单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,原子发射光谱分析法,第一节,原子发射光谱分析,概,述,第二节,AES的基本原理,第三节,原子发射光谱分析装置,与仪器,第四节,定性、定量分析方法,atomic emission spectrometry,，,AES,2024/11/19,原子发射光谱分析法第一节 原子发射光谱分析概述atom,1,第一节 原子发射光谱分析概述,原子发射光谱分析法,：,atomic emission spectroscopy,（spectrometry）,，,AES,根据待测物质的,气态原子或离子,受激发后所发射的特征光谱的,波长及其强度,来测定物质中元素组成（,定性,）和含量（,定量,）的分析方法。,在光学分析法中，该法发展和应用最早,一、概述,2024/11/19,第一节 原子发射光谱分析概述原子发射光谱分析法：在光,2,分析步骤：,激发光源 被测物 产生辐射 光谱 检测器,二、发射光谱分析的基本过程,激发,蒸发,解离,激发,分光,定性,I,定量,特征辐射,基态,M,激发态,M*,热能、电能、光能,E,2024/11/19,分析步骤：二、发射光谱分析的基本过程 激发蒸发,解离,3,三、AES的特点,(1)可多元素同时检测,各元素同时发射各自的特征光谱；,(,2)分析速度快,试样不需处理，同时对几十种元素进行分析,(3)选择性高,各元素具有不同的特征光谱；,(4)检出限较低,100.1,g,g,-1,(一般光源)；,n,g,g,-1,(ICP）,(5)准确度较高,5%10%(一般光源）；1%(ICP)；,缺点：,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。,2024/11/19,三、AES的特点(1)可多元素同时检测 各元素同时发射各,4,第二节 AES的基本原理,在正常状态下，元素处于,基态,，元素在受到光、电或热激发时，由基态跃迁到,激发态,，返回到基态时，发射出,特征光谱,。,一、原子发射光谱的产生,特征辐射,基态元素,M,激发态,M*,热能、电能、光能,E,2024/11/19,第二节 AES的基本原理 在正常状态下，元素处于基态，元素在,5,基态,E,0,E,激发态,E*,特征辐射,基态元素,M,激发态,M*,热能、电能、光能,E,2024/11/19,基态E0E激发态E*特征辐射基态元素M激发态M*热能、电能,6,激发电位,：,excited potential,激发能，由基态跃迁至激发态所需能量，,eV,电离电位,：,Ionization potential,电离能，原子获得足够能量发生电离所需能量，,eV,共振（发射）线,：,Resonance line,由各激发态回到基态所发射的谱线。,非共振线,：激发态与激发态间跃迁发射的谱线。,第一共振线：主共振线,，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,；,二、,AES,中的常用术语,共振线,主共振线,非共振线,2024/11/19,激发电位：excited potential 激发能，由,7,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,1,、电弧,2,、高压火花,3,、,ICP,atomic emission spectrometry,AES,device and instrument of AES,二、,光谱仪,spectrophotometer,1.棱镜摄谱仪2、光栅摄谱仪3、光电直读光谱仪,2024/11/19,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一,8,原子发射光谱仪通常由,三部分构成,：,光源、分光系统、检测系统；,特征辐射,基态元素,M,激发态,M*,热能、电能、光能,E,2024/11/19,原子发射光谱仪通常由三部分构成：特征辐射基态元素,9,一、光源,作用：为试样的,蒸发、原子化和激发,提供能源；,光源是影响检出限、精密度和准确度的重要因素。,2024/11/19,一、光源作用：为试样的蒸发、原子化和激发提供能源；2023/,10,1.电弧,电弧点燃后，热电子流高速通过分析间隔冲击阳极，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。,2024/11/19,1.电弧 电弧点燃后，热电子流高速通过分析间隔冲,11,（1）直流电弧,2024/11/19,（1）直流电弧2023/10/4,12,谱线的自吸与自蚀,self-absorption and self reversal,自吸,：中心发射的辐射被边缘的同种基态原子吸收，使辐射强度降低的现象。,谱线的自吸不仅影响谱线强度，还影响谱线形状,2024/11/19,谱线的自吸与自蚀 self-absorption and,13,（2）交流电弧,特点,：,电弧温度高，,激发能力强,；,电极温度低，,蒸发能力稍低,电弧,稳定性好,，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,2024/11/19,（2）交流电弧特点：电弧温度高，激发能力强；适用于金属、合金,14,2、高压火花光源 spark,火花特点：,1,）放电稳定，分析,重现性好,；,2,）放电间隙长，,电极温度,（蒸发温度）,低,，,检出限低,(,不适于定性分析），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；,3,）,激发温度高,（瞬间可达,10000 K,）适于难激发元素分析。,2024/11/19,2、高压火花光源 spark火花特点：1）放电稳定，分析重现,15,3、,电感耦合等离子体光源inductive coupled plasma，ICP,等离子体：,plasma,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。,主要部分：,1）.高频发生器,作用是产生高频电流,2）.等离子体炬管,三层同心石英玻璃管,3）.试样雾化器,2024/11/19,3、电感耦合等离子体光源inductive coupled,16,ICP,炬管,由三层同心石英管组成：,外层管：,工作气或冷却气；,中间管：,辅助气；,内管：,载气将试样气溶胶引入,到,ICP,炬中,2024/11/19,ICP炬管2023/10/4,17,ICP,炬形成过程,:,2024/11/19,ICP炬形成过程:2023/10/4,18,ICP-AES 特点,(1)温度高，惰性气氛，原子化条件好，有利于难熔化合物的分解和元素激发，有很高的灵敏度和稳定性；,(2)“趋肤效应”，稳定性高，有效消除自吸现象，线性范围宽（45个数量级）；,(3),Ar,气体产生的背景干扰小；,(4)无电极放电，无电极污染；,缺点,：对非金属测定的灵敏度低，仪器昂贵，操作费用高,2024/11/19,ICP-AES 特点 (1)温度高，惰性气氛，原子化,19,2024/11/19,2023/10/4,20,二、,光谱仪,spectrophotometer,将发射出的辐射分光后观察其光谱的仪器。,按,接受光谱方式,分：看谱镜、摄谱仪、光电直读光谱仪；,按,仪器分光系统,分：棱镜摄谱仪、光栅摄谱仪；,2024/11/19,二、光谱仪 spectrophotometer,21,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,2024/11/19,光谱仪的四个组成部分：2023/10/4,22,（一）棱镜摄谱仪,2024/11/19,（一）棱镜摄谱仪2023/10/4,23,（二）光栅摄谱仪,2024/11/19,（二）光栅摄谱仪2023/10/4,24,1、摄谱仪的光学特性,(1),色散率,dispersive power,单位：,nm/mm,，谱板上每,1mm,内相应的波长数，,值越小，色散率,定义,：把不同波长的光分开的能力。,表示方法：角色散率、线色散率、,倒线色散率,越大，色散效果越好。,2024/11/19,1、摄谱仪的光学特性(1)色散率 dispersive p,25,(2),分辨率,resolving power,定义：把相邻两条谱线分辨开的能力。,Fe 310.0666nm,和,Fe 310.0304nm,两条谱线,2024/11/19,(2)分辨率 resolving power定义：把相邻,26,2、摄谱法的记录系统,分光系统 感光板 感光、显影、定影 得到谱线,映谱仪,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）,谱线黑度，定量分析,2024/11/19,2、摄谱法的记录系统分光系统 感光板,27,（三）光电直读光谱仪：,1,）包括多道固定狭缝式,2024/11/19,（三）光电直读光谱仪：2023/10/4,28,原子发射光谱分析法,一、光谱,定性分析,qualitative spectrometric analysis,二、光谱定量分析,quantitative spectrometric analysis,三、特点与应用,feature and applications,第四节 定性、定量分析方法,atomic emission spectrometry,AES,qualitative and quantitative analysis methods,2024/11/19,原子发射光谱分析法 一、光谱定性分析第四节 定性、定量,29,一、,光谱定性分析,qualitative spectrometric analysis,定性依据：,元素不同电子结构不同光谱不同特征光谱,1.元素的分析线、最后线、灵敏线,分析线,：,选择作为检验的特征谱线；,最后线,：,浓度逐渐减小，谱线强度减小，最后消失的谱线；,灵敏线,：,最易激发的能级产生的谱线，最后线也是最灵敏线,第一共振线,：由第一激发态回到基态所产生的谱线；通常也是最灵敏线、最后线；,2024/11/19,一、光谱定性分析 qualitative spect,30,2.定性方法,（1）标准试样光谱比较法,将要检出元素的纯物质与试样,并列摄谱于同一感光板上,。,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。,样品（指定元素）,纯物质（指定元素）,在相同条件下,2024/11/19,2.定性方法（1）标准试样光谱比较法将要检出元素的纯,31,（,2,）,标准光谱比较法,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68种元素的逐条谱线并放大20倍的图片，,铁谱起到标尺的作用。,2024/11/19,（2）标准光谱比较法铁光谱比较法标准光谱图是在相同条件下，,32,样品,纯铁样,在相同条件下,定性分析时,样品光谱,铁光谱,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。,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。,2024/11/19,样品在相同条件下定性分析时样品光谱比较时首先须将谱片上的铁谱,33,二、,光谱定量分析,quantitative spectrometric analysis,（一）光谱半定量分析,测量试样中元素的,大致浓度范围,；,应用,：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。,2024/11/19,二、光谱定量分析 quantitative spect,34,谱线波长及其特征,0.001,283.31nm,清晰，,261.42nm,和,280.20nm,谱线很弱,0.003,283.31nm,和,261.42nm,谱线增强，,280.20nm,谱线清晰,0.01,上述各线均增强，,266.32nm,和,287.33nm,谱线很弱,0.03,上述各线均增强，,266.32nm,和,287.33nm,谱线清晰,0.1,上述各线