻灯片2331.3.44 线状状光谱ll 每一条所发发射的谱谱线的波波长，取取决于跃跃迁前后后两个能能级之差差。
6、由于于原子的的能级很很多，原原子在被被激发后后，其外外层电子子可有不不同的跃跃迁，但但这些跃跃迁应遵遵循一定定的规则则，因此此对特定定元素的的原子可可产生一一系列不不同波长长的特征征光谱线线l 这些谱线按按一定的的顺序排排列，并并保持一一定的强强度比例例。原子子的各个个能级是是不连续续的（量量子化）。电电子的跃跃迁也是是不连续续的这就就是原子子光谱是是线状光光谱的根根本原因因幻灯片2441.3.55 分析析线和参参比线l 分析线：一一般是指指从第一一激发态态状态下下跃迁到到基态时时，所发发射的谱谱线，亦亦称共振振线l 参比线（内内标线）：由于试试样的蒸蒸发、激激发条件件以及试试样组成成等的变变
7、化，会会直接影影响谱线线强度，所所以常选选用一条条比较谱谱线，用用分析线线与比较较线的强强度比进进行光谱谱定量分分析，所所采用的的比较线线称参比比线或内内标线幻灯片2551.4 原子发射光谱定性分析原子发射光谱定性分析：从识别元素的特征光谱来鉴别元素的存在1.5.5 谱线的自吸与自蚀幻灯片2771.5.11谱线强强度与试试样浓度度的关系系在条件一定定时，谱谱线强度度I 与与待测元元素含量量c关系系为： I = a c a为常常数(与与蒸发、激激发过程程等有关关)，考考虑到发发射光谱谱中存在在着自吸吸现象，需需要引入入自吸常常数 bb ，则则： 发发射光谱谱分析的的基本关关系式，称称为塞伯伯-罗
8、马马金公式式（经验验式）。自自吸常数数 b 随浓度度c增加加而减小小，当浓浓度很小小，自吸吸消失时时，b=1。幻灯片2881.5.22 内标标法和分分析线对对l 由于试样的的蒸发、激激发条件件以及试试样组成成的任何何变化，均均会直接接影响谱谱线强度度，这种种变化往往往很难难避免，所所以在实实际光谱谱分析时时，常选选用一条条比较谱谱线，用用分析线线与比较较线强度度比进行行光谱定定量分析析，以抵抵偿这些些难以控控制的变变化因素素的影响响，所采采用的比比较线称称内标线线，提供供这种比比较线的的元素称称为内标标元素。幻灯片299l 在光谱定量量分析中中，内标标元素的的含量变变化不大大，它可可以是试试样
9、中的的基本成成份，也也可以是是以一定定的含量量加入试试样中的的外加元元素。这这种按分分析线强强度比进进行光谱谱定量分分析的方方法称内内标法；所选用用的分析析线与内内标线的的组合叫叫做分析析线对。幻灯片3001.5.33 内标标法定量量分析的的基本公公式l 如果分别以以a、rr，表示示分析线线、内标标线，则则：l 分分析线强强度 I aa=A a CC a b aal 内内标线强强度 I rr=A r CC r b rr l 当内标元素素Cr 固定时时，即II r=A0 ，由由此分析析线对的的强度比比为:l 令令 K=AAa/AA0, C=CCa, b=bb a则则 l 在一定的浓浓度范围围内，
10、KK、b与与浓度无无关，此此式即为为 RR=K C bb l幻灯片3111.5.44 内标标元素、内内标线和和分析线线的选择择必须具具备下列列条件： l (1) 分分析线对对应具有有相同或或相近的的激发电电位和电电离电位位，以减减小放电电温度(激发温温度)的的改变对对分析线线对相对对强度因因离解度度激发效效率及电电离度的的变化所所引起的的影响l (2) 内内标元素素与分析析元素应应具有相相接近的的熔点、沸沸点、化化学活性性及相近近的原子子量，以以减小电电极温度度(蒸发发温度)的改变变对分析析线对相相对强度度因重熔熔、溅射射、蒸发发、扩散散等变化化所引起起的影响响幻灯片322l (3) 内内标元
11、素素的含量量，不随随分析元元素的含含量变化化而改变变，在钢钢铁分析析中常采采用基体体元素铁铁作为内内标；在在制作光光谱分析析标准样样品成分分设计时时，往往往使内标标元素含含量基体体保持一一致，以以减少基基体效应应的影响响l (4) 分分析线及及内标线线自吸收收要小，一一般内标标线常选选用共振振线，其其自吸收收系数bb=1，对对分析线线的选择择在低含含量时可可选用共共振线外外，在高高含量时时，可选选用自吸吸收系数数b接近近1的非非共振线线l (5) 分分析线和和内标线线附近背背景应尽尽量小，且且无干扰扰元素存存在，以以提高信信噪比。幻灯片3331.5.55 谱线线的自吸吸与自蚀蚀l 自吸：中心心
12、发射的的辐射被被边缘的的同种基基态原子子吸收，使使辐射强强度降低低的现象象l 元素浓度低低时，不不出现自自吸。随随浓度增增加，自自吸越严严重，当当达到一一定值时时，谱线线中心完完全吸收收，如同同出现两两条线，这这种现象象称为自自蚀幻灯片3441.5.66 光谱谱干扰 l 试样被激发发时所发发射出待待测元素素分析线线以外的的谱线，以以及试样样中其他他共存元元素所发发射的辐辐射，都都可能引引起对测测定的干干扰。幻灯片3551.5.77 干扰扰的种类类l 谱线重叠干干扰l 连续背景干干扰l 投射到检测测器上的的杂散光光的干扰扰l幻灯片3661.6 定定量分析析方法 校准曲线法 幻灯片3881.6.1
13、1 定量量分析方方法的应应用 l A 持久曲曲线法l B 标准试试样法l C 控制试试样法l幻灯片399A 持久久曲线法法 l 预先用标准准试样法法制作持持久校准准曲线，每每次分析析时仅激激发分析析试样，从从持久曲曲线上求求含量l 在实际分析析过程中中，只需需用标准准化样品品对校准准曲线的的漂移进进行修正正即可幻灯片400B 标准试试样法 l 分析前用标标准试样样法制作作一新的的校准曲曲线，然然后激发发分析试试样，从从曲线上上求含量量 幻灯片411C 控制试试样法 l 在实际工作作中，由由于分析析试样和和标样的的冶金过过程和某某些物理理状态的的差异，常常使校准准曲线发发生变化化，为避避免试样样
14、冶金状状态变化化给分析析带来的的影响，常常用一个个与分析析试样的的冶金过过程和物物理状态态相一致致的控制制试样，用用于控制制分析试试样的分分析结果果 幻灯片4221.6.22 概 念l 分析基体：一般情情况下，火火花光谱谱中指所所分析样样品的材材质 l 分析程序：由于火火花直读读光谱采采用持久久曲线法法进行分分析，因因此分析析不同的的样品必必须要选选择与样样品材质质相对应应的程序序 l 校准曲线：用若干干个标准准样品系系列标绘绘出来的的强度（强强度比）和和含量的的曲线 幻灯片4331.6.22 概 念l 标准样品：为绘制制校准曲曲线用的的，其化化学性质质和物理理性质应应与分析析样品相相近似，应应包括分分析元素素含量范范围，并并保持适适当的间间隔，分分析元素素的含量量系用准准确可靠靠的方法法定
