第七章原子發(fā)射光譜分析法.

1、生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析第七章第七章 原子發(fā)射光譜分析法原子發(fā)射光譜分析法第一節(jié)第一節(jié) 原子發(fā)射光譜分析基本原理原子發(fā)射光譜分析基本原理第二節(jié)第二節(jié) 原子發(fā)射光譜分析儀器類型原子發(fā)射光譜分析儀器類型 與結(jié)構(gòu)流程與結(jié)構(gòu)流程第三節(jié)第三節(jié) 定性、定量分析方法定性、定量分析方法生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析第一節(jié)第一節(jié) 原子發(fā)射光譜分析基本原理原子發(fā)射光譜分析基本原理一、原子發(fā)射光譜發(fā)展歷程一、原子發(fā)射光譜發(fā)展歷程二、原子發(fā)射光譜的產(chǎn)生原理二、原子發(fā)射光譜的產(chǎn)生原理三、幾個(gè)基本術(shù)語三、幾個(gè)基本術(shù)語四、四、譜線強(qiáng)度譜線強(qiáng)度五、譜線的自吸和自蝕五、譜線的自

2、吸和自蝕生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析第一節(jié)第一節(jié) 原子發(fā)射光譜分析基本原理原子發(fā)射光譜分析基本原理一、原子發(fā)射光譜發(fā)展歷程一、原子發(fā)射光譜發(fā)展歷程1. 1826年，泰爾博建立年，泰爾博建立原子特征譜線原子特征譜線的概念，光的概念，光 譜化學(xué)分析的奠基人。譜化學(xué)分析的奠基人。 “無論什么時(shí)候，只要在棱鏡中觀察到在火焰里有某一種無論什么時(shí)候，只要在棱鏡中觀察到在火焰里有某一種顏色光線出現(xiàn)時(shí)，就有一定的化合物的存在。顏色光線出現(xiàn)時(shí)，就有一定的化合物的存在?！?. 1859年年，基爾霍夫、本生研制第一臺(tái)光譜儀，基爾霍夫、本生研制第一臺(tái)光譜儀， 原子發(fā)射光譜進(jìn)入原子發(fā)射光譜進(jìn)入定

3、性分析定性分析階段。階段。新元素鎵、銫、氮在這一事期被發(fā)現(xiàn)。新元素鎵、銫、氮在這一事期被發(fā)現(xiàn)。生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析第一節(jié)第一節(jié) 原子發(fā)射光譜分析基本原理原子發(fā)射光譜分析基本原理3. 1920年，格拉赫提出了年，格拉赫提出了內(nèi)標(biāo)法內(nèi)標(biāo)法，奠定了定量分，奠定了定量分析的基礎(chǔ)。析的基礎(chǔ)。4. 1930年，年，工作曲線法工作曲線法的提出使得光譜定量分析的提出使得光譜定量分析 趨于完善。趨于完善。 5. 1931-1938年，出現(xiàn)了年，出現(xiàn)了直流電弧光源、火花光源直流電弧光源、火花光源 高壓交流電弧。高壓交流電弧。生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析第一節(jié)

4、第一節(jié) 原子發(fā)射光譜分析基本原理原子發(fā)射光譜分析基本原理6. 1945年，光電直讀光譜儀。年，光電直讀光譜儀。7. 70年代，等離子體光源的出現(xiàn)，多元素同時(shí)分年代，等離子體光源的出現(xiàn)，多元素同時(shí)分 析，液體試樣分析。析，液體試樣分析。生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析第一節(jié)第一節(jié) 原子發(fā)射光譜分析基本原理原子發(fā)射光譜分析基本原理 正常狀態(tài)下，原子的正常狀態(tài)下，原子的核外電子核外電子一般處在一般處在基態(tài)運(yùn)基態(tài)運(yùn)動(dòng)動(dòng)，當(dāng)獲取足夠的能量后，就會(huì)從，當(dāng)獲取足夠的能量后，就會(huì)從基態(tài)基態(tài)躍遷到躍遷到激發(fā)激發(fā)態(tài)態(tài)，處于激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定（，處于激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定（壽命小于壽命小于10-8s），），迅速

5、回迅速回到到基態(tài)基態(tài)時(shí)，就要釋放出多余的能量，若以時(shí)，就要釋放出多余的能量，若以光的光的形式形式釋放能量，既得到發(fā)射光譜。釋放能量，既得到發(fā)射光譜。生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析第一節(jié)第一節(jié) 原子發(fā)射光譜分析基本原理原子發(fā)射光譜分析基本原理二、原子發(fā)射光譜的產(chǎn)生原理二、原子發(fā)射光譜的產(chǎn)生原理特征輻射特征輻射基態(tài)元素基態(tài)元素A激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)A*熱能、電能熱能、電能EjicEEEhhE0E1E2能量hvEn激發(fā)態(tài)壽命小激發(fā)態(tài)壽命小于于10-8 s吸收吸收發(fā)射發(fā)射生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析第一節(jié)第一節(jié) 原子發(fā)射光譜分析基本原理原子發(fā)射光譜分析基本原理必須

6、明確如下幾個(gè)問題：必須明確如下幾個(gè)問題：1. 原子外層電子能量分布量子化，原子外層電子能量分布量子化，E不不連續(xù)連續(xù), ,或或不連續(xù)不連續(xù)-線光譜線光譜。2. 同一原子中，電子能級(jí)多，在不同能級(jí)間躍遷，同一原子中，電子能級(jí)多，在不同能級(jí)間躍遷，E不同，可發(fā)射許多不同不同，可發(fā)射許多不同或或的輻射線的輻射線-多多譜線譜線。不是任何能級(jí)之間都能發(fā)生躍遷，躍遷要遵循不是任何能級(jí)之間都能發(fā)生躍遷，躍遷要遵循“光譜選律光譜選律”。生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析第一節(jié)第一節(jié) 原子發(fā)射光譜分析基本原理原子發(fā)射光譜分析基本原理3. 不同元素的原子具有不同的能級(jí)構(gòu)成，不同元素的原子具有不同

7、的能級(jí)構(gòu)成，E不不一樣，所以一樣，所以或或也不同，各種元素都有其特征也不同，各種元素都有其特征的光譜線的光譜線-定性分析定性分析。4. 元素特征譜線強(qiáng)度與分析試樣中該元素的含元素特征譜線強(qiáng)度與分析試樣中該元素的含量有確定的關(guān)系，所以可通過測定譜線的強(qiáng)度確量有確定的關(guān)系，所以可通過測定譜線的強(qiáng)度確定元素在分析試樣中的含量定元素在分析試樣中的含量-定量分析定量分析。生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析第一節(jié)第一節(jié) 原子發(fā)射光譜分析基本原理原子發(fā)射光譜分析基本原理三、幾個(gè)基本術(shù)語三、幾個(gè)基本術(shù)語1. 共振線：共振線：原子中外層電子從基態(tài)被激發(fā)到激發(fā)態(tài)原子中外層電子從基態(tài)被激發(fā)到激發(fā)態(tài)

8、后，由該激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)所發(fā)射出來的輻射線。后，由該激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)所發(fā)射出來的輻射線。2. 第一共振線：第一共振線：由最低激發(fā)態(tài)（第一激發(fā)態(tài)）回由最低激發(fā)態(tài)（第一激發(fā)態(tài)）回基態(tài)所發(fā)射的輻射線，通常把第一共振線稱為共振基態(tài)所發(fā)射的輻射線，通常把第一共振線稱為共振線。線。生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析第一節(jié)第一節(jié) 原子發(fā)射光譜分析基本原理原子發(fā)射光譜分析基本原理3. 原子線原子線: : 由原子外層電子被激發(fā)到高能態(tài)后躍遷由原子外層電子被激發(fā)到高能態(tài)后躍遷回基態(tài)或較低能態(tài)所發(fā)射的譜線，在譜線表圖中用回基態(tài)或較低能態(tài)所發(fā)射的譜線，在譜線表圖中用羅馬字羅馬字“”表示。表示。4.

9、離子線離子線: : 離子也可能被激發(fā)，其外層電子躍遷也離子也可能被激發(fā)，其外層電子躍遷也發(fā)射光譜，稱為離子線。發(fā)射光譜，稱為離子線。 ： 表示一次電離離子發(fā)射的譜線；表示一次電離離子發(fā)射的譜線； ： 表示二次電離離子發(fā)射的譜線。表示二次電離離子發(fā)射的譜線。生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析第一節(jié)第一節(jié) 原子發(fā)射光譜分析基本原理原子發(fā)射光譜分析基本原理四、四、譜線強(qiáng)度譜線強(qiáng)度 在高能級(jí)在高能級(jí)Em和低能級(jí)和低能級(jí)Ek兩能級(jí)間躍遷，譜線強(qiáng)兩能級(jí)間躍遷，譜線強(qiáng)度可表示為：度可表示為：Nm：高能級(jí)上的原子總數(shù)：高能級(jí)上的原子總數(shù);Amk：兩個(gè)能級(jí)間的躍遷幾率；：兩個(gè)能級(jí)間的躍遷幾率；

10、h : : Plank常數(shù)；常數(shù)； mk : 發(fā)射譜線的頻率。發(fā)射譜線的頻率。mkmmkmkmmkmkIN AEEN A h生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析第一節(jié)第一節(jié) 原子發(fā)射光譜分析基本原理原子發(fā)射光譜分析基本原理 在熱力學(xué)平衡時(shí)，各能級(jí)上原子分布遵守在熱力學(xué)平衡時(shí)，各能級(jí)上原子分布遵守玻耳玻耳茲曼分布定律茲曼分布定律：expexpmmmkkkEgkTNENgkT00expmmmEgkTNNg基態(tài)原子基態(tài)原子Ek=E0=0gm 、g0 : : 激發(fā)態(tài)與基態(tài)的統(tǒng)計(jì)權(quán)重；激發(fā)態(tài)與基態(tài)的統(tǒng)計(jì)權(quán)重； k : 玻耳茲曼常數(shù)；玻耳茲曼常數(shù)；T : 激發(fā)溫度。激發(fā)溫度。生物與化學(xué)工程

11、學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析第一節(jié)第一節(jié) 原子發(fā)射光譜分析基本原理原子發(fā)射光譜分析基本原理00expmmmkmkmkgEIA hNkTgIac-定量分析基礎(chǔ)定量分析基礎(chǔ)0IN一定條件下，一定條件下，0Nc生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析第一節(jié)第一節(jié) 原子發(fā)射光譜分析基本原理原子發(fā)射光譜分析基本原理影響譜線強(qiáng)度的因素影響譜線強(qiáng)度的因素：（1 1）內(nèi)部因素：譜線的）內(nèi)部因素：譜線的統(tǒng)計(jì)全重，躍遷幾率，激發(fā)統(tǒng)計(jì)全重，躍遷幾率，激發(fā)能能等；等；（2 2）外部因素：主要表現(xiàn)為）外部因素：主要表現(xiàn)為激發(fā)溫度激發(fā)溫度。激發(fā)溫度越激發(fā)溫度越高，強(qiáng)度越大。但激發(fā)溫度高，又會(huì)引起原子

12、的電高，強(qiáng)度越大。但激發(fā)溫度高，又會(huì)引起原子的電離，影響原子線的強(qiáng)度。離，影響原子線的強(qiáng)度。 00expmmmkmkmkgEIA hNkTg生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析第一節(jié)第一節(jié) 原子發(fā)射光譜分析基本原理原子發(fā)射光譜分析基本原理五、譜線的自吸和自蝕五、譜線的自吸和自蝕等離子體：等離子體：以氣態(tài)形式存在的包含分子、離子、以氣態(tài)形式存在的包含分子、離子、電子等粒子的整體電中性集合體。電子等粒子的整體電中性集合體。 激發(fā)源中的等離子體有一定的體積，溫度激發(fā)源中的等離子體有一定的體積，溫度及原子濃度在其各部位分布不均勻。及原子濃度在其各部位分布不均勻。 中心區(qū)域：中心區(qū)域：溫

13、度高、激發(fā)態(tài)的原子多；溫度高、激發(fā)態(tài)的原子多；邊緣區(qū)域：邊緣區(qū)域：溫度低、基態(tài)或較低能態(tài)的原子較多。溫度低、基態(tài)或較低能態(tài)的原子較多。生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析 第一節(jié)第一節(jié) 原子發(fā)射光譜分析基本原理原子發(fā)射光譜分析基本原理自吸（自吸（r）：）：位于中心的激發(fā)態(tài)原子發(fā)射的輻射被位于中心的激發(fā)態(tài)原子發(fā)射的輻射被邊緣的同種基態(tài)原子吸收，使輻射強(qiáng)度降低的現(xiàn)邊緣的同種基態(tài)原子吸收，使輻射強(qiáng)度降低的現(xiàn)象。象。自蝕（自蝕（R）：）：元素濃度低時(shí)，不出現(xiàn)自吸。隨濃度元素濃度低時(shí)，不出現(xiàn)自吸。隨濃度增加，自吸越嚴(yán)重，當(dāng)濃度達(dá)到一定值時(shí)，譜線增加，自吸越嚴(yán)重，當(dāng)濃度達(dá)到一定值時(shí)，譜線中

14、心完全吸收，如同出現(xiàn)兩條線。中心完全吸收，如同出現(xiàn)兩條線。生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析第一節(jié)第一節(jié) 原子發(fā)射光譜分析基本原理原子發(fā)射光譜分析基本原理 由于發(fā)射譜線的寬度比吸收譜線的寬度，由于發(fā)射譜線的寬度比吸收譜線的寬度，自吸對(duì)譜線中心處的強(qiáng)度影響較大。自吸對(duì)譜線中心處的強(qiáng)度影響較大。 b1：無自吸；：無自吸；b1：自吸增強(qiáng)；：自吸增強(qiáng)；b0: 嚴(yán)重自蝕。嚴(yán)重自蝕。生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析 第二節(jié)第二節(jié) 原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程一、結(jié)構(gòu)流程一、結(jié)構(gòu)流程二、光源二、光源三、分光系統(tǒng)三、分光系統(tǒng)四、進(jìn)樣系統(tǒng)四、進(jìn)樣系統(tǒng)五、檢測

15、器五、檢測器生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析 第二節(jié)第二節(jié) 原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程激發(fā)源激發(fā)源(光源光源)單色器單色器檢測器檢測器數(shù)據(jù)處理與顯示數(shù)據(jù)處理與顯示全譜直讀等離子體發(fā)射光譜儀全譜直讀等離子體發(fā)射光譜儀一、結(jié)構(gòu)流程一、結(jié)構(gòu)流程生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析 第二節(jié)第二節(jié) 原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程原子發(fā)射光譜分析的三個(gè)主要過程原子發(fā)射光譜分析的三個(gè)主要過程: : 1. 樣品蒸發(fā)、原子化，原子激發(fā)并產(chǎn)生光輻射；樣品蒸發(fā)、原子化，原子激發(fā)并產(chǎn)生光輻射；2. 分光，形成按波長順序排列的光譜；分光，形成按波長順序

16、排列的光譜；3. 檢測光譜中譜線的波長和強(qiáng)度。檢測光譜中譜線的波長和強(qiáng)度。 生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析 第二節(jié)第二節(jié) 原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程Varian 710-ES全譜直讀電感耦合等離子發(fā)射光譜儀全譜直讀電感耦合等離子發(fā)射光譜儀(rmb:61萬萬) 生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析 第二節(jié)第二節(jié) 原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程二、光源二、光源 光源的作用：光源的作用：提供試樣蒸發(fā)、原子化和原子激提供試樣蒸發(fā)、原子化和原子激發(fā)所需要的能量。發(fā)所需要的能量。MmNn(s)蒸蒸發(fā)發(fā)MmNn(g)解解離離Mm+ + N

17、n-原原子子化化M + N激激發(fā)發(fā)M*發(fā)發(fā)射射M + hv電電離離Mm+激激發(fā)發(fā)M(m+)*原原子子光光譜譜發(fā)發(fā)射射Mm+ + hv離離子子光光譜譜生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析 第二節(jié)第二節(jié) 原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程 原子發(fā)射光譜常用的激發(fā)光源有：原子發(fā)射光譜常用的激發(fā)光源有：電弧、電火花和火焰、電感耦合高頻等離子體等。電弧、電火花和火焰、電感耦合高頻等離子體等。 （a）適宜固體試樣直接分析的光源：適宜固體試樣直接分析的光源：電弧和電火電弧和電火花光源；花光源；（b）適宜液體試樣分析的光源：適宜液體試樣分析的光源：火焰和等離子體火焰和等離子體光源。光

18、源。生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析 第二節(jié)第二節(jié) 原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程等離子體焰炬等離子體焰炬 等離子體光源主要有以下三種形式：等離子體光源主要有以下三種形式： (a) 直流等離子體噴焰直流等離子體噴焰 (DCP) (b) 微波感生等離子體微波感生等離子體(MIP) (c) 電感耦合等離子體電感耦合等離子體(ICP) ICP焰炬焰炬生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析第二節(jié)第二節(jié) 原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程1. ICP-AES的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu):主要部分：主要部分：a. 高頻發(fā)生器；高頻發(fā)生器；b. 等離子體炬管；等離子

19、體炬管；c. 霧化器。霧化器。生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析 第二節(jié)第二節(jié) 原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程2. 等離子體炬管結(jié)構(gòu)：等離子體炬管結(jié)構(gòu)：三層同心石英玻璃管組成。三層同心石英玻璃管組成。外層管：外層管：通入冷卻氣通入冷卻氣Ar以避免等離以避免等離子炬燒壞石英管子炬燒壞石英管; ;中層管：中層管：通入通入Ar以維持等離子體；以維持等離子體；內(nèi)層管：內(nèi)層管：由由Ar將試樣氣溶膠從內(nèi)管將試樣氣溶膠從內(nèi)管引入等離子體。引入等離子體。 生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析 第二節(jié)第二節(jié) 原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程3. 工作原

20、理：工作原理：感應(yīng)線圈感應(yīng)線圈高頻交變磁場高頻交變磁場感生電流感生電流 當(dāng)高頻發(fā)生器接通電源后，高當(dāng)高頻發(fā)生器接通電源后，高頻電流通過頻電流通過感應(yīng)線圈感應(yīng)線圈產(chǎn)生產(chǎn)生高頻交高頻交變磁場。變磁場。 此時(shí)向炬管的外管內(nèi)切線方向此時(shí)向炬管的外管內(nèi)切線方向通入冷卻氣體通入冷卻氣體Ar，中層管內(nèi)軸向，中層管內(nèi)軸向通入輔助氣體通入輔助氣體Ar。生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析 第二節(jié)第二節(jié) 原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程感應(yīng)線圈感應(yīng)線圈高頻交變磁場高頻交變磁場感生電流感生電流 用高頻點(diǎn)火裝置引燃，使氣用高頻點(diǎn)火裝置引燃，使氣體電離。產(chǎn)生等離子體氣流，在體電離。產(chǎn)生等離子

21、體氣流，在垂直于磁場方向的截面上產(chǎn)生環(huán)垂直于磁場方向的截面上產(chǎn)生環(huán)形形感生電流。感生電流。 其電阻小，電流很大，瞬間其電阻小，電流很大，瞬間將氣體加熱至將氣體加熱至10000K，在管口形，在管口形成穩(wěn)定的成穩(wěn)定的等離子焰炬等離子焰炬。 生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析第二節(jié)第二節(jié) 原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程焰心區(qū)：焰心區(qū)：預(yù)熱區(qū)預(yù)熱區(qū)呈白熾不透明，溫度高達(dá)呈白熾不透明，溫度高達(dá)10000K。試。試液被預(yù)熱和蒸發(fā)。液被預(yù)熱和蒸發(fā)。內(nèi)焰區(qū)：內(nèi)焰區(qū)：測光區(qū)測光區(qū)淡藍(lán)色半透明，感應(yīng)線圈以上約淡藍(lán)色半透明，感應(yīng)線圈以上約10-20mm，溫度約，溫度約6000-800

22、0K，試液中，試液中原子主要在該區(qū)被激發(fā)、電離，并產(chǎn)原子主要在該區(qū)被激發(fā)、電離，并產(chǎn)生輻射。生輻射。尾焰區(qū)：尾焰區(qū)：呈無色透明，溫度約呈無色透明，溫度約6000K，在內(nèi)焰，在內(nèi)焰區(qū)的上方，僅激發(fā)低能態(tài)的試樣。區(qū)的上方，僅激發(fā)低能態(tài)的試樣。生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析 第二節(jié)第二節(jié) 原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程4. ICP焰炬特點(diǎn)：焰炬特點(diǎn)：(1) 、溫度高，惰性氣氛，原子化條件好；溫度高，惰性氣氛，原子化條件好； (2)、消除自吸現(xiàn)象、消除自吸現(xiàn)象“趨膚效應(yīng)趨膚效應(yīng)”；(3)、線性范圍寬（、線性范圍寬（45個(gè)數(shù)量級(jí)）；個(gè)數(shù)量級(jí)）；(4)、 ICP中電子密

23、度大，堿金屬電離造成的影響??；中電子密度大，堿金屬電離造成的影響?。?5)、 背景干擾小；背景干擾?。?6)、無電極放電，無電極污染；、無電極放電，無電極污染；(7)、非金屬測定靈敏度低，儀器昂貴，費(fèi)用高。、非金屬測定靈敏度低，儀器昂貴，費(fèi)用高。ICP焰炬不是化學(xué)燃燒火焰，氣體放電！焰炬不是化學(xué)燃燒火焰，氣體放電！生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析第二節(jié)第二節(jié) 原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程光源光源蒸發(fā)溫度蒸發(fā)溫度激發(fā)溫度激發(fā)溫度/K放電穩(wěn)定性放電穩(wěn)定性直流電弧直流電弧交流電弧交流電弧電火花電火花ICP高高中中低低很高很高4000-70004000-7000瞬間

24、瞬間100006000-8000較差較差較好較好好好很好很好幾種光源性能的比較幾種光源性能的比較生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析 第二節(jié)第二節(jié) 原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程三、分光系統(tǒng)三、分光系統(tǒng)(a)、平面反射光柵、平面反射光柵(b)、凹面光柵、凹面光柵(c)、中階梯平面反射光柵、中階梯平面反射光柵 生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析 第二節(jié)第二節(jié) 原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程四、進(jìn)樣系統(tǒng)四、進(jìn)樣系統(tǒng)固體樣品：固體樣品：電弧、電火花光源，電弧、電火花光源，石墨對(duì)電極。石墨對(duì)電極。液體樣品：液體樣品：電感耦合等離子體光源，電

25、感耦合等離子體光源，霧化器。霧化器。生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析第二節(jié)第二節(jié) 原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)流程五、檢測器五、檢測器(2)、陣列檢測器、陣列檢測器(1)、光電倍增管、光電倍增管(a)、光敏二極管陣列檢測器、光敏二極管陣列檢測器(b)、光導(dǎo)攝像管陣列檢測器、光導(dǎo)攝像管陣列檢測器(c)、電荷轉(zhuǎn)移陣列檢測器、電荷轉(zhuǎn)移陣列檢測器生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析第三節(jié)第三節(jié) 定性、定量分析方法定性、定量分析方法 一、一、光譜定性分析光譜定性分析 三、原子發(fā)射光譜法三、原子發(fā)射光譜法分析特點(diǎn)分析特點(diǎn) 二、二、光譜定量分析光譜定量分析生物

26、與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析第三節(jié)第三節(jié) 定性、定量分析方法定性、定量分析方法 一、一、光譜定性分析光譜定性分析元素不同元素不同電子結(jié)構(gòu)不同電子結(jié)構(gòu)不同發(fā)射光譜不同發(fā)射光譜不同(特征光譜特征光譜)（一）、定性依據(jù)：（一）、定性依據(jù)：原子的核外電子能級(jí)不同時(shí)，躍遷產(chǎn)生不同波長原子的核外電子能級(jí)不同時(shí)，躍遷產(chǎn)生不同波長的光譜線，通過檢測特征光譜線是否存在，確證某的光譜線，通過檢測特征光譜線是否存在，確證某元素是否存在。元素是否存在。生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析第三節(jié)第三節(jié) 定性、定量分析方法定性、定量分析方法（二）、幾個(gè)基本術(shù)語：（二）、幾個(gè)基本術(shù)語：1

27、. 分析線：分析線：復(fù)雜元素的譜線可能多至數(shù)千條，只復(fù)雜元素的譜線可能多至數(shù)千條，只選擇其中幾條特征譜線檢驗(yàn)。選擇其中幾條特征譜線檢驗(yàn)。2. 最后線：最后線：當(dāng)元素含量減至很小，最后仍然觀察當(dāng)元素含量減至很小，最后仍然觀察到的少數(shù)幾條譜線到的少數(shù)幾條譜線 。3. 靈敏線：靈敏線：一般是指一些激發(fā)電位低、強(qiáng)度大的譜一般是指一些激發(fā)電位低、強(qiáng)度大的譜線，多是共振線，最后線也是最靈敏線。線，多是共振線，最后線也是最靈敏線。4. 共振線共振線：由第一激發(fā)態(tài)回到基態(tài)所產(chǎn)生的譜線；由第一激發(fā)態(tài)回到基態(tài)所產(chǎn)生的譜線；通常也是分析線、靈敏線、最后線。通常也是分析線、靈敏線、最后線。生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)

28、工程學(xué)院儀器分析儀器分析第三節(jié)第三節(jié) 定性、定量分析方法定性、定量分析方法 不論采取那種方法定性，要給出某一元素不論采取那種方法定性，要給出某一元素存在的肯定結(jié)果，存在的肯定結(jié)果，有有2條或條或2條以上條以上該元素的該元素的特特征譜線征譜線出現(xiàn)。出現(xiàn)。（三）、定性方法：（三）、定性方法：標(biāo)準(zhǔn)光譜比較法標(biāo)準(zhǔn)光譜比較法-以鐵譜作為波長標(biāo)尺。以鐵譜作為波長標(biāo)尺。 為什么選鐵譜？為什么選鐵譜？（1）譜線多：在）譜線多：在210660nm范圍內(nèi)有數(shù)千條譜線；范圍內(nèi)有數(shù)千條譜線；（2）譜線間距離分配均勻：容易對(duì)比，適用面廣；）譜線間距離分配均勻：容易對(duì)比，適用面廣；（3）定位準(zhǔn)確：已準(zhǔn)確測量了鐵譜每一條譜

29、線的波長。）定位準(zhǔn)確：已準(zhǔn)確測量了鐵譜每一條譜線的波長。 生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析第三節(jié)第三節(jié) 定性、定量分析方法定性、定量分析方法標(biāo)準(zhǔn)光譜圖標(biāo)準(zhǔn)光譜圖生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析第三節(jié)第三節(jié) 定性、定量分析方法定性、定量分析方法具體操作方法：具體操作方法：1. 將標(biāo)準(zhǔn)品與純鐵在一定條件下攝譜，制作將標(biāo)準(zhǔn)品與純鐵在一定條件下攝譜，制作標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)光譜圖光譜圖；2. 將試樣與純鐵在將試樣與純鐵在完全相同條件下完全相同條件下攝譜，并與標(biāo)攝譜，并與標(biāo)準(zhǔn)譜圖比對(duì)，檢查準(zhǔn)譜圖比對(duì)，檢查待測元素的分析線待測元素的分析線是否存在，是否存在，可同時(shí)進(jìn)行多元素測定

30、?？赏瑫r(shí)進(jìn)行多元素測定。生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析第三節(jié)第三節(jié) 定性、定量分析方法定性、定量分析方法 二、二、光譜定量分析光譜定量分析（一）、（一）、塞伯塞伯- -羅馬金公式羅馬金公式-絕對(duì)強(qiáng)度法絕對(duì)強(qiáng)度法（二）、（二）、內(nèi)標(biāo)法內(nèi)標(biāo)法-相對(duì)強(qiáng)度法相對(duì)強(qiáng)度法（三）、（三）、標(biāo)準(zhǔn)加入法標(biāo)準(zhǔn)加入法生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析第三節(jié)第三節(jié) 定性、定量分析方法定性、定量分析方法（一）、（一）、塞伯塞伯- -羅馬金公式羅馬金公式-絕對(duì)強(qiáng)度法絕對(duì)強(qiáng)度法I = acb blg I = b lgc+ lga式中：式中：b b=1 =1 沒有自吸沒有自吸, , b b1, 1, 有自吸有自吸影響譜線強(qiáng)度因素：影響譜線強(qiáng)度因素： 試樣的蒸發(fā)、激發(fā)溫試樣的蒸發(fā)、激發(fā)溫度；組成、穩(wěn)定性度；組成、穩(wěn)定性;自吸自吸現(xiàn)象。現(xiàn)象。生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析儀器分析第三節(jié)第三節(jié) 定性、定量分析方法定性、定量分析方法（二）、（二）、內(nèi)標(biāo)法內(nèi)標(biāo)法-相對(duì)強(qiáng)度法相對(duì)強(qiáng)度法bIac0000bIa c0000bbbIacRAcIa clglglgRbcA-內(nèi)標(biāo)法內(nèi)標(biāo)法定量基本公式定量基本公式lgclgR生物與化學(xué)工程學(xué)院生物與化學(xué)工