原子射光譜課件

1、考考 核核 方方 式式 平時成績：平時成績： 2020 （包括考勤（包括考勤1010和課堂和課堂 練習、作業(yè)等練習、作業(yè)等1010） 期中考試：期中考試：20%20% 期末考試：期末考試： 6060 207207 u課時安排：（課時安排：（3232學時）學時） 第一章第一章 緒論緒論 (2(2學學 時時) ) 第二章第二章 原子發(fā)射光譜法原子發(fā)射光譜法 (6(6學學 時時) ) 第三章第三章 原子吸收光譜法原子吸收光譜法 (4(4學學 時時) ) 第四章第四章 紫外紫外- -可見吸收光譜法可見吸收光譜法 (4(4學時學時) ) 第五章第五章 紅外吸收光譜法紅外吸收光譜法 (6(6學學 時時)

2、) 第六章第六章 核磁共振波譜法核磁共振波譜法 (6(6學學 時時) ) 第七章第七章 質譜法質譜法 (2(2學學 時時) ) 第八章第八章 色譜分析法色譜分析法 (2(2學學 時時) ) 本學期課程的課時安排本學期課程的課時安排 一、基本原理 二、儀器構造 三、實驗技術 四、結果分析 五、應用 對每一個測試儀器，大致按五個部分介紹對每一個測試儀器，大致按五個部分介紹: 原子發(fā)射光譜法原子發(fā)射光譜法 Atomic Emission Spectrometry, AES 第一節(jié)第一節(jié) 基本原理基本原理 第二節(jié)第二節(jié) 分析裝置與儀器分析裝置與儀器 第三節(jié)第三節(jié) 定性、定量分析方法及應用定性、定量分析

3、方法及應用 第四節(jié)第四節(jié) 原子熒光光譜分析法原子熒光光譜分析法 一、概述一、概述 Generalization 二、原子發(fā)射光譜的產生二、原子發(fā)射光譜的產生 Formation of atomic emission spectra 三、譜線強度三、譜線強度 Spectrum line intensity 四、譜線自吸與自蝕四、譜線自吸與自蝕 Self-absorption and self- reversal of spectrum line 第一節(jié)第一節(jié) 原子發(fā)射光譜法原子發(fā)射光譜法 基本原理基本原理 Basic principle of AES 一、概述一、概述(Generalizatio

4、n) 定義：定義：利用物質在利用物質在光，熱或電光，熱或電激發(fā)下，氣態(tài)原子的激發(fā)下，氣態(tài)原子的外外 層電子層電子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，返回到基態(tài)時，以輻射由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，返回到基態(tài)時，以輻射( (發(fā)射光發(fā)射光 譜譜) )的形式釋放能量，產生的輻射經單色器形成按一定波長順的形式釋放能量，產生的輻射經單色器形成按一定波長順 序排列的光譜線，以此進行元素定性與定量分析，來判斷物序排列的光譜線，以此進行元素定性與定量分析，來判斷物 質的質的組成和含量組成和含量。 AES AES是光譜分析法中產生與發(fā)展最早的一種。在各種材是光譜分析法中產生與發(fā)展最早的一種。在各種材 料的定性、定量分析中，發(fā)揮重要的作

5、用。料的定性、定量分析中，發(fā)揮重要的作用。 原子發(fā)射光譜分析法的優(yōu)點原子發(fā)射光譜分析法的優(yōu)點: : (1) (1)可多元素同時檢測可多元素同時檢測 各元素同時發(fā)射各自的特征譜線；各元素同時發(fā)射各自的特征譜線； (2) (2)分析速度快分析速度快 試樣不經化學處理，同時對幾十種元素進試樣不經化學處理，同時對幾十種元素進 行定量分析行定量分析( (光電直讀儀光電直讀儀) )； (3) (3)檢出限低檢出限低 100.1 g g-1( (一般光源一般光源) )；ng g-1(ICP） (4) (4)準確度高準確度高 5%10%( (一般光源一般光源); 1% (ICP); ; (5) (5)所需試樣

6、量少所需試樣量少 Inductively coupled plasma 電感耦合等離子體電感耦合等離子體 缺點：缺點： 1 1）需要內標樣進行對照，且內標樣的純度要高）需要內標樣進行對照，且內標樣的純度要高 2 2）只能測元素濃度，不能測元素存在形態(tài)）只能測元素濃度，不能測元素存在形態(tài) 3 3）對一些非金屬，難以檢測或靈敏度低）對一些非金屬，難以檢測或靈敏度低 地、礦、冶金、機械等領域地、礦、冶金、機械等領域 測定微痕量元素，絕大部分是金屬及某些測定微痕量元素，絕大部分是金屬及某些氣體氣體 元素進行準確測定元素進行準確測定 主要應用：主要應用： 二、原子發(fā)射光譜的產生二、原子發(fā)射光譜的產生(F

7、ormation of AES) 特征輻射特征輻射 基態(tài)元素基態(tài)元素M 激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)M* 熱能、電能熱能、電能 E E2 E1 h 明確幾個概念：明確幾個概念： 激發(fā)電位激發(fā)電位(Excited potential)：由低能態(tài)向高能態(tài)躍遷所由低能態(tài)向高能態(tài)躍遷所 需要的能量，單位：需要的能量，單位：eV。每條譜線對應一激發(fā)電位。每條譜線對應一激發(fā)電位。 電離電位電離電位(Ionization potential) ：原子受激后得到足夠能原子受激后得到足夠能 量而失去電子量而失去電子電離，所需的能量稱為電離電位。電離，所需的能量稱為電離電位。 共振線共振線(Resonance line)：由激發(fā)

8、態(tài)到基態(tài)由激發(fā)態(tài)到基態(tài)(Ground state) 躍遷所產生的譜線。激發(fā)電位最小躍遷所產生的譜線。激發(fā)電位最小最易激發(fā)最易激發(fā)譜線最強譜線最強(第第 一共振線或主共振線一共振線或主共振線)。 原子線：原子線：原子外層電子的躍遷所發(fā)射的譜線，原子外層電子的躍遷所發(fā)射的譜線，在譜線表在譜線表 圖中用羅馬字圖中用羅馬字“”表示表示 離子線：離子線：離子的外層電子躍遷也發(fā)射光譜。失去一個電離子的外層電子躍遷也發(fā)射光譜。失去一個電 子稱為一次電離，一次電離的離子再失去一個電子稱為二子稱為一次電離，一次電離的離子再失去一個電子稱為二 次電離次電離，依此類推，依此類推，以以II，III，IV等表示等表示

9、例，例， Mg 285.21nm 為原子線為原子線 Mg 280.27nm 為一為一次電離離子線次電離離子線 1）基態(tài)的氣態(tài)原子或離子吸收了能量時，）基態(tài)的氣態(tài)原子或離子吸收了能量時，外層電子外層電子由基態(tài)躍由基態(tài)躍 遷至某一激發(fā)態(tài)；遷至某一激發(fā)態(tài)； 2）處于激發(fā)態(tài)的原子或離子很不穩(wěn)定，經約）處于激發(fā)態(tài)的原子或離子很不穩(wěn)定，經約10-8s便返回到基便返回到基 態(tài)態(tài), 若將激發(fā)所吸收的能量以一定輻射形式釋放出來并將這些若將激發(fā)所吸收的能量以一定輻射形式釋放出來并將這些 輻射按波長順序排列即為輻射按波長順序排列即為原子發(fā)射光譜原子發(fā)射光譜(線狀譜線狀譜)； AES定性原理：定性原理： 3 3）由于

10、原子或離子的能級很多且不同元素外層電子結構不同，）由于原子或離子的能級很多且不同元素外層電子結構不同， 因此對特定元素的原子或離子可產生不同波長的因此對特定元素的原子或離子可產生不同波長的特征光譜特征光譜，通，通 過識別待測元素的過識別待測元素的特征譜線存在與否特征譜線存在與否進行定性分析進行定性分析 三、譜線強度三、譜線強度(spectrum line intensity) 原子的外層電子由某一激發(fā)態(tài)原子的外層電子由某一激發(fā)態(tài) i 向低能級向低能級 j 躍遷，所發(fā)射躍遷，所發(fā)射 的譜線強度的譜線強度I與激發(fā)態(tài)原子數與激發(fā)態(tài)原子數Ni成正比：成正比： AES定量原理定量原理 kT Ei eN

11、g g N 0 0 i i gi 、g0為激發(fā)態(tài)與基態(tài)的統計權重；為激發(fā)態(tài)與基態(tài)的統計權重； Ei 為激發(fā)電位；為激發(fā)電位； k為玻耳茲曼常數；為玻耳茲曼常數；T為激發(fā)溫度為激發(fā)溫度 當激發(fā)與發(fā)射達到熱力學平衡時，位于基態(tài)的原子數當激發(fā)與發(fā)射達到熱力學平衡時，位于基態(tài)的原子數N0與與 位于激發(fā)態(tài)原子數位于激發(fā)態(tài)原子數Ni滿足統計熱力學中的滿足統計熱力學中的玻耳茲曼分布：玻耳茲曼分布： Iij = Ni Aijh ij Aij兩個能級間的躍遷幾率；兩個能級間的躍遷幾率； h為為Plank常數；常數； ij發(fā)射譜線的頻率發(fā)射譜線的頻率 譜線強度譜線強度 kT E ij i eNhA g g I 0

12、ij 0 i ij acNkNkI ij 總101 由于激發(fā)態(tài)原子數目較少，基態(tài)原子數由于激發(fā)態(tài)原子數目較少，基態(tài)原子數 N0 可以近似代可以近似代 替原子總數替原子總數 N總 總，以濃度 ，以濃度 c 代替代替N總 總: I c光譜定量分析的依據光譜定量分析的依據 kT E ij i eNhA g g I 0ij 0 i ij 統計權重統計權重 g (weight)：I gi/g0 ，g=2J+1 躍遷幾率躍遷幾率(probability)： I A 激發(fā)電位或激發(fā)能：激發(fā)電位或激發(fā)能：Ei I 影響譜線強度的因素影響譜線強度的因素： 影響譜線強度及其穩(wěn)定性影響譜線強度及其穩(wěn)定性 最重要的因

13、素是溫度最重要的因素是溫度T ！ d) 激發(fā)溫度：激發(fā)溫度： T I ，再高時再高時 原子線原子線 I，離子線，離子線 I e) 基態(tài)原子數基態(tài)原子數 N0 或濃度或濃度 c： c I 四、譜線的自吸與自蝕四、譜線的自吸與自蝕 self-absorption and self-reversal of spectrum line 考慮譜線的自吸效應系數考慮譜線的自吸效應系數 b： I = a cb (b1) （賽伯（賽伯 Schiebe - 羅馬金羅馬金 Lomarkin 公式）公式） 取對數，上式變?yōu)椋喝?，上式變?yōu)椋?log I = b log c + log a 此式為此式為 AES定量

14、定量分析的最基本的關系式分析的最基本的關系式 以以 log I 對對 log c 作圖，得校正曲線。作圖，得校正曲線。 當試樣濃度高時，工作曲線發(fā)生彎曲當試樣濃度高時，工作曲線發(fā)生彎曲 當弧焰中心的激發(fā)態(tài)原子發(fā)當弧焰中心的激發(fā)態(tài)原子發(fā) 射的光輻射通過邊緣時被處射的光輻射通過邊緣時被處 于邊緣低溫狀態(tài)的同種原子于邊緣低溫狀態(tài)的同種原子 吸收吸收. . 自吸對譜線中心處的強度影自吸對譜線中心處的強度影 響較大響較大 元素濃度低時元素濃度低時(b=1)(b=1)，不出，不出 現自吸。如果自吸嚴重，譜現自吸。如果自吸嚴重，譜 線中心的輻射被強烈的吸收，線中心的輻射被強烈的吸收， 致使譜線中心的強度比邊

15、緣致使譜線中心的強度比邊緣 更低，似乎變成兩條譜線，更低，似乎變成兩條譜線， 這種現象成為這種現象成為自蝕自蝕 原子在高溫下被激原子在高溫下被激 發(fā)而發(fā)射某一波長發(fā)而發(fā)射某一波長 的輻射的輻射, , 但周圍溫但周圍溫 度較低的同種原子度較低的同種原子 會吸收這一波長的會吸收這一波長的 輻射輻射, , 這種現象稱這種現象稱 為為自吸自吸 一、一、AES構造構造 Constitution of AES 二、二、AES類型類型 Tpye of AES 第二節(jié) 原子發(fā)射光譜分 析裝置與儀器 Device and instrument of AES 原子發(fā)射光譜分析的三個主要過程原子發(fā)射光譜分析的三個主

16、要過程: : 樣品蒸發(fā)原子化、激發(fā)，產生光輻射樣品蒸發(fā)原子化、激發(fā)，產生光輻射 分光，形成按波長順序排列的光譜分光，形成按波長順序排列的光譜 檢測光譜中譜線的波長和強度檢測光譜中譜線的波長和強度 原子發(fā)射光譜儀構成原子發(fā)射光譜儀構成 光光 源源分光系統分光系統檢測器檢測器 一、儀器構造 光源光源 電弧電弧 電感耦合等離子體電感耦合等離子體(ICP) 現代光源現代光源 經典光源經典光源 火花火花 直流電弧直流電弧 交流電弧交流電弧 火焰火焰 激光光源激光光源 (一一) 光源種類及特點光源種類及特點 1.1.直流電?。褐绷麟娀。阂粚﹄姌O在外加直流電壓下，電極間依靠一對電極在外加直流電壓下，電極間依

17、靠 氣態(tài)帶電粒子維持導電，產生弧光放電的現象氣態(tài)帶電粒子維持導電，產生弧光放電的現象 V A E L G 220380V 530A R 分析間隙分析間隙G G： 由兩個石墨電極組由兩個石墨電極組 成，試樣的激發(fā)就成，試樣的激發(fā)就 發(fā)生在兩個電極的發(fā)生在兩個電極的 空隙中空隙中 可變電阻可變電阻R R：穩(wěn)定和調節(jié)電流大?。悍€(wěn)定和調節(jié)電流大小 電感電感L L：減小電流的波動：減小電流的波動 直流電弧工作原理： 電極接觸引燃電極接觸引燃 接通電源接通電源 熱電子熱電子陽極陽極 原子電離原子電離 二次電子二次電子 正離子正離子陰極陰極 4000K 試樣蒸發(fā)試樣蒸發(fā) 原子化原子化 熾熱熾熱 陽極斑陽極斑

18、 V A E L G 220380V 530A R 直流電弧分析性能： 缺點缺點: : (1)(1)燃弧點游移不定，電弧不穩(wěn)燃弧點游移不定，電弧不穩(wěn)-分析重現性不好分析重現性不好 (2) (2)弧層厚弧層厚-自吸嚴重，不適合高含量元素的測定自吸嚴重，不適合高含量元素的測定 (3)(3)安全性差安全性差 優(yōu)點：優(yōu)點：樣品蒸發(fā)能力強樣品蒸發(fā)能力強（陽極斑）（陽極斑）-進入電弧的待測物進入電弧的待測物 多多-絕對靈敏度高絕對靈敏度高-尤其適于定性分析；同時尤其適于定性分析；同時 也適于礦物、巖石、稀土等也適于礦物、巖石、稀土等難熔難熔樣品定量；樣品定量； 2. 2. 低壓交流電弧低壓交流電弧: :

19、高頻高壓引燃、低壓放電高頻高壓引燃、低壓放電 工作電壓工作電壓：110220 V交流電交流電 采用高頻引燃裝置點燃電弧，在每一交流半周時引燃一次采用高頻引燃裝置點燃電弧，在每一交流半周時引燃一次 保持電弧不滅保持電弧不滅 工作原理：工作原理： （1）接通電源）接通電源(110220V低壓低壓)，由變壓器，由變壓器B1升壓至升壓至2.5 3kV，電容器，電容器C1充電；達到一定值時，放電盤充電；達到一定值時，放電盤G1擊穿；擊穿；G1-C1- L1構成振蕩回路，產生高頻振蕩；構成振蕩回路，產生高頻振蕩； （2）振蕩電壓經）振蕩電壓經B2次級線圈升壓到次級線圈升壓到10kV，通過電容器，通過電容器

20、C2 將電極間隙將電極間隙G的空氣擊穿，產生高頻振蕩放電；的空氣擊穿，產生高頻振蕩放電； （3）當）當G被擊穿時，電源的低被擊穿時，電源的低 壓部分沿著已造成的電離氣體通道壓部分沿著已造成的電離氣體通道 ，通過，通過G進行電弧放電；進行電弧放電； （4）在放電的短暫瞬間，電壓）在放電的短暫瞬間，電壓 降低直至電弧熄滅，在下半周高頻降低直至電弧熄滅，在下半周高頻 再次點燃，重復進行再次點燃，重復進行； 低壓交流電弧的分析性能：低壓交流電弧的分析性能： 優(yōu)點優(yōu)點: (1) 蒸發(fā)溫度比直流電弧略低；電弧溫度比直流電弧蒸發(fā)溫度比直流電弧略低；電弧溫度比直流電弧 略高，略高，激發(fā)能力較強激發(fā)能力較強；

21、(2) 電弧穩(wěn)定電弧穩(wěn)定-重現性好重現性好-適于大多數元素定量分適于大多數元素定量分 析析 缺點：電極溫度相對較低，缺點：電極溫度相對較低，對樣品對樣品蒸發(fā)能力比直流電弧差蒸發(fā)能力比直流電弧差 因而對難熔鹽分析的靈敏度略差于直流電弧因而對難熔鹽分析的靈敏度略差于直流電弧 . .高壓火花高壓火花: : 高頻高壓引燃并放電高頻高壓引燃并放電 轉動續(xù)斷器轉動續(xù)斷器M每轉動每轉動180度，對接一次度，對接一次，保證每半周電流，保證每半周電流 最大值瞬間放電一次最大值瞬間放電一次 工作原理：工作原理： 220V交流電壓經變壓器交流電壓經變壓器T升壓升壓 至至1025kV的高壓，通過扼流圈的高壓，通過扼流

22、圈 D向電容器向電容器C充電，達到充電，達到G的擊穿的擊穿 電壓時，通過電感電壓時，通過電感L向向G放電放電而產而產 生電火花。在交流電下半周時，生電火花。在交流電下半周時， 電容器電容器C又重新充電、放電，又重新充電、放電，如如此反復進行。此反復進行。 高壓火花分析性能：高壓火花分析性能： （1）放電瞬間能量很大，產生的溫度高（瞬間可達）放電瞬間能量很大，產生的溫度高（瞬間可達 10000K), 激發(fā)能力強激發(fā)能力強-適合適合某些難激發(fā)元素分析某些難激發(fā)元素分析； （2）放電間隔長）放電間隔長-電極溫度低，電極溫度低，蒸發(fā)能力蒸發(fā)能力差差，靈敏靈敏 度較差度較差-適于適于高含量高含量低熔點金

23、屬與合金的分析；低熔點金屬與合金的分析； （3）放電穩(wěn)定放電穩(wěn)定-分析分析重現性好重現性好-適適于于定量分析定量分析 4. 等離子體光源等離子體光源 最常用的等離子體光源是最常用的等離子體光源是電感耦合等離子炬電感耦合等離子炬(Inductively Coupled Plasma, ICP) 等離子體等離子體(plasma)在總體上是一種呈中性的氣體，由離在總體上是一種呈中性的氣體，由離 子、電子、原子和分子所組成，其正負電荷密度幾乎相等子、電子、原子和分子所組成，其正負電荷密度幾乎相等 組成組成：ICP 高頻發(fā)生器高頻發(fā)生器+ 炬管炬管 + 樣品引入系統樣品引入系統 炬管炬管包括：包括： 外

24、管外管冷卻氣、沿切線引入冷卻氣、沿切線引入 中管中管輔助氣，點燃輔助氣，點燃 ICP (點燃點燃 后切斷后切斷) 內管內管載氣將樣品引入（使用載氣將樣品引入（使用 Ar 是因為性質穩(wěn)定、不是因為性質穩(wěn)定、不 與試樣作用、光譜簡單）與試樣作用、光譜簡單） 在有氣體的石英管外套裝一個高頻感應線圈，在有氣體的石英管外套裝一個高頻感應線圈， 并與電源連接。當高頻電流通過線圈時，在管并與電源連接。當高頻電流通過線圈時，在管 的內外形成強烈的的內外形成強烈的振蕩磁場振蕩磁場； 此時向炬管的外管內切線方向通入冷卻氣此時向炬管的外管內切線方向通入冷卻氣Ar， 中層管通入輔助氣體中層管通入輔助氣體Ar，并用點火

25、裝置引燃，并用點火裝置引燃， 管內氣體開始電離，電子和離子受到高頻磁場加管內氣體開始電離，電子和離子受到高頻磁場加 速，產生碰撞電離，電子和離子急劇增加，感應速，產生碰撞電離，電子和離子急劇增加，感應 產生產生渦流渦流(感應電流感應電流)； 等離子炬形成后，從內管通入載氣，試樣氣溶等離子炬形成后，從內管通入載氣，試樣氣溶 膠由載氣帶入等離子炬中，進行蒸發(fā)、原子化膠由載氣帶入等離子炬中，進行蒸發(fā)、原子化 和激發(fā)。和激發(fā)。 工作原理：工作原理： 感應線圈 幾百安的強大感應電流瞬間將氣體加熱至幾百安的強大感應電流瞬間將氣體加熱至 10000K，在管口形成一個火炬狀的穩(wěn)定的，在管口形成一個火炬狀的穩(wěn)定

26、的等離等離 子炬子炬； 交交變變磁磁場場感感應線應線圈圈 感感應電應電流流 焰心區(qū)焰心區(qū) 內焰區(qū)內焰區(qū) 尾焰區(qū)尾焰區(qū) 試液氣溶膠通過該區(qū)時試液氣溶膠通過該區(qū)時 被預熱和蒸發(fā)。氣溶膠被預熱和蒸發(fā)。氣溶膠 在該區(qū)停留時間較長，在該區(qū)停留時間較長， 約約2ms2ms。 溫度約溫度約600060008000K8000K，試，試 樣中原子主要在該區(qū)被樣中原子主要在該區(qū)被 激發(fā)、電離，并產生輻激發(fā)、電離，并產生輻 射。試樣在內焰處停留射。試樣在內焰處停留 約約1ms1ms，比在電弧光源和，比在電弧光源和 高壓火花光源中的停留高壓火花光源中的停留 時間時間1010-2 -2 1010-3 -3ms ms長。

27、長。 溫度約溫度約6000K6000K，僅激發(fā)，僅激發(fā) 低能態(tài)的試樣。低能態(tài)的試樣。 ICP光源特點：光源特點： 1）低檢測限低檢測限：蒸發(fā)和激發(fā)溫度高；：蒸發(fā)和激發(fā)溫度高； 2）穩(wěn)定，精度高穩(wěn)定，精度高：火焰不受樣品引入影響：火焰不受樣品引入影響-高穩(wěn)定性。高穩(wěn)定性。 3）基體效應小基體效應小(matrix effect): 樣品處于中心通道，其加熱是間接的樣品處于中心通道，其加熱是間接的- 樣樣 品性質（基體性質品性質（基體性質, 如組成如組成, 粘度粘度, 分散度等）對分散度等）對ICP影響??；樣品處于化影響??；樣品處于化 學隋性環(huán)境的高溫分析區(qū)學隋性環(huán)境的高溫分析區(qū)-待測物難生成氧化物

28、，化學干擾小；待測物難生成氧化物，化學干擾?。?4）自吸效應小自吸效應小：試樣在中央通道原子化、激發(fā)，不擴散到：試樣在中央通道原子化、激發(fā)，不擴散到ICP周圍的冷周圍的冷 氣層；氣層； 5）分析線性范圍寬分析線性范圍寬: 因因ICP在分析區(qū)溫度均勻；在分析區(qū)溫度均勻； 6）眾多元素同時測定眾多元素同時測定; 不足：不足：儀器昂貴；維護費高儀器昂貴；維護費高 a）試樣的性質：如溶解性、揮發(fā)性、電離電位等）試樣的性質：如溶解性、揮發(fā)性、電離電位等 b）試樣形狀：如塊狀、粉末、溶液）試樣形狀：如塊狀、粉末、溶液 c）含量高低）含量高低 d）光源特性：蒸發(fā)特性、激發(fā)特性、放電穩(wěn)定性）光源特性：蒸發(fā)特性

29、、激發(fā)特性、放電穩(wěn)定性 光源的選擇依據：光源的選擇依據： 光光 源 源 蒸發(fā)溫度蒸發(fā)溫度 K 激發(fā)溫度激發(fā)溫度 K 穩(wěn)定性穩(wěn)定性分析分析對象對象 直流電弧直流電弧 8004000(高 高) 40007000 較差較差 定性定性、難熔樣品及稀土定量、難熔樣品及稀土定量 交流電弧交流電弧 中中 40007000 較好較好 礦物、低含量金屬定量分析礦物、低含量金屬定量分析 火火花 花 低低 10000 好好 難激發(fā)元素、高含量金屬定量難激發(fā)元素、高含量金屬定量 分析分析 ICP 10000 60008000 很好 很好 溶液、難激發(fā)元素、大多數元溶液、難激發(fā)元素、大多數元 素定量分析素定量分析 火火

30、焰焰 20003000 20003000 很好很好溶液、堿金屬、堿土金屬溶液、堿金屬、堿土金屬 構成：構成：狹縫、準直鏡、狹縫、準直鏡、棱鏡或光柵棱鏡或光柵、會聚透鏡、會聚透鏡 (二二) 分光系統分光系統 將復合光分散為按波長順序排列的單色光將復合光分散為按波長順序排列的單色光 棱鏡的色散作用是利用不同波長的光在同一介質中棱鏡的色散作用是利用不同波長的光在同一介質中 具有不同具有不同折射折射率率n n進行分光的。進行分光的。 棱鏡的色散原理由科希經驗公式表示：棱鏡的色散原理由科希經驗公式表示： 波長越長，折射率越小波長越長，折射率越小，不同波長的復合光通過棱鏡時，不同波長的復合光通過棱鏡時，

31、不同波長的光就會因折射率不同而分開不同波長的光就會因折射率不同而分開 棱鏡可用玻璃、石英、巖鹽等材料制成棱鏡可用玻璃、石英、巖鹽等材料制成 42 CB An 光柵光柵 在玻璃或金屬片中刻有很多等距離、等寬的平行刻線在玻璃或金屬片中刻有很多等距離、等寬的平行刻線 （300-2000300-2000條條/ /mmmm）所構成?？梢园阉闯墒且幌盗校┧鶚嫵??？梢园阉闯墒且幌盗?等寬、等距離的狹縫，光柵的色散作用是利用這些狹等寬、等距離的狹縫，光柵的色散作用是利用這些狹 縫對光的縫對光的衍射和干涉衍射和干涉來進行的。來進行的。 光柵分光系統光路圖光柵分光系統光路圖 1 1）分光原理不同：折射）分光原

32、理不同：折射- -衍射衍射 2 2）棱鏡的色散率和分辯率比光柵低）棱鏡的色散率和分辯率比光柵低 3 3）棱鏡光譜是不均勻排列的光譜）棱鏡光譜是不均勻排列的光譜 光柵光譜是均勻排列的光譜光柵光譜是均勻排列的光譜 4 4）光柵適用的波長范圍比棱鏡寬）光柵適用的波長范圍比棱鏡寬 棱鏡與光柵的主要區(qū)別：棱鏡與光柵的主要區(qū)別： (三三) 檢測器檢測器 常用的檢測方法有：常用的檢測方法有： 目視法，攝譜法，光電法目視法，攝譜法，光電法 1. 1. 目視法目視法 用眼睛來觀察譜線強度的方法稱為看譜法，這種用眼睛來觀察譜線強度的方法稱為看譜法，這種 方法僅適用于方法僅適用于可見光波段可見光波段，常用的儀器叫，

33、常用的儀器叫看譜鏡看譜鏡 專用于鋼鐵及有色金屬的專用于鋼鐵及有色金屬的半定量分析半定量分析 2. 2. 攝譜法攝譜法: : 用用感光板感光板記錄譜線的方法記錄譜線的方法 把經過分光系統分光后得到的光照在感光板上，把經過分光系統分光后得到的光照在感光板上， 感光板感光、顯影、定影感光板感光、顯影、定影, 得到許多距離不等、得到許多距離不等、黑度黑度不同的不同的 光譜線，在光譜線，在映譜儀映譜儀上觀察譜線的位置及大致強度，上觀察譜線的位置及大致強度， 進行光譜進行光譜定性、半定量分析定性、半定量分析 感光板感光板由照相乳劑由照相乳劑(AgBr)均勻地涂布在玻璃板上而成。均勻地涂布在玻璃板上而成。

34、感光板上的照相乳感光板上的照相乳劑感光后變黑的黑度用劑感光后變黑的黑度用測微光度計測微光度計測測 量，以確定譜線的強度量，以確定譜線的強度。 黑度黑度S S：感光板曝光后變黑的程度稱為變黑密度，：感光板曝光后變黑的程度稱為變黑密度， 簡稱黑度。簡稱黑度。 0 lg i S i 設通過感光板上沒有譜線部分的光強設通過感光板上沒有譜線部分的光強i0，譜線部分，譜線部分 的光強為的光強為i， 則則 的比值表示透過率的比值表示透過率T T， 0 i i 黑度黑度S S定義為透過率倒數的對數定義為透過率倒數的對數： 優(yōu)點：準確度較高（相對標準偏差為優(yōu)點：準確度較高（相對標準偏差為1%）；）； 檢測速度快

35、檢測速度快( (響應時間短響應時間短) )，線性響應范圍寬，線性響應范圍寬 缺點：價格昂貴缺點：價格昂貴 3 3光電直讀法光電直讀法 利用利用光電倍增管光電倍增管將光強度轉換成電信號來檢測譜線強將光強度轉換成電信號來檢測譜線強 度的方法。度的方法。 光電倍增管是目前光譜儀器中應用最多的光電倍增管是目前光譜儀器中應用最多的 二、儀器類型二、儀器類型 火焰分光光度計火焰分光光度計 電弧和電火花發(fā)射光譜儀電弧和電火花發(fā)射光譜儀 等離子體發(fā)射光譜儀等離子體發(fā)射光譜儀 (一一)火焰光度計火焰光度計(flame spectrometer) 常用于堿金屬、鈣等常用于堿金屬、鈣等譜譜 線簡單的幾種元素線簡單的

36、幾種元素的測定的測定; ; 在硅酸鹽、血漿等樣品在硅酸鹽、血漿等樣品 的分析中應用較多的分析中應用較多 利用火焰作為激發(fā)光源利用火焰作為激發(fā)光源, ,儀器裝置簡單，穩(wěn)定性高儀器裝置簡單，穩(wěn)定性高, ,價格低廉價格低廉 ICP-AES的結構流程的結構流程 Structure of ICP-AES and process 主要部分：主要部分： 1.試樣霧化器試樣霧化器 2.等離子體炬管等離子體炬管 三層同心石英玻璃管三層同心石英玻璃管 3.高頻發(fā)生器高頻發(fā)生器 4.光譜系統光譜系統 1. 光電直讀等離子體發(fā)射光譜儀光電直讀等離子體發(fā)射光譜儀 兩種類型：多道固定狹縫式和單道掃描式兩種類型：多道固定狹

37、縫式和單道掃描式 多道儀器中安裝多個（多多道儀器中安裝多個（多 達達70個）固定的出射狹縫和個）固定的出射狹縫和 光電倍增管，每一狹縫可使光電倍增管，每一狹縫可使 一條固定波長的光通過，可一條固定波長的光通過，可 接收多種元素的譜線；接收多種元素的譜線； 單道掃描式是轉動光柵進單道掃描式是轉動光柵進 行掃描，在不同時間檢測不行掃描，在不同時間檢測不 同譜線同譜線 特點特點 : 缺點：缺點：出射狹縫固定，各通道檢測的元素譜線一定出射狹縫固定，各通道檢測的元素譜線一定 改進改進型：型： n+1型型ICP光譜儀光譜儀 在多道儀器的基礎上，設置一個掃描單色器，在多道儀器的基礎上，設置一個掃描單色器，

38、增加一個可變通道增加一個可變通道 (1) 多達多達70個通道可選擇設置，同時進行多元素分析；個通道可選擇設置，同時進行多元素分析； (2) 分析速度快，準確度高；分析速度快，準確度高； (3) 線性范圍寬，線性范圍寬， 高、中、低濃度都可分析高、中、低濃度都可分析; 2. 2. 全譜直讀等離子體光譜儀全譜直讀等離子體光譜儀 采用采用電荷注入式檢測器電荷注入式檢測器(charge injection detector,CID), 可同時檢測可同時檢測165800nm波長范圍內出現的全部譜線；波長范圍內出現的全部譜線； CID：2828mm半導體芯片半導體芯片 上有上有26萬個萬個感光點感光點點陣

39、點陣( 每個每個 相當于一個光電倍增管相當于一個光電倍增管) 中階梯光柵中階梯光柵與與棱鏡棱鏡結合的色散結合的色散 系統，可產生二維光譜；系統，可產生二維光譜； 兼具多道型和掃描型特點，兼具多道型和掃描型特點， 儀器結構緊湊，體積大大縮小儀器結構緊湊，體積大大縮小 一、光譜一、光譜定性分析定性分析 qualitative spectrometric analysis 二、光譜定量分析二、光譜定量分析 quantitative spectrometric analysis 第三節(jié) 定性、定量分析方法 及應用 qualitative and quantitative analysis method

40、s and applications 一、光譜定性分析 qualitative spectrometric analysis 定性依據：定性依據： 元素不同元素不同電子結構不同電子結構不同特征光譜特征光譜 分析線分析線：復雜元素的譜線可能多至數千條，只選擇其中：復雜元素的譜線可能多至數千條，只選擇其中2-3 條特征譜線檢驗；條特征譜線檢驗； 最后線最后線：試樣濃度逐漸減?。涸嚇訚舛戎饾u減小,譜線強度減小譜線強度減小,最后仍能觀察到最后仍能觀察到 的譜線；的譜線； 1. 1. 元素的分析線、最后線和靈敏線元素的分析線、最后線和靈敏線 例：含例：含Cd10%時，時，14條譜線條譜線 0.1% 10

41、 0.01% 7 0.001% 1（226.5nm）此為最后線）此為最后線 靈敏線靈敏線：最易激發(fā)的能級所產生的譜線，每種元素都有一條：最易激發(fā)的能級所產生的譜線，每種元素都有一條 或幾條譜線最強的線，即靈敏線或幾條譜線最強的線，即靈敏線 最后線也是最靈敏線最后線也是最靈敏線 2. 2. 定性方法定性方法 標準光譜比較法：標準光譜比較法： 最常用的以鐵譜作為標準最常用的以鐵譜作為標準(波長標尺波長標尺)鐵光譜比較法鐵光譜比較法 （1）譜線多：在）譜線多：在210660nm范圍內有數千條譜線；范圍內有數千條譜線； （2）譜線間距離分配均勻：容易對比，適用面廣；）譜線間距離分配均勻：容易對比，適用

42、面廣； （3）定位準確：已準確測量了鐵譜每一條譜線的波長。）定位準確：已準確測量了鐵譜每一條譜線的波長。 為什么選鐵譜？為什么選鐵譜？ 標準譜圖：將其他元素的分析線標記在鐵譜上，鐵譜起標準譜圖：將其他元素的分析線標記在鐵譜上，鐵譜起 到標尺的作用。到標尺的作用。 譜線檢查：將試樣與純鐵在完全相同條件下攝譜，將兩譜線檢查：將試樣與純鐵在完全相同條件下攝譜，將兩 譜片在映譜器譜片在映譜器( (放大器放大器) )上對齊、放大上對齊、放大2020倍，檢查待測元素倍，檢查待測元素 的分析線是否存在，并與標準譜圖對比確定。的分析線是否存在，并與標準譜圖對比確定。 可同時進行多元素測定。可同時進行多元素測定

43、。 3. 3. 定性分析實驗操作技術定性分析實驗操作技術 ( (1) 1) 實驗條件選擇實驗條件選擇 a. a. 光光譜儀譜儀 在定性分析中通常選擇靈敏度高的直流電弧；在定性分析中通常選擇靈敏度高的直流電?。?狹縫寬度狹縫寬度5 57 7 m m； 分析稀土元素時，由于其譜線復雜，要選擇色散率較分析稀土元素時，由于其譜線復雜，要選擇色散率較 高的大型攝譜儀。高的大型攝譜儀。 b.b. 電極電極 電極材料：采用光譜純的石墨電極材料：采用光譜純的石墨 試樣槽尺寸：直徑約試樣槽尺寸：直徑約3 34 4 mmmm，深深3 36 6 mmmm； 試樣量：試樣量：10 10 2020mg mg a.a.金

44、屬或合金可用試樣本身作電極，當試樣量很少時金屬或合金可用試樣本身作電極，當試樣量很少時, , 將試樣粉碎后放在電極的試樣槽內；將試樣粉碎后放在電極的試樣槽內； ( (2)2) 試樣處理試樣處理 c.c.溶液試樣：滴在電極上，低溫烘干。使用溶液試樣：滴在電極上，低溫烘干。使用ICPICP可直接可直接 溶液進樣。溶液進樣。 b.b.固體試樣研磨成均勻的粉末后放在電極的試樣槽內固體試樣研磨成均勻的粉末后放在電極的試樣槽內 (3) (3) 攝譜過程攝譜過程 攝譜順序：攝譜順序：碳電極碳電極( (空白空白) )、鐵譜、試樣；、鐵譜、試樣； 采用分段曝光法采用分段曝光法：先在小電流：先在小電流(5(5A)

45、A)激發(fā)光源攝取易揮發(fā)元激發(fā)光源攝取易揮發(fā)元 素光譜，調節(jié)素光譜，調節(jié)哈特曼光闌哈特曼光闌，改變曝光位置后，加大電流，改變曝光位置后，加大電流(10(10A)A) ，再次曝光攝取難揮發(fā)元素光譜再次曝光攝取難揮發(fā)元素光譜 采用哈特曼光闌，可多次采用哈特曼光闌，可多次 曝光而不影響譜線相對位曝光而不影響譜線相對位 置，便于對比。置，便于對比。 在進行發(fā)射光譜定性和半在進行發(fā)射光譜定性和半 定量分析時定量分析時, , 要要固定狹縫固定狹縫 而移動哈特曼光欄而移動哈特曼光欄即可即可 二、 光譜定量分析 quantitative spectrometric analysis 1. 1. 光譜半定量分析光

46、譜半定量分析 采用攝譜法中采用攝譜法中 要求：配制一個基體與試樣組成近似的被測元素的標準系列要求：配制一個基體與試樣組成近似的被測元素的標準系列 在相同條件下，在同一塊感光板上標準系列與試樣并列在相同條件下，在同一塊感光板上標準系列與試樣并列 攝譜攝譜 分析過程：分析過程： 例如，分析礦石中的例如，分析礦石中的Pb，即找出試樣中靈敏線，即找出試樣中靈敏線 283.3 nm，再以標準系列中的鉛再以標準系列中的鉛283.3nm線相比較，線相比較， 如果試樣中的鉛線的黑度介于如果試樣中的鉛線的黑度介于0.01% - 0.001%之間之間, 與與標準樣品的分析線黑度近似標準樣品的分析線黑度近似, 并接

47、近于并接近于0.01%, 則則 此樣品中此樣品中Pb的含量約為的含量約為0.01% 。 2. 光譜定量分析光譜定量分析 (1) 光譜定量分析基本關系式光譜定量分析基本關系式 在條件一定時，譜線強度在條件一定時，譜線強度I 與待測元素含量與待測元素含量c關系為：關系為： I = a c 考慮到發(fā)射光譜中存在著自吸現象，引入自吸常數考慮到發(fā)射光譜中存在著自吸現象，引入自吸常數 b ，則：，則： acbI caI b lglglg a a受受試樣的蒸發(fā)、激發(fā)條件，以及組成、形態(tài)等試樣的蒸發(fā)、激發(fā)條件，以及組成、形態(tài)等影響影響; ;激激 發(fā)發(fā)溫度溫度的變化也是難以控制的，的變化也是難以控制的，絕對強度

48、絕對強度測定的誤差大；測定的誤差大； 為補償和抵消這種因實驗條件波動而引起的誤差，采用為補償和抵消這種因實驗條件波動而引起的誤差，采用 “內標法內標法”，即，即相對強度法，相對強度法，進行定量分析進行定量分析 (2) 內標法基本關系式內標法基本關系式( (內標法原理內標法原理) ) 在被測元素的光譜中選擇一條作為分析線在被測元素的光譜中選擇一條作為分析線(強度強度I)，再選擇再選擇 內標物的一條譜線內標物的一條譜線(強度強度I0)，組成分析線對組成分析線對。則：則： 0 000 b b caI caI 相對強度相對強度R R： AcbR cA ca ca I I R b b b lglglg

49、0 000 A為其他三項合并后的常數項，內標法定量的基本關系式 內標元素與分析線對的選擇原則：內標元素與分析線對的選擇原則： a)a)內標元素可選擇基體元素，或另外加入，含量適量和固定內標元素可選擇基體元素，或另外加入，含量適量和固定; ; b)b)內標元素與待測元素具有相近的蒸發(fā)性質，激發(fā)電位內標元素與待測元素具有相近的蒸發(fā)性質，激發(fā)電位( (電離電離 能能) )相近相近( (譜線靠近譜線靠近) )“均勻線對均勻線對”; ; c)c)原子線與原子線組成分析線對，離子線與離子線組成分析原子線與原子線組成分析線對，離子線與離子線組成分析 線對線對; ; d)d)強度相差不大，無相鄰譜線干擾，無自

50、吸或自吸小。強度相差不大，無相鄰譜線干擾，無自吸或自吸小。 (3) (3) 定量分析方法定量分析方法 a. 內標標準曲線法：內標標準曲線法： 以以lgR 對應對應lgc 作圖，繪制標準曲線，在相同條件下，測作圖，繪制標準曲線，在相同條件下，測 定試樣中待測元素的定試樣中待測元素的lgR，在標準曲線上求得未知試樣在標準曲線上求得未知試樣lgc； AcbRlglglg ABAB段：校準曲線線性范圍：段：校準曲線線性范圍： BCBC段：自吸段：自吸 Rlg b.b.標準加入法：標準加入法： 取若干份體積相同的試液（取若干份體積相同的試液（cX），），依次按比例加入不同量的依次按比例加入不同量的 待測

51、物的標準溶液（待測物的標準溶液（cO），），濃度依次為：濃度依次為： cX ， cX +cO ， cX +2cO ， cX +3cO ， cX +4 cO 在相同條件下測定：在相同條件下測定：RX，R1，R2，R3，R4 以以R對濃度對濃度c做圖得一直線，圖中做圖得一直線，圖中cX點即待測溶液濃度點即待測溶液濃度 當測定低含量元素且無合適內標物時，當測定低含量元素且無合適內標物時， 采用此法采用此法 b=1時時，R=A(cX +ci) R=0時時，cX =-ci 3.3.光譜定量分析的條件選擇光譜定量分析的條件選擇 光譜儀：一般多采用中型光譜儀，但對譜線復雜的元素光譜儀：一般多采用中型光譜儀，

52、但對譜線復雜的元素 （如稀土元素等）則需選用色散率大的大型光譜儀（如稀土元素等）則需選用色散率大的大型光譜儀; ; (2) (2) 狹縫：較寬，一般可達狹縫：較寬，一般可達2020 m m (3) (3) 內標元素和分析線對內標元素和分析線對 (4) (4) 光譜緩沖劑：作用是抵償試樣組成變化對譜線強度的影光譜緩沖劑：作用是抵償試樣組成變化對譜線強度的影 響，增進有規(guī)律的揮發(fā)，穩(wěn)定電弧溫度響，增進有規(guī)律的揮發(fā)，穩(wěn)定電弧溫度 堿金屬鹽類堿金屬鹽類：用作易揮發(fā)元素的緩沖劑：用作易揮發(fā)元素的緩沖劑 堿土金屬鹽類堿土金屬鹽類：中等揮發(fā)元素的緩沖劑：中等揮發(fā)元素的緩沖劑 炭粉炭粉：稀釋試樣，減少試樣與標

53、樣組成差別：稀釋試樣，減少試樣與標樣組成差別 (5) (5) 光譜載體：增加譜線強度光譜載體：增加譜線強度 Atomic fluorescence spectrometry，AFS 第四節(jié)第四節(jié) 原子熒光光譜原子熒光光譜 分析法分析法 一、一、概述概述 generalization 二、基本原理二、基本原理 basic principle 一、概述一、概述 儀器特點：儀器特點：光源與檢測器成一定角度 原子在輻射激發(fā)下發(fā)射的熒光強度來定量分析的方法。 1964年以后發(fā)展起來的 分析方法；屬發(fā)射光譜 AFS的特點：的特點： (1) 檢出限低、靈敏度高檢出限低、靈敏度高 Cd：10-12 g cm-

54、3； Zn：10-11 g cm-3 (2) 譜線簡單、干擾少譜線簡單、干擾少 (3) 線性范圍寬（可達線性范圍寬（可達35個數量級）個數量級） (4) 易實現多元素同時測定（產生的熒光向各個方向發(fā)射）易實現多元素同時測定（產生的熒光向各個方向發(fā)射） 缺點：缺點： 存在熒光猝滅效應、散射光干擾等問題 二、基本原理二、基本原理 1 1原子熒光光譜的產生原子熒光光譜的產生 當氣態(tài)原子受到強特征輻射時，由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，當氣態(tài)原子受到強特征輻射時，由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)， 約約1010-8 -8s s后，再由激發(fā)態(tài)躍遷回到基態(tài) 后，再由激發(fā)態(tài)躍遷回到基態(tài)或較低能級或較低能級，發(fā)射發(fā)射出與出與 吸收光波

55、長相同或不同吸收光波長相同或不同的輻射的輻射, ,即原子熒光即原子熒光 氣態(tài)原子氣態(tài)原子 激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài) 低能態(tài)低能態(tài) 10-8s 發(fā)射熒光發(fā)射熒光 2.2.原子熒光的產生類型原子熒光的產生類型 三種類型：共振熒光、非共振熒光與敏化熒光三種類型：共振熒光、非共振熒光與敏化熒光 熱共振熒光：熱共振熒光：若原子受熱激發(fā)處于亞穩(wěn)若原子受熱激發(fā)處于亞穩(wěn) 態(tài)，再進一步激發(fā)，然后再發(fā)射出與激態(tài)，再進一步激發(fā)，然后再發(fā)射出與激 發(fā)光發(fā)光波長相同的波長相同的共振熒光；見圖共振熒光；見圖B、D （1 1）共振熒光）共振熒光 共振熒光：共振熒光：氣態(tài)原子受某種波長的激發(fā)光激發(fā)后，激發(fā)態(tài)氣態(tài)原子受某種波長的激發(fā)光激發(fā)

56、后，激發(fā)態(tài) 原子發(fā)射出與激發(fā)光原子發(fā)射出與激發(fā)光波長相同波長相同的熒光線；見圖的熒光線；見圖A A、C C （2 2）非共振熒光）非共振熒光 當熒光與激發(fā)光當熒光與激發(fā)光波長不相同波長不相同時，產生非共振熒光；時，產生非共振熒光； 分為：分為：直躍線熒光、階躍線熒光、直躍線熒光、階躍線熒光、anti-Stokesanti-Stokes熒光熒光三種三種 a b c d 直躍線熒光（直躍線熒光（StokesStokes熒光）：熒光）： a b c d 受激發(fā)的氣態(tài)原子直接躍遷回至高于基態(tài)的亞穩(wěn)態(tài)時所受激發(fā)的氣態(tài)原子直接躍遷回至高于基態(tài)的亞穩(wěn)態(tài)時所 發(fā)射的熒光；熒光波長發(fā)射的熒光；熒光波長大于大于激

57、發(fā)光波長（熒光能量間隔激發(fā)光波長（熒光能量間隔 小于激發(fā)光能量間隔）；小于激發(fā)光能量間隔）； 階躍線熒光（階躍線熒光（StokesStokes熒光）：熒光）： 光照激發(fā)，非輻射方式釋放部分能量后，再發(fā)射熒光返回光照激發(fā)，非輻射方式釋放部分能量后，再發(fā)射熒光返回 基態(tài)；熒光波長基態(tài)；熒光波長大于大于激發(fā)光波長（熒光能量間隔小于激發(fā)光能激發(fā)光波長（熒光能量間隔小于激發(fā)光能 量間隔）；非輻射方式釋放能量：碰撞，放熱；量間隔）；非輻射方式釋放能量：碰撞，放熱； 光照激發(fā)，再熱激發(fā)，返至高于基態(tài)的能級，發(fā)射熒光光照激發(fā)，再熱激發(fā)，返至高于基態(tài)的能級，發(fā)射熒光 a b c d anti-Stokesant

58、i-Stokes熒光熒光( (反斯托克斯熒光反斯托克斯熒光) )： 氣態(tài)原子先熱激發(fā)再光照激發(fā)氣態(tài)原子先熱激發(fā)再光照激發(fā)( (或反之或反之) )，再發(fā)射熒光直，再發(fā)射熒光直 接返回基態(tài)，熒光波長接返回基態(tài)，熒光波長小于小于激發(fā)光波長激發(fā)光波長 a b c d （3 3）敏化熒光）敏化熒光 受光激發(fā)的原子與另一種原子碰撞時，把激發(fā)能傳遞另受光激發(fā)的原子與另一種原子碰撞時，把激發(fā)能傳遞另 一個原子使其激發(fā)，后者發(fā)射熒光；一個原子使其激發(fā)，后者發(fā)射熒光； 火焰原子化中觀察不到敏化熒光；火焰原子化中觀察不到敏化熒光； 非火焰原子化中可觀察到非火焰原子化中可觀察到 所有熒光類型中，共振熒光強度最大，最為

59、有用所有熒光類型中，共振熒光強度最大，最為有用 3.3.熒光猝滅與熒光量子效率熒光猝滅與熒光量子效率 熒光猝滅熒光猝滅： 受激發(fā)的原子與其他原子碰撞，能量以熱或 其他非熒光發(fā)射方式給出，產生非熒光去激發(fā)過程，使熒光 減弱或完全不發(fā)生的現象。 熒光量子效率熒光量子效率： = f / a f 發(fā)射熒光的光量子數； a吸收的光量子數； 熒光量子效率1 熒光猝滅程度與原子化氣氛有關，氬氣氣氛中熒光猝滅 程度最小。 4.4.待測原子濃度與熒光強度的關系待測原子濃度與熒光強度的關系 當光源強度穩(wěn)定，忽略自吸，發(fā)射熒光的強度當光源強度穩(wěn)定，忽略自吸，發(fā)射熒光的強度 If 正比于正比于 基態(tài)原子對特定頻率激發(fā)

60、光的吸收強度基態(tài)原子對特定頻率激發(fā)光的吸收強度 Ia ； If = = Ia 在理想情況下：在理想情況下： cKNlKAII sf 00 I0 原子化火焰單位面積接受到的光源強度；A為受光照射在 檢測器中觀察到的有效面積；K0為峰值吸收系數；l 為吸收光 程長；N為單位體積內的基態(tài)原子數 本章小結本章小結 1. AES1. AES的產生：的產生： 1)1)產生原理；產生原理；2)2)譜線強度影響因素；譜線強度影響因素；3)3)譜線自吸與自蝕譜線自吸與自蝕 2. 2. 光譜分析儀器：光譜分析儀器： 1 1）激發(fā)光源的種類和特點；）激發(fā)光源的種類和特點；2)2)分光系統：棱鏡和光柵；分光系統：棱鏡