三原子发射光谱法.学习教案

《三原子发射光谱法.学习教案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三原子发射光谱法.学习教案（57页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、三原子三原子(yunz)发射光谱法发射光谱法.第一页，共57页。原子原子(yunz)发射光谱分析的优缺点发射光谱分析的优缺点优点：优点：1、具有多元素同时分析、具有多元素同时分析(fnx)能力能力2、既可进行定性、也可进行定量分析、既可进行定性、也可进行定量分析(fnx)3、具有较高的灵敏度和选择性（、具有较高的灵敏度和选择性（ng/ml pg/ml）4、仪器较简单（与、仪器较简单（与X射线荧光、射线荧光、ICP质谱法相比）质谱法相比）缺点：缺点：不适于部分非金属元素如卤素、惰性气体元素等的不适于部分非金属元素如卤素、惰性气体元素等的分析分析(fnx)；只能测元素浓度，不能测元素存在形；只能测

2、元素浓度，不能测元素存在形态，基体效应大，需用参比试样，仪器贵，难以普态，基体效应大，需用参比试样，仪器贵，难以普及。及。 应用范围：应用范围： 目前原子发射光谱法广泛应用于冶金目前原子发射光谱法广泛应用于冶金(yjn)(yjn)、地质、环境、临床等样品中痕量元素的分析、地质、环境、临床等样品中痕量元素的分析第1页/共56页第二页，共57页。 火焰火焰(huyn)分光光度计分光光度计第2页/共56页第三页，共57页。第3页/共56页第四页，共57页。第4页/共56页第五页，共57页。ICP-AES对周期表中元素的检测能力对周期表中元素的检测能力（阴影面积表示使用的谱线数目；背景深浅表示检测限大

3、小）（阴影面积表示使用的谱线数目；背景深浅表示检测限大小）第5页/共56页第六页，共57页。一一 原子发射光谱原子发射光谱(f sh (f sh un p)un p)的产生的产生二二 原子发射光谱原子发射光谱(f sh (f sh un p)un p)线线 三三 谱线强度谱线强度四四 谱线的自吸和自蚀谱线的自吸和自蚀第6页/共56页第七页，共57页。在通常情况下，原子处于稳定状态，电子(dinz)在能量最低的轨道能级上运动，这种状态称之为基态。当受到外界能量（光能、热能或电能）激发时，原子中的最外层电子(dinz)就被激发而从基态跃迁到较高能级，即激发态，处于激发态的原子或离子是很不稳定的，在

4、极短的时间内，就要从激发态返回到基态或较低能级的激发态。此时，电子(dinz)以电磁辐射的形式将多余的能量释放出来。由于每一种元素都有其特有的电子(dinz)构型，即特定的能级层次，所以各元素的原子只能发射出它特有的那些波长的光，经分光系统得到各元素发射的互不相同的光谱，即各种元素的特征光谱（线状光谱）；第7页/共56页第八页，共57页。第8页/共56页第九页，共57页。热能(rnng)、电能基态基态(j ti)元素元素M激发态激发态M*特征辐射E第9页/共56页第十页，共57页。第10页/共56页第十一页，共57页。第11页/共56页第十二页，共57页。kTEijieNhAggI0ij0ii

5、j在热力学平衡时，单位体积的基态原子数N0与激发态原子数Nq的之间的分布遵守玻耳兹曼分布定律：原子由某一激发态q向基态或较低能级(nngj)p跃迁，所发射的谱线强度与激发态原子数Nq成正比。谱线强度： kTEeNggNq00iqqpqqpqphNAI第12页/共56页第十三页，共57页。1.1.谱线强度与激发能量的关系：谱线强度与激发能量的关系： 激发电位越小，谱线强度越强。激发电位越小，谱线强度越强。2.2.谱线强度与气体温度的关系：较复杂谱线强度与气体温度的关系：较复杂既影响原子的激发过程既影响原子的激发过程(guchng)(guchng)，又影响原子的电离过程，又影响原子的电离过程(gu

6、chng)(guchng)在一定范围内，激发温度升高谱线强度增大，但超过某一温度，温度越高，原子发生电离的数目越多，原子谱线强度降低，离子线谱线强度升高。在一定范围内，激发温度升高谱线强度增大，但超过某一温度，温度越高，原子发生电离的数目越多，原子谱线强度降低，离子线谱线强度升高。每一条谱线都有一个最合适的温度，在这个温度下谱线每一条谱线都有一个最合适的温度，在这个温度下谱线 强度最大。强度最大。激发温度与所使用的光源和工作条件有关激发温度与所使用的光源和工作条件有关kTEijieNhAggI0ij0iij第13页/共56页第十四页，共57页。3.3.谱线强度与试样中元素含量的关系：谱线强度与

7、试样中元素含量的关系：谱线强度与基态原子数谱线强度与基态原子数N0N0成正比，在一定条件下，基态原子数与试样中该元素浓度成正比，在一定条件下，基态原子数与试样中该元素浓度(nngd)(nngd)成正比。成正比。在一定的实验条件下，谱线强度与被测元素浓度在一定的实验条件下，谱线强度与被测元素浓度(nngd)(nngd)成正比。在浓度成正比。在浓度(nngd)(nngd)较大时，将发生自吸现象，上式修正为较大时，将发生自吸现象，上式修正为kTEijieNhAggI0ij0iijNoImageI = a cacbIcaIblglglg第14页/共56页第十五页，共57页。第15页/共56页第十六页，

8、共57页。一一 摄谱仪与光电直读光摄谱仪与光电直读光谱仪谱仪二二 火焰火焰(huyn)(huyn)光度计光度计第16页/共56页第十七页，共57页。第17页/共56页第十八页，共57页。 阴极产生的电子不断轰击阳极，使阴极产生的电子不断轰击阳极，使阳极表面形成炽热的阳极斑，阳极阳极表面形成炽热的阳极斑，阳极头温度高达头温度高达4000-7000K，有利于试，有利于试样的蒸发、解离样的蒸发、解离气态原子、离子与其它气态原子、离子与其它(qt)粒子碰粒子碰撞激发，产生原子、离子的发射光撞激发，产生原子、离子的发射光谱谱阳阳阴阴第18页/共56页第十九页，共57页。第19页/共56页第二十页，共57

9、页。Atomic emission from spark orarcAtomic emission from spark orarc第20页/共56页第二十一页，共57页。交流电弧（低压交流电弧（低压(dy)交流电）具有与直流电弧相似的放电性质交流电）具有与直流电弧相似的放电性质第21页/共56页第二十二页，共57页。使用高压交流电，通过间隙放电，产生(chnshng)电火花。由于高压火花放电时间极短，故在这一瞬间内通过分析间隙的电流密度很大，因此弧焰瞬间温度很高，可达10000K以上，故激发能量大，可激发电离电位高的元素。 第22页/共56页第二十三页，共57页。第23页/共56页第二十四页

10、，共57页。ICPICP原理原理 当高频发生器接当高频发生器接通电源后，高频电流通电源后，高频电流I I通过感应线圈产生通过感应线圈产生交变磁场交变磁场( (绿色绿色) )。 开始时，管开始时，管内为内为ArAr气，不导电，气，不导电，需要用高压电火花触需要用高压电火花触发，使气体电离后，发，使气体电离后，在高频交流电场的作在高频交流电场的作用下，带电粒子高速用下，带电粒子高速运动，碰撞，形成运动，碰撞，形成“雪崩雪崩”式放电，产式放电，产生等离子体气流。在生等离子体气流。在垂直于磁场方向将产垂直于磁场方向将产生感应电流（涡电流，生感应电流（涡电流，粉色），其电阻粉色），其电阻(dinz)(d

11、inz)很小，电流很小，电流很大很大( (数百安数百安) )，产生，产生高温。又将气体加热、高温。又将气体加热、电离，在管口形成稳电离，在管口形成稳定的等离子体焰炬。定的等离子体焰炬。第24页/共56页第二十五页，共57页。第25页/共56页第二十六页，共57页。光光 源源蒸发温度蒸发温度激发温度激发温度/K放电稳放电稳定性定性应用范围应用范围直流电弧直流电弧高高40007000稍差稍差定性分析，矿物、定性分析，矿物、纯物质、难挥发元纯物质、难挥发元素的定量分析素的定量分析交流电弧交流电弧中中40007000较好较好金属合金低含量组金属合金低含量组分的定量分析分的定量分析火花火花低低瞬间瞬间1

12、0000好好金属与合金、难激金属与合金、难激发元素的定量分析发元素的定量分析ICP很高很高60008000 最好最好溶液的定量分析溶液的定量分析第26页/共56页第二十七页，共57页。第27页/共56页第二十八页，共57页。IIlg1lg0TS黑度：感光板受光变黑的程度黑度：感光板受光变黑的程度(chngd)（S），定义为透射率的负对数。），定义为透射率的负对数。I0为感光谱片未感光部分的透射强度，为感光谱片未感光部分的透射强度，I为受光变黑部分透射强度。为受光变黑部分透射强度。第28页/共56页第二十九页，共57页。iHHSlglgiItSlg第29页/共56页第三十页，共57页。摄谱法的缺

13、点摄谱法的缺点(qudin)操作繁琐,检测速度慢第30页/共56页第三十一页，共57页。tkIUij谱线强度直接与测量谱线强度直接与测量(cling)电压成正比。电压成正比。第31页/共56页第三十二页，共57页。第32页/共56页第三十三页，共57页。第33页/共56页第三十四页，共57页。电倍增管）组成，则该仪器称为火焰分光光度计第34页/共56页第三十五页，共57页。一一 光谱定性分析光谱定性分析(dngxngfnx)(dngxngfnx)二二 光谱定量分析光谱定量分析第35页/共56页第三十六页，共57页。第36页/共56页第三十七页，共57页。第37页/共56页第三十八页，共57页。

14、第38页/共56页第三十九页，共57页。第39页/共56页第四十页，共57页。acbIcaIblglglg由于b和a与试样中待测元素的含量和实验条件有关，若直接进行定量分析(dnglingfnx)，则要求a，b为常数，即要求实验条件恒定不变，并无自吸现象。因此，原子发射光谱法可采用内标法来消除实验条件对测定结果的影响。第40页/共56页第四十一页，共57页。2.2.内标法：内标法：（1 1）内标法的基本原理：是在待测元素的谱线中选择一条谱线作为分析线，然后在基体元素（试样中除了待测元素之外的其他共存元素）中或在加入固定量的其他元素的谱线中选一条作为内标线，两条谱线构成定量分析线对。）内标法的基

15、本原理：是在待测元素的谱线中选择一条谱线作为分析线，然后在基体元素（试样中除了待测元素之外的其他共存元素）中或在加入固定量的其他元素的谱线中选一条作为内标线，两条谱线构成定量分析线对。 设待测元素的含量为设待测元素的含量为c1c1，对应分析线强度为，对应分析线强度为I1I1，内标元素的含量为，内标元素的含量为c2c2，对应的内标线强度为，对应的内标线强度为I2I2，则有：，则有：分析线与内标线的绝对分析线与内标线的绝对(judu)(judu)强度的比值称为分析线对的相对强度强度的比值称为分析线对的相对强度R R21222111bbcaIcaIKlglglglgK2122112121cbIIRc

16、cacaIIRbbb第41页/共56页第四十二页，共57页。用摄谱法进行(jnxng)光谱定量分析时，最后测得的是谱线的黑度，而不是谱线的强度，因此，应该讨论谱线黑度与被测元素含量之间的定量关系。假设分析线对中分析线黑度为S1，内标线黑度为S2 ，则有对于同一感光板，由于乳剂特性、曝光时间、显影条件相同则分析线对的黑度差S为（2）基体效应的影响： 基体效应：试样中所有共存元素对待测元素的干扰效应的总和。包括非光谱干扰和光谱干扰两个方面。S1= 1lgI1ti1 S2= 2lgI2ti2 S = S1S2= 1lgI12lgI2 = lgI1/I2 = lgR S = lgR = blgc +

17、lgk Klglglglg21cbIIR第42页/共56页第四十三页，共57页。Klglglglg21cbIIR4 S = blgc + lgK5 lgU/Ur= blgc + lgKkTEijieNhAggI0ij0iijacbIcaIblglglg2 1（定量分析(dnglingfnx)的基本公式）3（内标法的基本(jbn)公式）（摄谱法分析的基本(jbn)公式）I = a c第43页/共56页第四十四页，共57页。第44页/共56页第四十五页，共57页。 cX ， cX +cO ， cX +2cO ， cX +3cO ， cX +4 cO 在相同条件下测定：R0，R1，R2，R3，R4。

18、 以R对浓度cs做图得一直线(zhxin)，图中cX点即待测溶液浓度。 第45页/共56页第四十六页，共57页。一一 生物、食品、环境样品生物、食品、环境样品的分析的分析二二 植物灰分组成植物灰分组成(z (z chn)chn)测定测定三三 土壤常量和微量组分分土壤常量和微量组分分析析第46页/共56页第四十七页，共57页。第47页/共56页第四十八页，共57页。第48页/共56页第四十九页，共57页。第49页/共56页第五十页，共57页。第50页/共56页第五十一页，共57页。第51页/共56页第五十二页，共57页。第52页/共56页第五十三页，共57页。第53页/共56页第五十四页，共57页。第54页/共56页第五十五页，共57页。第55页/共56页第五十六页，共57页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第56页/共56页第五十七页，共57页。