文档介绍：第十一章 原子光谱分析法
原子发射光谱分析的基本原理
原子发射光谱仪器类型与结构
原子发射光谱分析的应用
第一节 原子发射光谱分析法
Atomic spectrometry
Atomic emission spectrometry,AES
2017/11/11
概述: AES、AAS、AFS
原子发射光谱分析法(AES):元素在受到热或电激发时,由基态跃迁到激发态,返回到基态时,发射出特征光谱,依据特征光谱进行定性、定量的分析方法。
1859年,基尔霍夫、本生研制第一台用于光谱分析的分光镜,实现了光谱检验;
1930年以后,建立了光谱定量分析方法;
60年代,AAS出现,作用下降。
70年代,新光源(ICP)、作用又加强。
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原子发射光谱分析法的特点:
(1) 可多元素同时检测: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定量分析。
(3) 选择性高各元素具有不同的特征光谱;
(4) 检出限较低:10~gg-1(一般); ngg-1(ICP)。
(5) 准确度较高:5%~10% (一般光源);<1% (ICP) 。
(6) ICP-AES性能优越线性范围4~6数量级,可测高、中、低不同含量试样。
缺点:非金属元素不能检测或灵敏度低。
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原子发射光谱分析的基本原理
基态元素在受到热(火焰)或电(电火花)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(线状光谱)。
特征辐射
基态元素M
激发态M*
热能、电能
E
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原子的共振线与离子的电离线
原子由第一激发态到基态的跃迁。
第一共振线,最易发生,能量最小。
离子由第一激发态到基态的跃迁(离子发射的谱线)。
电离线,与电离能大小无关,离子的特征共振线。
原子谱线表:I 表示原子发射的谱线。
II 表示一次电离离子发射的谱线。
III表示二次电离离子发射的谱线。
Mg:I nm ;II nm。
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Na 能级图
由各种高能级跃迁到同一低能级时发射的一系列光谱线。
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K 元素的能级图
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Mg 元素的能级图
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选择元素特征光谱中的较强谱线(第一共振线)作为分析线,谱线的强度与激发态原子数成正比。
谱线的强度与样品中对应元素量的关系?
光谱线的强度与下列因素有关:
(1) 高能级(Em)与低能级(Ek)间的跃迁能量差。
(2) 高能级(Em)上的原子总数nm。
(3) 位时间内在 Em 和 Ek 间可能发生的跃迁原子的数目,用跃迁几率 A 表示。
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数学关系:
发射谱线的强度I 可表达为:
I ∝(Em–Ek) · A · nm
在热力学平衡时,各种能级上原子数的分布遵守玻耳兹曼分布定律,即能级Em和Ek上的原子数分别为nm和nk时,则:
g:统计权重; E:能级能量;k:玻耳兹曼常数;T:激发温度。
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