《2.原子发射光谱分析基本原理资料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2.原子发射光谱分析基本原理资料（82页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、原子发射光谱分析法原子发射光谱分析法第一节第一节第一节第一节 原子发射光谱分析概原子发射光谱分析概原子发射光谱分析概原子发射光谱分析概述述述述第二节第二节第二节第二节 AESAES的基本原理的基本原理的基本原理的基本原理第三节第三节第三节第三节 原子发射光谱分析装置原子发射光谱分析装置原子发射光谱分析装置原子发射光谱分析装置与仪器与仪器与仪器与仪器第四节第四节第四节第四节 定性、定量分析方法定性、定量分析方法定性、定量分析方法定性、定量分析方法atomicemissionspectrometry，AES2024/9/192024/9/19发展简史：发展简史：1860年，基尔霍夫年，基尔霍夫(K
2、irchhoffGR)、本生本生(BunsenRW)研制研制第一台用于光谱分析的分光镜，实现了光谱检验，建立了定性第一台用于光谱分析的分光镜，实现了光谱检验，建立了定性分析的基础；分析的基础；1930年以后，罗马金和赛伯提出定量的经验公式，建立了光谱年以后，罗马金和赛伯提出定量的经验公式，建立了光谱定量分析方法；定量分析方法；原子光谱原子光谱原子结构原子结构原子结构理论原子结构理论新元素新元素2024/9/19分析步骤：分析步骤：激发光源激发光源被测物被测物产生辐射产生辐射光谱光谱检测器检测器二、二、发射光谱分析的基本过程发射光谱分析的基本过程激激发发蒸发蒸发,解解离离,激发激发分分光光定性定
3、性I定量定量特征辐射基态基态M激发态激发态M*热能、电能、光能E2024/9/19(1)可多元素同时检测可多元素同时检测各元素同时发射各自的特征光谱；各元素同时发射各自的特征光谱；(2)分析速度快分析速度快试样不需处理，同时对几十种元素进行定试样不需处理，同时对几十种元素进行定量分析量分析(光电直读仪光电直读仪)；(3)选择性高选择性高各元素具有不同的特征光谱；各元素具有不同的特征光谱；(4)检出限较低检出限较低100.1 g g-1(一般光源一般光源)；ng g-1(ICP）(5)准确度较高准确度较高5%10%(一般光源）；一般光源）；1%(ICP)；(6)ICP-AES性能优越性能优越线性
4、范围线性范围46数量级数量级，可测高、中可测高、中低不同含量试样；低不同含量试样；缺点：缺点：只能用于元素分析，不能确定其存在的状态结构；只能用于元素分析，不能确定其存在的状态结构；非金属元素不能检测或灵敏度低。非金属元素不能检测或灵敏度低。如惰性气体、卤如惰性气体、卤素等元素几乎无法分析素等元素几乎无法分析;仪器设备比较复杂、昂贵。仪器设备比较复杂、昂贵。三、原子发射光谱分析法的特点三、原子发射光谱分析法的特点2024/9/19四四、分类分类1.摄谱分析法摄谱分析法：试样试样电光源电光源高能态高能态低能态低能态把光分开把光分开2.光电直读法光电直读法：电光源激发，不需经过暗室处理电光源激发，
5、不需经过暗室处理3.火焰光度法火焰光度法：火焰为激发光源（碱金属及个别碱土金属）火焰为激发光源（碱金属及个别碱土金属）分光系统分光系统导入导入感光板感光板映谱仪（定性分析）映谱仪（定性分析）测微光度计（定量分析）测微光度计（定量分析）2024/9/19第二节第二节AES的基本原理的基本原理 在在正正常常状状态态下下，元元素素处处于于基基态态，元元素素在在受受到到光光、电电或或热热激激发发时时，由由基基态态跃跃迁迁到到激激发发态态，返返回回到到基基态态时时，发发射射出出特特征征光谱光谱。一、原子发射光谱的产生一、原子发射光谱的产生一、原子发射光谱的产生一、原子发射光谱的产生特征辐射基态元素基态元
6、素M激发态激发态M*热能、电能、光能E2024/9/192024/9/19基态E0E激发态E*特征辐射基态元素基态元素M激发态激发态M*热能、电能、光能E2024/9/19激发电位激发电位：excitedpotential激发能，由基态跃迁至激发态所激发能，由基态跃迁至激发态所需能量，需能量，eV电离电位电离电位：Ionizationpotential电离能，电离能，原子获得足够能量发原子获得足够能量发生电离所需能量，生电离所需能量，eV共振（发射）线共振（发射）线：Resonanceline由各激发态回到基态所发射由各激发态回到基态所发射的谱线。的谱线。非共振线非共振线：激发态与激发态间跃迁
7、发射的谱线。激发态与激发态间跃迁发射的谱线。第一共振线：主共振线第一共振线：主共振线，原子由第一激发态跃迁到基态产生的，原子由第一激发态跃迁到基态产生的谱线。最易发生，强度较大谱线。最易发生，强度较大； 二、二、AES中的常用术语中的常用术语共振线共振线主共振线主共振线非共振线非共振线2024/9/19原子线：原子线：由由原子原子外层电子受激发产生，以罗马字外层电子受激发产生，以罗马字母母表示表示离子线：离子线：由由离子离子外层电子受激发产生，外层电子受激发产生，一级电离线一级电离线 ，二级电离线，二级电离线 例：例： Ca（）422.67nm Ca（）396.9nm Ca（）376.2nm离
8、子线和原子线都是元素的特征光谱离子线和原子线都是元素的特征光谱称原子光谱称原子光谱2024/9/19原子发射光谱分析法第三节 原子发射光谱分析装置与仪器一、光源一、光源1 1 1 1、电弧、电弧、电弧、电弧2 2 2 2、高压火花、高压火花、高压火花、高压火花3 3 3 3、ICPICPICPICPatomicemissionspectrometry,AESdeviceandinstrumentofAES二、光谱仪光谱仪 spectrophotometerspectrophotometer1. 棱镜摄谱仪2、光栅摄谱仪3、光电直读光谱仪2024/9/19 原子发射光谱仪通常由三部分构成： 光源
9、、分光系统、检测系统；特征辐射基态元素基态元素M激发态激发态M*热能、电能、光能E2024/9/19一激发光源的作用一激发光源的作用1、激发光源对试样有两个方面的作用激发光源对试样有两个方面的作用:蒸发蒸发首先，把试样中的被测组份蒸发成气态原子。首先，把试样中的被测组份蒸发成气态原子。激发激发试样被蒸发后，气态原子被激发，使之产生特征试样被蒸发后，气态原子被激发，使之产生特征光谱。光谱。光源通常是决定测定灵敏度、准确度的重要因素光源通常是决定测定灵敏度、准确度的重要因素2024/9/192024/9/191.电弧电弧 电弧点燃后，热电子流高速通过分析电弧点燃后，热电子流高速通过分析间隔冲击阳极
10、，产生高热（形成阳极斑），间隔冲击阳极，产生高热（形成阳极斑），试样蒸发并原子化，电子与原子碰撞电离试样蒸发并原子化，电子与原子碰撞电离出正离子冲向阴极。电子、原子、离子间出正离子冲向阴极。电子、原子、离子间的相互碰撞，使原子跃迁到激发态。的相互碰撞，使原子跃迁到激发态。2024/9/19 （1）直流电弧2024/9/19谱线的自吸与自蚀 self-absorption and self reversal 自自吸吸：中中心心发发射射的的辐辐射射被被边边缘缘的的同同种种基基态态原原子子吸吸收收，使辐射强度降低的现象。使辐射强度降低的现象。 谱线的自吸不仅影响谱线强度，还影响谱线谱线的自吸不仅影响
11、谱线强度，还影响谱线形状形状2024/9/19C小，原子密度低，谱线小，原子密度低，谱线不呈现自吸现象。不呈现自吸现象。C，原子密度原子密度，谱线便谱线便产生自吸现象。产生自吸现象。C大到一定程度，自吸现大到一定程度，自吸现象严重，谱线从中央一分象严重，谱线从中央一分为二，称为谱线自蚀。为二，称为谱线自蚀。2024/9/19（2）交流电弧）交流电弧特点特点：电弧温度高，电弧温度高，激发能力强激发能力强；电极温度低，电极温度低，蒸发能力稍低蒸发能力稍低电弧电弧稳定性好稳定性好，使分析重现性好，适用于定量分析。，使分析重现性好，适用于定量分析。适用于金属、合金中低含量元素的定量分析适用于金属、合金
12、中低含量元素的定量分析2024/9/192、高压火花光源 spark火花特点：火花特点：1）放电稳定，分析）放电稳定，分析重现性好重现性好；2）放电间隙长，）放电间隙长，电极温度电极温度（蒸发温度）（蒸发温度）低低，检出限低检出限低(不不适于定性分析），多适于分析易熔金属、合金样品及高适于定性分析），多适于分析易熔金属、合金样品及高含量元素（因为灵敏度差）分析；含量元素（因为灵敏度差）分析；3）激发温度高激发温度高（瞬间可达（瞬间可达10000 K）适于难激发元素分）适于难激发元素分析。析。2024/9/193、电感耦合等离子体光源inductive coupled plasma，ICP等离子
13、体：等离子体：plasma有一定电离度的气体，由于正、有一定电离度的气体，由于正、负电荷的粒子基本相等，整体上呈电中性。负电荷的粒子基本相等，整体上呈电中性。 原子发射光谱在原子发射光谱在50年代发展缓慢；年代发展缓慢；1960年，工程热物理学家年，工程热物理学家Reed，设计了环形放电感耦设计了环形放电感耦合等离子体炬，指出可用于原子发射光谱分析中的激发光源合等离子体炬，指出可用于原子发射光谱分析中的激发光源光谱学家法塞尔和格伦菲尔德用于发射光谱分析，建立光谱学家法塞尔和格伦菲尔德用于发射光谱分析，建立了了电感耦合等离子体光谱仪电感耦合等离子体光谱仪(ICP-AES);70年代获年代获ICP
14、-AES应用广泛。应用广泛。2024/9/19主要部分： 1）. 高频发生器高频发生器 作用是产生高频电流作用是产生高频电流 2）. 等离子体炬管等离子体炬管 三层同心石英玻璃管 3）. 试样雾化器试样雾化器2024/9/19ICP炬管炬管由三层同心石英管组成：由三层同心石英管组成：外层管：外层管：工作气或冷却气；工作气或冷却气；中间管：中间管：辅助气；辅助气；内管：内管：载气将试样气溶胶引入载气将试样气溶胶引入 到到ICP炬中炬中2024/9/19工作原理：石英管外绕工作原理：石英管外绕高频感应线圈高频感应线圈, 用高频火花引燃，用高频火花引燃，Ar气被电离，相互气被电离，相互碰撞，更多的工
15、作气体电离，形成碰撞，更多的工作气体电离，形成等等离子体离子体，当这些带电离子达到足够的，当这些带电离子达到足够的导电率时，会产生强大的感应电流，导电率时，会产生强大的感应电流，瞬间将气体加热到瞬间将气体加热到10000K高温。试液高温。试液被雾化后由载气带入等离子体内，试被雾化后由载气带入等离子体内，试液被液被蒸发、解离、电离和激发蒸发、解离、电离和激发，产生，产生原子发射光谱。原子发射光谱。2024/9/19ICP炬形成过程:2024/9/19趋肤效应skin effect 高频电流密度在导体截面分布不均匀。表面处密度大，温度高；轴心电流密度小，温度低。中心通道进样对等离子的稳定性影响小，
16、有效消除自吸现象，线性范围宽ICP焰炬外型像火焰，但不是化学燃烧火焰，气体放电；焰炬外型像火焰，但不是化学燃烧火焰，气体放电；2024/9/19ICP-AES 特点 (1)温度高，惰性气氛，原子化条件好，有利于难熔化合物温度高，惰性气氛，原子化条件好，有利于难熔化合物的分解和元素激发，有的分解和元素激发，有很高的灵敏度和稳定性很高的灵敏度和稳定性；(2)“趋肤效应趋肤效应”，稳定性高，稳定性高，有效消除自吸现象有效消除自吸现象，线性范线性范围宽围宽（45个数量级）；个数量级）；(3)Ar气体产生的气体产生的背景干扰小背景干扰小；(4)无电极放电，无电极放电，无电极污染无电极污染；缺点缺点：对非
17、金属测定的灵敏度低，仪器昂贵，操作费用高：对非金属测定的灵敏度低，仪器昂贵，操作费用高2024/9/192024/9/19激光激光两段激励法、交叉激发法、被两段激励法、交叉激发法、被动式同步火花激发动式同步火花激发特点：特点：（1）耗样少且无破坏，适于）耗样少且无破坏，适于分析成品及珍贵样品分析成品及珍贵样品（2）兼有激光的高蒸发能力）兼有激光的高蒸发能力和火花的高激发能力，灵敏和火花的高激发能力，灵敏度高、检出限低度高、检出限低（3）无须对样品预处理。）无须对样品预处理。2024/9/19二、二、光谱仪 spectrophotometer 将发射出的辐射分光后观察其光谱的仪器。按按接受光谱方
18、式接受光谱方式分：看谱法、摄谱法、光电法；分：看谱法、摄谱法、光电法； 看谱镜、摄谱仪、光电直读光谱仪；看谱镜、摄谱仪、光电直读光谱仪；按按仪器分光系统仪器分光系统分：棱镜摄谱仪、光栅摄谱仪；分：棱镜摄谱仪、光栅摄谱仪；2024/9/19光谱仪的四个组成部分：光谱仪的四个组成部分： 照明系统、准光系统、色散系统、记录系统照明系统、准光系统、色散系统、记录系统2024/9/19将试样中待测元素的激发态原子或离子将试样中待测元素的激发态原子或离子所发射的特征光色散分开（分光或色散）所发射的特征光色散分开（分光或色散）,按波长顺序排列为光谱。按波长顺序排列为光谱。常用的分光元件为常用的分光元件为棱镜
19、棱镜和和光栅光栅两类两类光学系统2024/9/19（一） 棱镜摄谱仪2024/9/19（一）棱镜（一）棱镜不同波长的光在同一介质中具有不同不同波长的光在同一介质中具有不同的的折射率折射率n1、棱镜的色散原理由科希经验公棱镜的色散原理由科希经验公式表示式表示 波长越长，折射率越小波长越长，折射率越小，不同波长的复合光通，不同波长的复合光通过棱镜时，不同波长的光就会因折射率不同而分开过棱镜时，不同波长的光就会因折射率不同而分开 棱镜可用玻璃、石英、岩盐等材料制成棱镜可用玻璃、石英、岩盐等材料制成2024/9/191、摄谱仪的光学特性、摄谱仪的光学特性(1)色散率色散率dispersivepower
20、单位：单位：nm/mm，谱板上每，谱板上每1mm内相应的波长数，内相应的波长数，值越小，色散率值越小，色散率定义定义：把不同波长的光分开的能力。：把不同波长的光分开的能力。表示方法：角色散率、线色散率、表示方法：角色散率、线色散率、倒线色散率倒线色散率越大，色散效果越好。越大，色散效果越好。2024/9/19(2)分辨率分辨率resolvingpower定义：把相邻两条谱线分辨开的能力。定义：把相邻两条谱线分辨开的能力。Fe310.0666nm和和Fe310.0304nm两条谱线两条谱线 2024/9/192024/9/19（二）光栅摄谱仪2024/9/19棱镜是利用光的折射原理进行分光的。棱
21、镜是利用光的折射原理进行分光的。色散色散率不均匀，它随波长的增加而降低，色散率率不均匀，它随波长的增加而降低，色散率与分辨率一般不如光栅与分辨率一般不如光栅（二）光栅（二）光栅利用光在光栅上产生利用光在光栅上产生衍射和干涉衍射和干涉来分光来分光在光学玻璃或金属高抛光表面上，准确地刻在光学玻璃或金属高抛光表面上，准确地刻制出许多等宽、等距、平行线条（刻痕，可制出许多等宽、等距、平行线条（刻痕，可近似一系列近似一系列等宽、等距等宽、等距的透光狭缝）的透光狭缝）常用的光栅为平面反射光栅，常用的光栅刻常用的光栅为平面反射光栅，常用的光栅刻痕密度为痕密度为12001200条条/ /mmmm，180018
22、00条条/ /mmmm或或24002400条条/ /mmmm2024/9/19光栅的色散原理光栅的分光作用是光在光栅的分光作用是光在刻痕小反射面上的刻痕小反射面上的衍射和干衍射和干涉作用形成的。涉作用形成的。 一束均匀的平行光射到平一束均匀的平行光射到平面光栅上面光栅上, 光波在光栅每条光波在光栅每条刻痕的小反射面上产生衍射刻痕的小反射面上产生衍射光光, 各条刻痕同一波长的衍各条刻痕同一波长的衍射光方向一致，它们经物镜射光方向一致，它们经物镜聚合，在焦平面上发生干涉。聚合，在焦平面上发生干涉。衍射光相互干衍射光相互干涉涉的结果的结果, 使使光程差与衍射光波长成整数光程差与衍射光波长成整数倍的光
23、波互相加强倍的光波互相加强, 得到亮得到亮条纹。条纹。2024/9/19检测系统将原子的发射光谱记录或检测下来将原子的发射光谱记录或检测下来常用的检测方法有常用的检测方法有：目视法，摄谱法和光电法：目视法，摄谱法和光电法三种三种（一）目视法（一）目视法用眼睛来观察谱线强度的方法称为看谱法，这种方用眼睛来观察谱线强度的方法称为看谱法，这种方法仅适用于可见光波段，常用的仪器叫看谱镜。专法仅适用于可见光波段，常用的仪器叫看谱镜。专用于钢铁及有色金属的半定量分析。用于钢铁及有色金属的半定量分析。2024/9/19（二）摄谱法把经过分光系统分光后得到的光照在感光板上，感光板感把经过分光系统分光后得到的光
24、照在感光板上，感光板感光、显影、定影、得到许多光、显影、定影、得到许多距离不等、黑度不同距离不等、黑度不同的光谱线的光谱线分光系统分光系统感光板感光板感光、显影、感光、显影、定影定影得到谱线得到谱线映谱仪映谱仪谱线的位置及大致强度，定性、半定量分析谱线的位置及大致强度，定性、半定量分析测微光度计（黑度计）测微光度计（黑度计）谱线黑度，定量分析谱线黑度，定量分析2024/9/19（三）光电检测系统利用光电倍增管作光电转换元件，把代表利用光电倍增管作光电转换元件，把代表谱线强度的光信号转化成电信号，把电信号转谱线强度的光信号转化成电信号，把电信号转换为数字显示出来。换为数字显示出来。光电倍增管是目
25、前光谱仪器中应用最多光电倍增管是目前光谱仪器中应用最多准确度较高（相对标准偏差为准确度较高（相对标准偏差为1%1%）；检测速）；检测速 度快，线性响应范围宽度快，线性响应范围宽2024/9/192024/9/192024/9/192024/9/192024/9/19包括多道固定狭缝式包括多道固定狭缝式2024/9/192024/9/192024/9/192024/9/19采用采用CID阵列检测器，阵列检测器，2828mm半导体芯半导体芯片上，片上，26万个感光万个感光点点阵点点阵( 每个相当于每个相当于一个光电倍增管一个光电倍增管)可可同时检测同时检测165800nm波长范围内波长范围内出现的
26、全部谱线；出现的全部谱线；B）中阶梯光栅分光）中阶梯光栅分光系统，仪器结构紧系统，仪器结构紧凑，体积大大缩小；凑，体积大大缩小；兼具多道型和扫描兼具多道型和扫描型特点。型特点。2024/9/192024/9/19原子发射光谱分析法 一、光谱一、光谱定性分析定性分析qualitativespectrometricanalysis二、光谱定量分析二、光谱定量分析quantitativespectrometricanalysis三、特点与应用三、特点与应用featureandapplications 第四节 定性、定量分析方法atomicemissionspectrometry,AESqualita
27、tiveandquantitativeanalysismethods2024/9/19一、光谱定性分析一、光谱定性分析原子发射光谱法是理想的、快速的定性方法，原子发射光谱法是理想的、快速的定性方法，可测可测7070多种元素多种元素1 1、光谱定性分析的原理、光谱定性分析的原理各各种种元元素素的的原原子子结结构构不不同同，在在激激发发光光源源的的作作用下，得到的特征光谱不同。用下，得到的特征光谱不同。在在元元素素光光谱谱定定性性分分析析时时，并并不不要要求求对对元元素素的的每每条条谱谱线线都都进进行行鉴鉴别别，一一般般只只要要在在试试样样光光谱谱找找出出待待测测元元素素的的2-32-3条条元元素
28、素的的灵灵敏敏线线，就就可可以确定试样中存在该元素。以确定试样中存在该元素。 定性依据：定性依据：元素不同元素不同电子结构不同电子结构不同光谱不同光谱不同特征光谱特征光谱2024/9/191. 1. 元素的分析线、最后线、灵敏线元素的分析线、最后线、灵敏线分析线分析线：选择作为检验的特征谱线；：选择作为检验的特征谱线；最最后后线线：浓浓度度逐逐渐渐减减小小，谱谱线线强强度度减减小小，最最后后消消失失的谱线；的谱线；灵灵敏敏线线：最最易易激激发发的的能能级级产产生生的的谱谱线线，最最后后线线也也是是最灵敏线最灵敏线第第一一共共振振线线：由由第第一一激激发发态态回回到到基基态态所所产产生生的的谱谱
29、线线；通常也是最灵敏线、最后线；通常也是最灵敏线、最后线；2024/9/192024/9/192、光谱定性分析的方法按按照照分分析析目目的的和和要要求求不不同同，可可分分为为指指定定元素分析元素分析和和全部组分元素分析全部组分元素分析两种。两种。目目前前确确认认谱谱线线最最常常用用的的方方法法有有标标准准光光谱谱图比较法和标准试样光谱比较法图比较法和标准试样光谱比较法。2024/9/19（1 1）标准试样光谱比较法）标准试样光谱比较法将要检出元素的纯物质与试样将要检出元素的纯物质与试样并列摄谱并列摄谱于同一感光板上于同一感光板上。若两者谱线出现在同一波长位置上，即可说明某一元素的某条谱线存在。
30、若两者谱线出现在同一波长位置上，即可说明某一元素的某条谱线存在。样品（指定元素）样品（指定元素）纯物质（指定元素）纯物质（指定元素）在相同条件下2024/9/19（2）标准光谱比较法标准光谱比较法铁光谱比较法铁光谱比较法最常用的方法，以铁谱作为标准(波长标尺)；标准光谱图是在相同条件下，在铁光谱上方准确地绘出标准光谱图是在相同条件下，在铁光谱上方准确地绘出68种元素的逐条谱线并放种元素的逐条谱线并放大大20倍的图片，倍的图片，铁谱起到标尺的作用。 2024/9/19样品样品纯铁样纯铁样在相同条件下在相同条件下定性分析时定性分析时样品光谱样品光谱铁光谱铁光谱比较时首先须将谱片上的铁谱与标准光谱图
31、上的铁谱对准，然后检查试比较时首先须将谱片上的铁谱与标准光谱图上的铁谱对准，然后检查试样中的元素谱线。样中的元素谱线。若试样中的元素谱线与标准图谱中标明的某一元素谱若试样中的元素谱线与标准图谱中标明的某一元素谱线出现的波长位置相同，即为该元素的谱线。线出现的波长位置相同，即为该元素的谱线。2024/9/19 为什么选铁谱？为什么选铁谱？（1 1）谱线多谱线多：在：在210210660660nmnm范围内有数千条谱线；范围内有数千条谱线；（2 2）谱线间距离）谱线间距离分配均匀分配均匀：容易对比，适用面广；：容易对比，适用面广；（3 3）定位准确定位准确：已准确测量了铁谱每一条谱线的波长。：已准
32、确测量了铁谱每一条谱线的波长。 2024/9/19二、 光谱定量分析 quantitative spectrometric analysis（一）（一） 光谱半定量分析光谱半定量分析测量试样中元素的大致浓度范围； 应应用用：用于钢材、合金等的分类、矿石品位分级等大批量试样的快速测定。 2024/9/19谱线波长及其特征谱线波长及其特征0.001283.31nm清晰，清晰，261.42nm和和280.20nm谱线很弱谱线很弱0.003283.31nm和和261.42nm谱谱线线增增强强，280.20nm谱谱线线清清晰晰0.01上述各线均增强，上述各线均增强，266.32nm和和287.33nm谱
33、线很弱谱线很弱0.03上述各线均增强，上述各线均增强，266.32nm和和287.33nm谱线清晰谱线清晰0.1上述各线均增强，不出现新谱线上述各线均增强，不出现新谱线0.3上述各线均增强，上述各线均增强，239.38nm和和257.73nm谱线很弱谱线很弱1.0上上 述述 各各 线线 均均 增增 强强 ， 240.20nm、 241.17nm、244.38nm和和244.62nm谱线很弱谱线很弱2024/9/19（二）（二）光谱定量分析光谱定量分析1、基本关系式基本关系式 I =a ca：常数，与蒸发、激发过程等有关；：常数，与蒸发、激发过程等有关；考虑存在自吸现象，需要引入自吸常数考虑存在
34、自吸现象，需要引入自吸常数b塞伯塞伯-罗马金公式（经验式）。罗马金公式（经验式）。自吸常数自吸常数b随浓度随浓度c增加而减小，增加而减小，b1；当浓度很小，自吸消失时，当浓度很小，自吸消失时，b=1。l g Il g C2024/9/192 2、 内标法基本关系式内标法基本关系式相对强度法相对强度法:分析线对分析线对: :被测元素被测元素 分析线分析线( (强度强度I I) )， 内标物内标物 内标线内标线( (强度强度I I0 0) ) 相对强度R： 内标法定量的基本关系式内标法定量的基本关系式2024/9/193、摄谱法定量分析、摄谱法定量分析（1 1）感光板与谱线黑度）感光板与谱线黑度黑
35、度黑度S：感光板受光变黑程度：感光板受光变黑程度主要取决于曝光量主要取决于曝光量H：H=It受光强度受光强度I越大，曝光时间越大，曝光时间t越长，则黑度越长，则黑度S越大越大2024/9/19未感光部分的透光强度未感光部分的透光强度受光变黑部分的透光强度受光变黑部分的透光强度谱线的黑度谱线的黑度S与照射在感光板上的曝光量与照射在感光板上的曝光量H有有关，关系复杂。关，关系复杂。ii0I02024/9/19C DA Blg H 乳剂特性曲线乳剂特性曲线S BC为直线部分：为直线部分：S= （lgH-lgHi） 线性部分斜率，称线性部分斜率，称为乳剂的为乳剂的反衬度反衬度lgHi线性部分在横轴线性
36、部分在横轴上的截矩上的截矩,Hi称惰延量称惰延量2024/9/19 ，HiHi是感光板的重要特性是感光板的重要特性对一定乳剂，对一定乳剂， lgHi为常数，用为常数，用i表示表示S= (lgH-lgHi）= lgH-iS= lgIt-i曝光量H=I t2024/9/19分析线分析线S1= 1lgH1i1= 1lgI1t1-i1内标线内标线S2= 2lgH2i2= 2lgI2t2-i2在同一块感光板上在同一块感光板上:1=2=,i1=i2=i黑度差：黑度差：S=S1-S2=lgI1/I2或或S=lgR,S=blgC+lgA摄谱法定量分析公式摄谱法定量分析公式2024/9/194、光电直读光谱分析
37、的定量基本关系式：基本关系式：lgU=blgC+lgA内标法关系式：内标法关系式：2024/9/19 5 5、 定量分析方法定量分析方法a.内标标准曲线法内标标准曲线法S = lgR = blgc + lgA b.标准加入法标准加入法R=Acbb=1时，R=A(cx+ci)R=0时， cx = ci2024/9/19二、二、火焰分光光度计火焰分光光度计2024/9/19仪器装置火焰光度法分析示意图火焰光度法分析示意图1.光源系统光源系统2.光学系统光学系统3.检测系统检测系统光光源源：包包括括喷喷雾雾器器、雾雾化化室室和和喷喷灯灯。试试液液经经喷喷雾雾器器分分散散在在压压缩缩空空气气中中成成为
38、为雾雾，然然后后与与可可燃燃气气体体混混合合，在在喷喷灯灯上上燃燃烧烧，待待测测组组分分被被激发发射谱线。激发发射谱线。光光学学系系统统：包包括括滤滤光光片片、光光栅栅等等，目目的的在在于于分分离离不不需需要要的的谱谱线线，让让被被测测元元素素灵敏线通过。灵敏线通过。2024/9/19常常用用的的灵灵敏敏线线是是：锂锂670.8nm(红红)，钠钠589.3nm(黄黄 )， 钾钾 766.5nm(暗暗 红红 )， 钙钙422.7nm(砖红砖红)。检测系统：光电池检测系统：光电池(或光电管或光电管)和检流计。和检流计。应用：血液中钠、钾含量测定；应用：血液中钠、钾含量测定；土壤、食品、植物等土壤、
39、食品、植物等2024/9/19用于测定食品中的钠含用于测定食品中的钠含量、土壤中的钾含量、矿量、土壤中的钾含量、矿石中的钠钾含量等。石中的钠钾含量等。-可可同时测定钠、钾离子浓同时测定钠、钾离子浓度度。-数据可以通过接口输数据可以通过接口输出到计算机或打印机。出到计算机或打印机。-测量范围：测量范围：钠钠0-199.9gg-1钾钾0-9.99gg-1锂锂0-9.99gg-1-灵敏度：灵敏度：0.1gg-1钠；钠；-重现性：小于重现性：小于0.5C.V.双通道火焰光度计双通道火焰光度计2024/9/19三、AES的特点与应用 feature and applications 1. 1. 特点特点
40、 (1) (1)可可多元素同时检测多元素同时检测 各元素同时发射各自的特征光谱； (2)(2)分析速度快分析速度快 试样不需处理，同时对十几种元素进行定量分析(光电直读仪)； (3)(3)选择性高选择性高 各元素具有不同的特征光谱； (4)(4)检出限较低检出限较低 100.1gg-1(一般光源)；ngg-1(ICP） (5)(5)准确度较高准确度较高 5%10% (一般光源）； 1% (ICP) ； (6)(6)ICP-AESICP-AES性能优越性能优越 线性范围46数量级，可测高、中、低不同含量试样； 缺点缺点：非金属元素不能检测或灵敏度低。2024/9/192、用AES标准加入法测定纯
41、SiO2中的少量Fe，以Fe302.06nm/ZrO282.059 nm为分析线对，分别测定试样及试样加0.1Fe标液后的黑度差分别为0.23和0.42。计算该SiO2 试样中Fe的含量。 （=1，b=1）2024/9/191 1、什么是内标？为什么要采用内标分析、什么是内标？为什么要采用内标分析?2、解释下列名词解释下列名词(1)激发电位和电离电位激发电位和电离电位(2)原子线和离子线原子线和离子线(3)共振线和共振电位共振线和共振电位(4)谱线的自吸谱线的自吸2024/9/192.原子发射光谱分析法的应用 原子发射光谱分析在鉴定金属元素方面（定性分析）具有较大的优越性，不需分离、多元素同时测定、灵敏、快捷，可鉴定周期表中约70多种元素，长期在钢铁工业（炉前快速分析）、地矿等方面发挥重要作用； 在定量分析方面，原子吸收分析有着优越性； 80年代以来，全谱光电直读等离子体发射光谱仪发展迅速，已成为无机化合物分析的重要仪器。2024/9/19
