仪器分析原子发射光谱法.ppt

第七章原子发射光谱法本章要求原子发射光谱法是一种成分分析方法。具有快速、灵敏和选择性好等优点，应用广泛。原子发射光谱法是基于原子外层的电子跃迁所产生的线光谱，属原子光谱。
原子发射光谱分析法的特点：
⑴多元素同时检测能力；
⑵分析速度快；
⑶选择性好；
⑷检出限低（ICP光源）；
⑸线性范围宽（ICP光源）。基本依据
原子线光谱是元素特征，不同的元素具有不同的
特征光谱。原子发射光谱就是利用元素的发射的特征
谱线和元素的谱线强度进行定性和定量分析。原子发
射光谱法是元素分析的重要方法之一。原子发射光谱分析的仪器设备主要包括激发光
源、分光系统和检测系统。
一、激发光源
激发源中发生的各种过程：
①试样融熔、蒸发并解离为气态原子；
②气态原子被激发到激发态或被电离；
③激发态原子自发辐射和辐射的自吸过程等。
⒈激发光源的类型：
⑴电弧:直流电弧和交流电弧
⑵火花：高压和低压火花
⑶电感耦合等离子体焰炬
⑷激光
⑸火焰
①直流电弧火花
电极间不连续的气体放电称火花放电，火花放电间歇性比电弧放电长。④电感耦合等离子体（ICP）
等离子体：物质的第四态，由离子、自由电子和中性原子或分子组成，其正负电荷密度几乎相等，在总体上是一种电中性的气体。
等离子体与一般气体不同，能够导电。当电流通过时，可以达到很高温度（10000K）。具有类似火焰的外形，实质是一个放电过程，而不是一个燃烧过程。具有和火焰一样或比火焰更好的在空间和时间上的稳定性，而温度要比火焰高得多，会增加更多的激发态原子数。等离子体光源包括电感耦合等离子体（ICP）、直流等离子体（DCP）和微波等离子体（MIP）。ICP光源的装置：
由高频发生器、等离子炬管和雾化器三部分组成。
⑴高频发生器：产生高频磁场，供给等离子体能量，利用石英晶体压电效应产生高频振荡的它激式高频发生器。产生的频率27.12和40.63MHz，最大输出功率2~4kW。
感应圈用中空紫铜管制成，通常2~6匝，中空可通水冷却，紫铜管外经5~6mm，厚0.5mm，线圈内径壁石英炬管外径达2mm。⑵等离子炬管：
由一个三层同心石英管组成。外层管内通入冷却气体Ar螺旋上升，用以稳定等离子体，并保护外层石英管内壁；中层管引入气体Ar为工作气体，用以点燃等离子体，工作气体只是开始时引入，待载气引入后即可停止；内层管引入气体Ar为载气，用以打通等离子体中心通道，携带样品进入等离子体通道。
工作原理
当有高频电流通过感应线圈时，产生轴向磁场，若用高压火花使管内气体电离，产生少量离子和电子，电子和离子受管内轴向磁场的作用，形成涡流。由于涡流的热效应，更多气体电离，形成高温等离子体。用气体吹出，即形成等离子体焰炬。等离子体沿径向聚集在石英管的中心，并使外管的内壁冷却，等离子焰炬即被稳定在同心管装置的出口端。

ICP的焰炬一般具有环状结构，环状结构是ICP具有优良分析性能的根本保证。ICP光源分析特点
⑴检出限低：由于ICP温度高，样品在中央通道受热而激发，谱线强度大。检出限10-7~10-9g。（ICP-MS可达10-9~10-12g）
⑵精密度高：ICP光源稳定性好，RSD%<10%。
⑶准确度好：温度高，基体效应小，可得到低干扰水平和高准确度的分析结果。
⑷线性范围宽：由于ICP光源呈环状结构，样品集中在中央通道，而外围温度高，不存在低温吸收层，自吸和自蚀效应小，导致分析校正曲线的线形范围宽（4~6个数量级）。
⑸多元素测定：同时或顺序式多元素测定能力强，一般可同时测定56~72种元素。
各种激发光源的比较：
二、光谱仪
⒈光谱仪的基本结构
三、检测系统
1.感光板（干板）光能→化学能
2.光电倍增管一、定性分析
不同元素的原子由于结构不同而发射各自不同的特征光谱，根据元素的特征谱线可以确定该元素是否存在于样品中。
⒈灵敏线：信号强的谱线。
⒉共振线：电子由高能态跃迁至基态所发射谱线。
⒊第一（主）共振线：电子从最低高能态至基态所发射的谱线。
⒋最后线：被测元素含量逐渐降低时最后出现的谱线，即最灵敏线。二、定量分析
⒈定量分析基本关系式----塞伯-罗马金公式

得lgI=blgC+lga
b=1没有自吸；b＜1有自吸,
a为与工作条件、试样组成有关的常数。
由于谱线强度决定的系数a和b受到很多因数影响，在实验中很难保持为常数，故通常不采用谱线的绝对强度来进行光谱定量分析，而是采用内标法。设分析线和内标线的强度分别为I1和I2，则
I1=a1C1b1，I2=a2C2b2，I1/I2=a1C1b1/a2C2b2