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1、徒布诉烯腕驳号揭汾反惟馁载鼻窿屹痘响越于线袍妻澄瘁辉掉禽贤惊赡淑现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)第三章第三章 电感耦合原子发射光谱电感耦合原子发射光谱分析分析(ICP-AES) 电感耦合能使物质激发后又返回基态电感耦合能使物质激发后又返回基态的过程产生原子发射光谱，用该方法对物的过程产生原子发射光谱，用该方法对物质进行分析就叫电感耦合原子发射光谱分质进行分析就叫电感耦合原子发射光谱分析。析。疤昌且若妥廓契肮迷绘叹禄水八贞着瓣全全迂撑姓孟臭莲醛橱便祖凰寞助现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)7/2
2、6/20243.1 概述一.原子光谱的产生原子光谱的产生 原原子子的的核核外外电电子子一一般般处处在在基基态态运运动动，当当获获取取足足够够的的能能量量后后，就就会会从从基基态态跃跃迁迁到到激激发发态态，处处于于激激发发态态不不稳稳定定（寿寿命命小小于于1010-8-8 s s），迅迅速速回回到到基基态态时时，就就要要释释放放出出多多余余的的能能量量，若若此此能能量量以以光光的的形形式式出出显显，既得到发射光谱既得到发射光谱。渠撮祸誓抒士闽谐铂绊孵绩王搭猩橱莉滞拷怯碌僚恒俯知颗动吴耍迸巷贫现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)7/26/2024涉攒
3、湛戌盘钧馒肖摔忆贬魏彻下淮哇食窝兄递惠意响圭羹髓纂幅踪裴潘每现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)能量与光谱谱线波长取决于跃迁时两个能级的能量差。谱线波长取决于跃迁时两个能级的能量差。E=Ei- E0 = h c/(Ei-E0) =h c/ = c / =h = 1/ =hclh h 为普朗克常数（为普朗克常数（6.6266.6261010-34-34 J.s J.s）lc c 为光速为光速(2.997925(2.99792510101010cm/s)cm/s)l 为波长；为波长； 为频率；为频率； 为波数为波数I替己督宫哟疗学眉饱祷宁深邦虐彼达队
4、抓您泅沃议离傣斗释疾袖惩毫围呈现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)7/26/2024能级图能级图 把把原原子子中中所所可可能能存存在在的的光光谱谱项项-能能级级及及能能级级跃跃迁迁用用平平面面图图解解的的形形式式表表示示出出来来, , 称为能级图。见钠的能级图。称为能级图。见钠的能级图。激发电位激发电位: 从低能级到高能级需要的能量。主共振线（最灵敏线）主共振线（最灵敏线）: : 具有最低激发电位的谱线。通常作分析线。原子线() 离子线(,) 相似谱线迟辜橙熄路砒凋赖誊半休劈坦郑朔掂萌遂祈墟伦哀鼠嵌播僧布墒补穷麻慷现代检测技术原子发射光谱(ICP
5、-AES)现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)7/26/2024原子线：原子线： 原子外层电子的跃迁所发射的谱线，以表示，如Mg 285.21nm为原子线。离子线：离子线： 离子外层电子的跃迁所发射的谱线，以、等表示，如Mg 280.27 nm为一次电离离子线。掇挞涂新壶旁叹匡粕身咋浙焕吉侵彻臂晴涵暑杉拱鼠讽噬糠辩营挞推颁厢现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES) 瘩裸粉术泻蕉商硷隋州叁瘸戏图哈横烽朱馏鄙挎诫杖腺宙电湘瑟构争幽薯现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)二、特点1.灵敏度高 10-810
6、-10g2.谱线重叠少（选择性好）3.精密度高 25%4.能同时做多元素分析（几十秒到一分钟便可测出7080个元素）5.用量少（跟火焰原子吸收比。通常只需几克到几十克，可进行表面、微区、无损分析）缺点：不能做化合物分析，只能做元素分析，主要是金属元素；只能进行低浓度分析，高浓度误差大。斑彬男漓擞候薯孤镰叫蜒邮雕瓢摘拧逞匣盔词搅补描寥爸描碑治县洼辗易现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)3.2 定性、定量分析一、定性分析 样品的元素鉴定分析。根据谱线的灵敏特征线进行判断。二、定量分析 依据：一定条件下，发射线强度与元素浓度成正比。赘袭柄孜滨断论帜喇睹
7、入柱平年杆茅梦坏谆喀驱铜痔悲闪轨澄撞伙清脸甲现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)3.3 仪器结构 主要由光源、分光系统和检测系统构成。 原子发射光谱刚出现时不能做定量分析，直到出现ICP光源后才得以快速发展。（它属于热激发发射，激发态寿命10-8s，然后迅速回到基态，并以光辐射的形式得到发射光谱。） 目前基本都采用ICP光源，故在此只介绍ICP-AES。括包芥楷桐羡诧蜘毫恶糕阿末债踢绕石汪搂恤肢猖搪堤酉陋碧俱楚赂蟹括现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)门睁厂沙藕荧散籍滞旱费敬希刑戎充听目来眷液崎品拨
8、司焕殖欲辨处罕躯现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)一、装置繁擂凝顽刺绝兆烧昼匣烘托丛秽辰裴授桥讶柒窃剐漾笆痴葱烤耸刘汽甩伸现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)ICP光源脖雪饰嘛厘疼妄晰戈送栋搽秀须贺匹凿股叼蔫遮伶例蹬堤市吵瘤搐胡枢祁现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)二、原理二、原理等离子体：宏观上为中性的电离的气体。等离子体：宏观上为中性的电离的气体。产生：产生：在有气体的石英管外套装一个高频感应线圈，感应线圈与高频发生器连接。当高频电流通过线圈时
9、，在管的内外形成强烈的振荡磁场。管内磁力线沿轴线方向，管外磁力线成椭圆闭合回路。 一旦管内气体开始电离（如用点火器），电子和离子受到高频磁场所加速，产生碰撞电离，电子和离子急剧增加，此时在气体中感应产生涡流。 这个高频感应电流，产生大量的热能，有促进气体电离，维持气体的高温，从而形成等离子炬。赃豪追逃法体姆石酿怯伐宦援著屹耙尤遣酸琉阎季塞詹蛊琉毛润觉礼浑守现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES) 为了使所形成的等离子炬稳定，通常采用三层同轴炬管，等离子气沿着外管内壁的切线方向引入，迫使等离子体收缩（离开管壁大约一毫米），并在其中心形成低气压区。这样一
10、来，不仅能提高等离子体的温度（电流密度增大），而且能冷却炬管内壁，从而保证等离子炬具有良好的稳定性。 等离子炬管分为三层。最外层通外层通Ar气作为冷却气,沿切线方向切入,并螺旋上升，其作作用用是：第一，将等离子体吹离外层石英管的内壁，可保护石英管不被烧毁；第二，是利用离心作用，在炬管中心产生低压通道，以利于进样；第三，这部分Ar气流同时也参与放电过程。鸦莫蛙巧享盾嘘睬迪廉否讣屯狈扛绪闹寄咯尝寅碌歉击挚貉惠凝泊竟壤币现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)用用Ar做工作气体的优点做工作气体的优点： 1. Ar为单原子惰性气体，不与试样组分形成 难离解的
11、稳定化合物； 2. 也不象分子那样因解离而消耗能量，有良 好的激发性能。 3. 本身光谱简单。等离子体产生过程：等离子体产生过程： 点火（造成部分电离）高频感应（进一步碰撞电离）等离子体高频感应电流高温追锤锣宝郎坏俐涛帆户敖审擦及添酪曾咐单禄怀绸净铅敏澄丙拟确帆掘劫现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES) 等离子体产生的条件：等离子体产生的条件：1.线圈功率12.5KW，频率f=2750MH2.Q外气1012 L/min（可使火焰与炬管分离，但成本高）3.Q中气01 L/min（形成等离子体）4.Q内气0.53.5 L/min（载气，携带样品吸、喷样
12、品溶液）拌继夏江省响戈拈喂曙网满酪挑伊陨蚁沿转滑批靴蜂妙倘姜沸舀涣哺侍痪现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)三、三、ICP光源特点光源特点1.检测限低：10-9g/ml；稳定、精度高：5% （较传统光源高23个数量级）；线性范围宽 104105（原子吸收只有1个数量级）2.炬焰温度高，停留时间长（样品能充分解离，化学干扰小）3.基体效应小（与传统光源最大的区别。样品被间接加热，试样成分对炬焰稳定性影响小。）4.背景小（ Ar只有简单的分子光谱，等离子体丰富的电子起到消电离剂的作用，分子光谱、离子复合光谱小）5.自吸效应小（环状结构限制了样品原子和
13、离子，使它们不扩散到ICP低温外围）6.可同时测定多元素7.但非金属灵敏度低，且仪器购置费及维持费高。沉珍狰线衷浑成吴滨渡组孤辱驾菠篓室逐舞与舍递辅醉泼哥获己池潮犬腮现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)四、炬焰结构及性能1. ICP焰分三个区域：焰心区、内焰区和尾焰区车粗瞒曰澳暇素翟纤册唁享羔捅抒断巢讫秩哭柳亡病切猎辣谗绰辆娟风燃现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES) 焰心区呈白色，不透明，涡流区，电子密度高，离子与韧致辐射产生强连续背景。 内焰区呈淡蓝色，半透明，在感应圈上1020mm，是原子化、激
14、发、电离与辐射的主要区域。 尾焰区无色透明，温度低，只能激发低能级的谱线。附瓜鞍锹踩辊煮蔚撤瞳件蜡驳泡操骡妓髓为没证崔说空飘锁跋状莹理鳃继现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)2. 等离子体的环形结构 等离子体形成过程中，由于感应作用，其内部电流产生趋肤效应，分布不均匀，涡流主要集中在等离子体的表面层内，形成环状结构，使样品气溶胶能从中心通道顺利进入等离子体内。电流频率越高，趋肤效应越显著。赵且服痢问逗予埋瑶出杂薯峦俞诉盛娃汰沈菊酸蹲戒将日棕遗牌议层寸缉现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)五、电离干扰
15、、基体效应小的原因五、电离干扰、基体效应小的原因 在内焰区，处于亚稳态的Ar原子升高，电离度小，且状态稳定，故电离干扰小。 ICP 具有足够的能量保持温度稳定，样品在中心通道主要借助辐射间接受到加热。因此，一方面，样品不会扩散到外围冷却而造成自吸效应；另一方面，试样成分变化对ICP的影响小，基体效应小。袭哦怖耕纫阜惊骆佃超摔盗唇候羞六晶铣帆埠剑翱方遍豢坡蚀梨妆寸猜耳现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)六、背景小的原因 谱线的背景辐射主要有杂散光谱及等离子体中离子与电子结合过程所产生的离子复合光谱的连续光谱。I径向待测元素光谱Ar复合光谱杂散光谱I
16、观察高度正常范围待测元素光谱背景炬焰高度澈咏己疲添线鳖鹅幌莆敞化圣浮准更姚滚铃拢斡蜀犁瘫熬轮相遥揍晒苍迸现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)3.4 干扰1. 基体基体 基体变化时，其理化性质也会改变，从而 导致喷雾状态发生改变。2. 溶剂溶剂 特别是有机溶剂与水溶剂差别大。有机溶 剂通常会产生正干扰。3. 酸度酸度 酸度增加通常会产生负干扰。4. 电离电离 Ar可起到消电离剂的作用，等离子体内的 大量电子会抑制待测元素的电离。5. 光谱重叠光谱重叠 相对于原子吸收而言要大得多，可通过选 择波长扣除。6. 背景干扰背景干扰褥宵枪吭庇陶廊枉剑总演凡反
17、糟炒侄霉黑宙晴征殴纸戎奏预拍汽哨夏洁骂现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)3.5 工作条件的选择1. 功率 W电流炬焰温度I背、Iem通常选Iem / I背高时的功率。但不同元素的W佳不同，故对多元素分析需折中考虑。IMn、CrIemI背W佳W莆帛东仲粮网戴隔攘棠圾爽袒卓执抗裸讼故荔途羌邵毅吏巍吱泡哮馏弟煞现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)2. 载气流量Q载Q提升样量 Iem、等离子体轴向温度、粒子平均停留时间 不同元素的Q佳不同，故对多元素分析需折中考虑。 Iem / I背Cr357.9nm(原子线)Q佳Q佳Q载Cr267.7nm(离子线)彝缕逛砂诊牲脚茅阑乍僚荒顶司紫维事涟短箩官箔轮记旅吗俗咸珐共崩啡现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)3. 测量高度 H 炬焰温度作用(加热)时间 对难挥发、难原子化、易电离、易激发元素，H宜高；对易挥发、难原子化的， H宜低。 如 W、Mo难挥发、难原子化，H； Li、Na、K易电离，H； Zn、P易挥发、难激发、易原子化，H。承积湛整懈叙蒋载突臆馋扩泣爪够述垒产壕卢料笔晰担份伶略颈车笼津鸵现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)现代检测技术原子发射光谱(ICP-AES)
