《環(huán)境儀器分析》第二章-原子發(fā)射光譜-1課件

2022/12/211第二章原子發(fā)射光譜法

（AtomicEmissionSpectrometry，AES）2022/12/161第二章原子發(fā)射光譜法

（Atomic2022/12/212Section1MainContents一、原子發(fā)射光譜法在環(huán)境中的應用ApplicationofAtomicEmissionSpectrometryinenvironment二、原子發(fā)射光譜法的產(chǎn)生TheSpectraProducedbyAtomicEmissionSpectrometry三、譜線強度

Spectralintensity四、譜線的自吸和自蝕

Self-absorptionandself-reversal2022/12/162Section1MainCont2022/12/213一、原子發(fā)射光譜在環(huán)境分析中的應用AES同時測定廢水中Cd、Cr、Cu、Ni和Pb；

AES測定大氣顆粒物中Be和Pb；

AES測定土壤中的稀土元素La(鑭)、Ce(鈰)、Pr(鐠)、Nd(釹)、Sm(釤)等；

AES可測定土壤、水系沉淀物中微量Ag。2022/12/163一、原子發(fā)射光譜在環(huán)境分析中的應用A2022/12/214lightThermalmagneticElectricalexcitedInstrumentalAnalysis2022/12/164lightThermalmagnetiAtomicEmissionSpectrometry，AES(1)Gaseousionsormolecules,whenthermallyorelectricallyexcited,emitcharacteristicradiationsintheultravioletandvisibleregions.Emissionspectroscopyisconcernedwiththecharacterizationofthewavelengthsandintensitiesofradiationproducedinthismatter.(2)Inaddition,dataderivedfromemissionspectroscopycanbeemployedforqualitativeandquantitativeelementalanalysis.2022/12/21AtomicEmissionSpectrometry，A(1)Thecentralproblematomicemissionspectroscopyisthelargeinfluenceofthesourceuponboththepatternandtheintensityoflinesproducedbyaspecies.Itisapparentthatthesourcemustservetwofunctions.(2)First,itmustprovidesufficientenergytovolatilizethesampleandconverttheindividualcomponentstogaseousatomsorions;Inthisprocess,itisessentialthatthedistributionoftheelementsinthevaporbereproduciblyrelatedtotheirconcentrationordistributioninthesample.(3)Thesecondfunctionistosupplysufficientenergytocauseelectronicexcitationoftheelementaryparticlesinthegas.2022/12/21AtomicEmissionSpectrometry，AES(1)ThecentralproblematomicIngeneral,atomicemissionmethodsarebaseduponthelinespectrumproducedwhentheouterelectronsofanexcitedatomorasimpleionsreturntothegroundstatedinoneormoresteps.(2)Thewavelengthpatternoflinesisuniqueforeachelement,butitisimportanttoappreciatethatthepatternisalsodependentupontheenergyfortheexcitationsource.2022/12/21TheSpectraProducedbyAtomicEmissionSpectrometry

Ingeneral,atomicemissionm2022/12/218TheSpectraProducedbyAtomicEmissionSpectrometry

原子發(fā)射光譜分析法是利用原子受電能或者熱能激發(fā)，外層電子躍遷所發(fā)射的特征光譜來研究物質(zhì)的組成及含量的方法。2022/12/168TheSpectraProduce原子發(fā)射光譜是根據(jù)處于激發(fā)態(tài)的待測元素原子回到基態(tài)時發(fā)射的特征譜線對待測元素進行分析的方法。2022/12/21TheSpectraProducedbyAtomicEmissionSpectrometry

原子發(fā)射光譜是根據(jù)處于激發(fā)態(tài)的待測元素原子回到基態(tài)時發(fā)射的特2022/12/2110在正常狀態(tài)下，元素處于基態(tài)，元素在受到熱（火焰）或電（電火花）激發(fā)時，由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài).處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，在很短的時間(10-8s)內(nèi)，外層電子就從高能級向較低能級或基態(tài)躍遷，多余能量就得到一系列譜線組成的特征光譜。原子能級圖TheSpectraProducedbyAtomicEmissionSpectrometry

2022/12/1610在正常狀態(tài)下，元素處于基態(tài)，元素在受2022/12/2111特征輻射基態(tài)元素M激發(fā)態(tài)M*熱能、電能EE1E2E1E0E2E1E0E2提供能量激發(fā)發(fā)射hnGroundstateThermalor

electricalexcitedExcitationstateCharacteristicradiationsTheSpectraProducedbyAtomicEmissionSpectrometry

2022/12/1611特征輻射基態(tài)元素M激發(fā)態(tài)M*熱能、電2022/12/2112譜線波長與能量的關系為：λ=hc/△E=hc/E1–E0E1、E0分別為高能級與基態(tài)的能量；λ-----波長(波的相鄰兩極大或兩極小間的直線距離，單位：cm、μm、nm或者?）；H-----普朗克常數(shù)(6.626×10-34J.s)；C-----光速(3*108m/s)；E1E0E2E1E0E2提供能量激發(fā)發(fā)射hnTheSpectraProducedbyAtomicEmissionSpectrometry

2022/12/1612譜線波長與能量的關系為：E1、E0分2022/12/2113Qualitativeanalysis-----differentstructure,differentcharacteristicsQuantitativeanalysis-----differentconcentration,differentintensity.2022/12/1613Qualitativeanalys2022/12/2114元素的特征譜線（重要術語）

激發(fā)電位(ExcitedPotential)：原子的外層電子由基態(tài)激發(fā)到激發(fā)態(tài)所需要的能量。原子的光譜線各有其相應的激發(fā)電位，以電子伏特(ev)或波數(shù)(cm-1)表示，1ev=8065cm-1.

共振電位(ResonancePotential)：原子的最低激發(fā)電位。由基態(tài)激發(fā)到第一激發(fā)態(tài)所需要的能量。E1E0E2E1E0E2提供能量激發(fā)發(fā)射hn2022/12/1614元素的特征譜線（重要術語）激發(fā)電位2022/12/2115靈敏線(Sensitiveline)：具有最低激發(fā)電位的譜線叫主共振線。主共振線一般是由最低激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時發(fā)射的譜線。共振線(Resonanceline)：由激發(fā)態(tài)直接躍遷到基態(tài)所輻射的譜線，每個元素有多條共振線。元素的特征譜線（重要術語）E1E0E2E1E0E2提供能量激發(fā)發(fā)射hn2022/12/1615靈敏線(Sensitiveline2022/12/2116

原子譜線表：I表示原子發(fā)射的譜線；

II表示一次電離離子發(fā)射的譜線；

III表示二次電離離子發(fā)射的譜線；

Mg：I285.21nm；II280.27nm；元素的特征譜線（重要術語）

原子線(atomicline)：原子外層電子的躍遷所發(fā)射的譜線，以I表示,如MgⅠ285.21nm為原子線。

離子線（ionline）

：離子的外層電子躍遷。2022/12/1616元素的特征譜線（重要術語）原子線(2022/12/2117四、譜線強度Spectralintensity原子由某一激發(fā)態(tài)i

向低能級j

躍遷，所發(fā)射的譜線強度與激發(fā)態(tài)原子數(shù)成正比。在熱力學平衡時，單位體積的基態(tài)原子數(shù)N0與激發(fā)態(tài)原子數(shù)Ni的之間的分布遵守玻耳茲曼分布定律：gi

、g0為激發(fā)態(tài)與基態(tài)的統(tǒng)計權(quán)重；Ei：為激發(fā)能；k為玻耳茲曼常數(shù)；T為激發(fā)溫度；2022/12/1617四、譜線強度Spectralin2022/12/2118發(fā)射譜線強度：

Iij=Ni

Aijhijh為Plank常數(shù)；Aij兩個能級間的躍遷幾率；ij發(fā)射譜線的頻率。將Ni代入上式，得：2022/12/1618發(fā)射譜線強度：Iij=NiA2022/12/2119影響譜線強度的因素（1）統(tǒng)計權(quán)重，成正比；（2）躍遷幾率，成正比；（3）激發(fā)能，成負指數(shù)關系，激發(fā)能越小，譜線強度越強，激發(fā)能最低的共振線通常是強度最大的線。（4）溫度升高，譜線強度增大，但易電離。（5）基態(tài)原子數(shù)，成正比。

在一定試驗條件下，譜線強度與被測元素濃度成正比，這是光譜定量分析的依據(jù)。2022/12/1619影響譜線強度的因素（1）統(tǒng)計權(quán)重，成2022/12/2120等離子體(Plasma)：以氣態(tài)形式存在的包含分子、原子、離子、電子等粒子的整體電中性集合體。等離子體內(nèi)溫度和原子濃度的分布不均勻，中間的溫度、激發(fā)態(tài)原子濃度高，邊緣反之。Self-AbsorptionandSelf-reversal2022/12/1620等離子體(Plasma)：以氣態(tài)形Self-Absorption2022/12/21Self-absorption:Radiationemittedbyanexcitedparticleisreadilyabsorbedbyasimilarspeciesintheunexcitedstate.Thus,self-absorptionmaypreventanemittedphotofromreachingthedetector,Sinceonlyasmallfractionofthegaseousatomsareintheexcitedstateatanyinstant,thoselinesthatinvolvetransitionstothegroundstate(resonancelines)aremostsubjecttoself-absorption.Self-Absorption2022/12/16Self-Self-reversal2022/12/21Thecenterofmostsourcesishotterthantheexterior;thus,theemittingspeciesatthecentertendtobesurroundedbyacoolerlayerofunexcitedatomsthatareavailableforabsorption.Thus,self-absorptiontendstoaffectthecenterofalinemorethantheedges.Intheextreme,thecentermaybecomelessintensethattheedgesoritmayevendisappear,andresultinthephenomenonofself-reversal.Self-reversal2022/12/16Thecen2022/12/2123元素濃度低時，不出現(xiàn)自吸。隨濃度增加，自吸越嚴重，當達到一定值時，譜線中心完全吸收，如同出現(xiàn)兩條線，這種現(xiàn)象稱為自蝕。譜線表，r：自吸；R：自蝕；Self-AbsorptionandSelf-reversalSelf-absorptionoftenbecomestroublesomewhentheelementbeingdeterminedisinhighconcentration.Underthesecircumstancesmeasurementsinvolvingresonancelinesareavoided.2022/12/1623元素濃度低時，不出現(xiàn)自吸。隨濃度增加2022/12/2124六、原子發(fā)射光譜的特點2022/12/1624六、原子發(fā)射光譜的特點2022/12/2125第二節(jié)原子發(fā)射光譜儀Section2AtomicEmissionSpectrometer2022/12/1625第二節(jié)原子發(fā)射光譜儀2022/12/2126激發(fā)光源元素在光源中被激發(fā)并在躍遷回基態(tài)時產(chǎn)生光輻射分光系統(tǒng)光輻射檢測系統(tǒng)一、儀器構(gòu)造與流程ExcitationlightsourceSpectroscopicsystemDetectionsystem2022/12/1626激發(fā)光源元素在光源中被激發(fā)并在躍遷回2022/12/2127LightsourceMonochromatordetectorEvaporationAtomizationExcitation2022/12/1627LightsourceMonoch2022/12/2128（A）激發(fā)光源Excitationsource作用：試樣蒸發(fā)、原子化和激發(fā)發(fā)光提供所需能量類型：化學火焰（適宜液體試樣分析）電激發(fā)光源電?。绷?、交流

火花等離子體光源（ICP）:應用最廣泛，液體樣品分析2022/12/1628（A）激發(fā)光源Excitation2022/12/2129FlameArcPhotosensitiveplatePhotomultipliertube2022/12/1629FlameArcPhotosensi2022/12/2130等離子體：以氣態(tài)形式存在的包含分子、原子、離子、電子等粒子的整體電中性集合體。等離子體內(nèi)溫度和原子濃度的分布不均勻，中間的溫度、激發(fā)態(tài)原子濃度高，邊緣反之。等離子體概念(Plasma)2022/12/1630等離子體：以氣態(tài)形式存在的包含分子、2022/12/2131ICP-AES的結(jié)構(gòu)流程

電感耦合等離子體（ICP）主要部分：

1.高頻發(fā)生器

2.等離子體炬管

3.試樣霧化器

(Inductivelycoupledplasma,ICP)2022/12/1631ICP-AES的結(jié)構(gòu)流程

2022/12/2132ICP火焰是如何形成的

當高頻發(fā)生器接通電源后，高頻電流I通過感應線圈產(chǎn)生交變磁場(綠色)。矩管內(nèi)若是導體就產(chǎn)生感應電流（渦電流P）開始時，管內(nèi)為Ar氣，不導電，需要用高壓電火花觸發(fā)，使氣體電離后，在高頻交流電場的作用下，帶電粒子高速運動，碰撞，形成“雪崩”式放電，產(chǎn)生等離子體氣流。在垂直于磁場方向?qū)a(chǎn)生感應電流（渦電流，粉色），其電阻很小，電流很大，產(chǎn)生高溫。又將氣體加熱、電離，在管口形成穩(wěn)定的等離子體焰炬。H--交變磁場；I—高頻電流；P—渦電流；S-感應線圈；G-等離子距管HPIG2022/12/1632ICP火焰是如何形成的當高頻發(fā)生器2022/12/2133等離子炬管分為三層。最外層通Ar氣作為冷卻氣，沿切線方向引入，并螺旋上升，其作用：第一，將等離子體吹離外層石英管的內(nèi)壁，可保護石英管不被燒毀；第二，把點燃的等離子體火焰稍稍向上托起，防止中心管口過熱而熔融第三，中心層（載體），把經(jīng)過霧化器的試樣溶液以氣溶膠式引入等離子體。2022/12/1633等離子炬管分為三層。最外層通Ar氣作2022/12/2134等離子體光源－外觀上類似火焰的放電光源

2022/12/1634等離子體光源－外觀上類似火焰的放電光2022/12/2135焰心區(qū)內(nèi)焰區(qū)尾焰區(qū)ICP火焰

焰心區(qū)

（預熱區(qū)）：溫度10000K。試樣氣溶膠通過這一區(qū)域時被預熱、揮發(fā)溶劑和蒸發(fā)溶質(zhì)。

內(nèi)焰區(qū)（測光區(qū)）：溫度6000-8000K，是分析物質(zhì)原子化、激發(fā)、電離與輻射的主要區(qū)域，也是光譜分析區(qū)。

尾焰區(qū)：溫度低于6000K。2022/12/1635焰心區(qū)內(nèi)焰區(qū)尾焰區(qū)ICP火焰焰心區(qū)2022/12/2136三、ICP-AES特點

(1)溫度高，惰性氣氛，原子化條件好，有利于難熔化合物的分解和元素激發(fā)，有很高的靈敏度和穩(wěn)定性；

(2)“趨膚效應”，渦電流在外表面處密度大，使表面溫度高，軸心溫度低，中心通道進樣對等離子的穩(wěn)定性影響小。也有效消除自吸現(xiàn)象，線性范圍寬（4～5個數(shù)量級）；

(3)

ICP中電子密度大，堿金屬電離造成的影響??；

(4)Ar氣體產(chǎn)生的背景干擾?。?/p>

(5)無電極放電，無電極污染；

缺點：對非金屬測定的靈敏度低，儀器昂貴，操作費用高。2022/12/1636三、ICP-AES特點

2022/12/2137分光系統(tǒng)(Spectroscopicsystem)分光系統(tǒng)的作用是將復合光分解成按波長次序排列的單色光。常用的是光柵光譜儀。2022/12/1637分光系統(tǒng)(Spectroscopic2022/12/2138光柵：光柵是在玻璃或金屬片中刻有很多等距離、等寬的平行刻線（300-2000刻槽/mm）所構(gòu)成?？梢园阉闯墒且幌盗械葘挕⒌染嚯x的狹縫，光柵的色散作用是利用這些狹縫對光的衍射和干涉來進行的。2022/12/1638光柵：光柵是在玻璃或金屬片中刻有很多2022/12/2139

色散率分辨率(resolution)集光本領(Lightcollectionability)光柵光譜儀的光學特性Dispersionrate2022/12/1639色散率光柵光譜儀的光學特性Disp2022/12/2140色散率：指對不同波長的光被光柵分開的能力。它又分為角色散率和線色散率。色散率越大，將不同波長的光分散開的能力越強。2022/12/1640色散率：指對不同波長的光被光柵分開的2022/12/2141角色散率dθ/dλ：兩條波長相差dλ的光被光柵色散后所分開的角度為dθ，則光柵的角色散率為：dθ/dλ。它主要與光柵的材料和幾何形狀有關。線色散率dl/dλ：它表示兩條譜線在焦面上被分開的距離對波長的變化率。2022/12/1641角色散率dθ/dλ：兩條波長相差dλ2022/12/2142實際應用中，通常采用倒線色散率來表示光柵的色散特性，即dλ/dl，單位是nm/mm.例如：在300.0nm波段時，儀器的色散率為1.6nm/mm，如果譜線寬有0.03mm，則1.6nm/mm×0.03mm=0.048nm，也就是說，只有當兩條譜線的波長差大于或等于0.048nm，譜線才能分開。2022/12/1642實際應用中，通常采用倒線色散率來表示2022/12/2143

分辨率R：指將兩條靠得很近的譜線分開的能力可表示為2022/12/1643分辨率R：指將兩條靠得很近的譜2022/12/2144例如：某攝譜儀在300.0nm附近的分辨率為50000，這表明在此波長附近的兩條譜線的波長差必須大于或者至少等于多少時，才能分辨清楚？R=300nm/50000=0.006nm2022/12/1644例如：某攝譜儀在300.0nm附近2022/12/2145檢測系統(tǒng)：常用的檢測記錄光譜的方法有照像法和光電直讀法兩種。2022/12/1645檢測系統(tǒng)：2022/12/21462．光電直讀法：利用光電倍增管將光強度轉(zhuǎn)換成電信號來檢測譜線強度的方法。2022/12/16462．光電直讀法：利用光電倍增管將光強2022/12/21472022/12/16472022/12/2148謝謝！2022/12/1648謝謝！2022/12/2149第二章原子發(fā)射光譜法

（AtomicEmissionSpectrometry，AES）2022/12/161第二章原子發(fā)射光譜法

（Atomic2022/12/2150Section1MainContents一、原子發(fā)射光譜法在環(huán)境中的應用ApplicationofAtomicEmissionSpectrometryinenvironment二、原子發(fā)射光譜法的產(chǎn)生TheSpectraProducedbyAtomicEmissionSpectrometry三、譜線強度

Spectralintensity四、譜線的自吸和自蝕

Self-absorptionandself-reversal2022/12/162Section1MainCont2022/12/2151一、原子發(fā)射光譜在環(huán)境分析中的應用AES同時測定廢水中Cd、Cr、Cu、Ni和Pb；

AES測定大氣顆粒物中Be和Pb；

AES測定土壤中的稀土元素La(鑭)、Ce(鈰)、Pr(鐠)、Nd(釹)、Sm(釤)等；

AES可測定土壤、水系沉淀物中微量Ag。2022/12/163一、原子發(fā)射光譜在環(huán)境分析中的應用A2022/12/2152lightThermalmagneticElectricalexcitedInstrumentalAnalysis2022/12/164lightThermalmagnetiAtomicEmissionSpectrometry，AES(1)Gaseousionsormolecules,whenthermallyorelectricallyexcited,emitcharacteristicradiationsintheultravioletandvisibleregions.Emissionspectroscopyisconcernedwiththecharacterizationofthewavelengthsandintensitiesofradiationproducedinthismatter.(2)Inaddition,dataderivedfromemissionspectroscopycanbeemployedforqualitativeandquantitativeelementalanalysis.2022/12/21AtomicEmissionSpectrometry，A(1)Thecentralproblematomicemissionspectroscopyisthelargeinfluenceofthesourceuponboththepatternandtheintensityoflinesproducedbyaspecies.Itisapparentthatthesourcemustservetwofunctions.(2)First,itmustprovidesufficientenergytovolatilizethesampleandconverttheindividualcomponentstogaseousatomsorions;Inthisprocess,itisessentialthatthedistributionoftheelementsinthevaporbereproduciblyrelatedtotheirconcentrationordistributioninthesample.(3)Thesecondfunctionistosupplysufficientenergytocauseelectronicexcitationoftheelementaryparticlesinthegas.2022/12/21AtomicEmissionSpectrometry，AES(1)ThecentralproblematomicIngeneral,atomicemissionmethodsarebaseduponthelinespectrumproducedwhentheouterelectronsofanexcitedatomorasimpleionsreturntothegroundstatedinoneormoresteps.(2)Thewavelengthpatternoflinesisuniqueforeachelement,butitisimportanttoappreciatethatthepatternisalsodependentupontheenergyfortheexcitationsource.2022/12/21TheSpectraProducedbyAtomicEmissionSpectrometry

Ingeneral,atomicemissionm2022/12/2156TheSpectraProducedbyAtomicEmissionSpectrometry

原子發(fā)射光譜分析法是利用原子受電能或者熱能激發(fā)，外層電子躍遷所發(fā)射的特征光譜來研究物質(zhì)的組成及含量的方法。2022/12/168TheSpectraProduce原子發(fā)射光譜是根據(jù)處于激發(fā)態(tài)的待測元素原子回到基態(tài)時發(fā)射的特征譜線對待測元素進行分析的方法。2022/12/21TheSpectraProducedbyAtomicEmissionSpectrometry

原子發(fā)射光譜是根據(jù)處于激發(fā)態(tài)的待測元素原子回到基態(tài)時發(fā)射的特2022/12/2158在正常狀態(tài)下，元素處于基態(tài)，元素在受到熱（火焰）或電（電火花）激發(fā)時，由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài).處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，在很短的時間(10-8s)內(nèi)，外層電子就從高能級向較低能級或基態(tài)躍遷，多余能量就得到一系列譜線組成的特征光譜。原子能級圖TheSpectraProducedbyAtomicEmissionSpectrometry

2022/12/1610在正常狀態(tài)下，元素處于基態(tài)，元素在受2022/12/2159特征輻射基態(tài)元素M激發(fā)態(tài)M*熱能、電能EE1E2E1E0E2E1E0E2提供能量激發(fā)發(fā)射hnGroundstateThermalor

electricalexcitedExcitationstateCharacteristicradiationsTheSpectraProducedbyAtomicEmissionSpectrometry

2022/12/1611特征輻射基態(tài)元素M激發(fā)態(tài)M*熱能、電2022/12/2160譜線波長與能量的關系為：λ=hc/△E=hc/E1–E0E1、E0分別為高能級與基態(tài)的能量；λ-----波長(波的相鄰兩極大或兩極小間的直線距離，單位：cm、μm、nm或者?）；H-----普朗克常數(shù)(6.626×10-34J.s)；C-----光速(3*108m/s)；E1E0E2E1E0E2提供能量激發(fā)發(fā)射hnTheSpectraProducedbyAtomicEmissionSpectrometry

2022/12/1612譜線波長與能量的關系為：E1、E0分2022/12/2161Qualitativeanalysis-----differentstructure,differentcharacteristicsQuantitativeanalysis-----differentconcentration,differentintensity.2022/12/1613Qualitativeanalys2022/12/2162元素的特征譜線（重要術語）

激發(fā)電位(ExcitedPotential)：原子的外層電子由基態(tài)激發(fā)到激發(fā)態(tài)所需要的能量。原子的光譜線各有其相應的激發(fā)電位，以電子伏特(ev)或波數(shù)(cm-1)表示，1ev=8065cm-1.

共振電位(ResonancePotential)：原子的最低激發(fā)電位。由基態(tài)激發(fā)到第一激發(fā)態(tài)所需要的能量。E1E0E2E1E0E2提供能量激發(fā)發(fā)射hn2022/12/1614元素的特征譜線（重要術語）激發(fā)電位2022/12/2163靈敏線(Sensitiveline)：具有最低激發(fā)電位的譜線叫主共振線。主共振線一般是由最低激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時發(fā)射的譜線。共振線(Resonanceline)：由激發(fā)態(tài)直接躍遷到基態(tài)所輻射的譜線，每個元素有多條共振線。元素的特征譜線（重要術語）E1E0E2E1E0E2提供能量激發(fā)發(fā)射hn2022/12/1615靈敏線(Sensitiveline2022/12/2164

原子譜線表：I表示原子發(fā)射的譜線；

II表示一次電離離子發(fā)射的譜線；

III表示二次電離離子發(fā)射的譜線；

Mg：I285.21nm；II280.27nm；元素的特征譜線（重要術語）

原子線(atomicline)：原子外層電子的躍遷所發(fā)射的譜線，以I表示,如MgⅠ285.21nm為原子線。

離子線（ionline）

：離子的外層電子躍遷。2022/12/1616元素的特征譜線（重要術語）原子線(2022/12/2165四、譜線強度Spectralintensity原子由某一激發(fā)態(tài)i

向低能級j

躍遷，所發(fā)射的譜線強度與激發(fā)態(tài)原子數(shù)成正比。在熱力學平衡時，單位體積的基態(tài)原子數(shù)N0與激發(fā)態(tài)原子數(shù)Ni的之間的分布遵守玻耳茲曼分布定律：gi

、g0為激發(fā)態(tài)與基態(tài)的統(tǒng)計權(quán)重；Ei：為激發(fā)能；k為玻耳茲曼常數(shù)；T為激發(fā)溫度；2022/12/1617四、譜線強度Spectralin2022/12/2166發(fā)射譜線強度：

Iij=Ni

Aijhijh為Plank常數(shù)；Aij兩個能級間的躍遷幾率；ij發(fā)射譜線的頻率。將Ni代入上式，得：2022/12/1618發(fā)射譜線強度：Iij=NiA2022/12/2167影響譜線強度的因素（1）統(tǒng)計權(quán)重，成正比；（2）躍遷幾率，成正比；（3）激發(fā)能，成負指數(shù)關系，激發(fā)能越小，譜線強度越強，激發(fā)能最低的共振線通常是強度最大的線。（4）溫度升高，譜線強度增大，但易電離。（5）基態(tài)原子數(shù)，成正比。

在一定試驗條件下，譜線強度與被測元素濃度成正比，這是光譜定量分析的依據(jù)。2022/12/1619影響譜線強度的因素（1）統(tǒng)計權(quán)重，成2022/12/2168等離子體(Plasma)：以氣態(tài)形式存在的包含分子、原子、離子、電子等粒子的整體電中性集合體。等離子體內(nèi)溫度和原子濃度的分布不均勻，中間的溫度、激發(fā)態(tài)原子濃度高，邊緣反之。Self-AbsorptionandSelf-reversal2022/12/1620等離子體(Plasma)：以氣態(tài)形Self-Absorption2022/12/21Self-absorption:Radiationemittedbyanexcitedparticleisreadilyabsorbedbyasimilarspeciesintheunexcitedstate.Thus,self-absorptionmaypreventanemittedphotofromreachingthedetector,Sinceonlyasmallfractionofthegaseousatomsareintheexcitedstateatanyinstant,thoselinesthatinvolvetransitionstothegroundstate(resonancelines)aremostsubjecttoself-absorption.Self-Absorption2022/12/16Self-Self-reversal2022/12/21Thecenterofmostsourcesishotterthantheexterior;thus,theemittingspeciesatthecentertendtobesurroundedbyacoolerlayerofunexcitedatomsthatareavailableforabsorption.Thus,self-absorptiontendstoaffectthecenterofalinemorethantheedges.Intheextreme,thecentermaybecomelessintensethattheedgesoritmayevendisappear,andresultinthephenomenonofself-reversal.Self-reversal2022/12/16Thecen2022/12/2171元素濃度低時，不出現(xiàn)自吸。隨濃度增加，自吸越嚴重，當達到一定值時，譜線中心完全吸收，如同出現(xiàn)兩條線，這種現(xiàn)象稱為自蝕。譜線表，r：自吸；R：自蝕；Self-AbsorptionandSelf-reversalSelf-absorptionoftenbecomestroublesomewhentheelementbeingdeterminedisinhighconcentration.Underthesecircumstancesmeasurementsinvolvingresonancelinesareavoided.2022/12/1623元素濃度低時，不出現(xiàn)自吸。隨濃度增加2022/12/2172六、原子發(fā)射光譜的特點2022/12/1624六、原子發(fā)射光譜的特點2022/12/2173第二節(jié)原子發(fā)射光譜儀Section2AtomicEmissionSpectrometer2022/12/1625第二節(jié)原子發(fā)射光譜儀2022/12/2174激發(fā)光源元素在光源中被激發(fā)并在躍遷回基態(tài)時產(chǎn)生光輻射分光系統(tǒng)光輻射檢測系統(tǒng)一、儀器構(gòu)造與流程ExcitationlightsourceSpectroscopicsystemDetectionsystem2022/12/1626激發(fā)光源元素在光源中被激發(fā)并在躍遷回2022/12/2175LightsourceMonochromatordetectorEvaporationAtomizationExcitation2022/12/1627LightsourceMonoch2022/12/2176（A）激發(fā)光源Excitationsource作用：試樣蒸發(fā)、原子化和激發(fā)發(fā)光提供所需能量類型：化學火焰（適宜液體試樣分析）電激發(fā)光源電?。绷?、交流

火花等離子體光源（ICP）:應用最廣泛，液體樣品分析2022/12/1628（A）激發(fā)光源Excitation2022/12/2177FlameArcPhotosensitiveplatePhotomultipliertube2022/12/1629FlameArcPhotosensi2022/12/2178等離子體：以氣態(tài)形式存在的包含分子、原子、離子、電子等粒子的整體電中性集合體。等離子體內(nèi)溫度和原子濃度的分布不均勻，中間的溫度、激發(fā)態(tài)原子濃度高，邊緣反之。等離子體概念(Plasma)2022/12/1630等離子體：以氣態(tài)形式存在的包含分子、2022/12/2179ICP-AES的結(jié)構(gòu)流程

電感耦合等離子體（ICP）主要部分：

1.高頻發(fā)生器

2.等離子體炬管

3.試樣霧化器

(Inductivelycoupledplasma,ICP)2022/12/1631ICP-AES的結(jié)構(gòu)流程

2022/12/2180ICP火焰是如何形成的

當高頻發(fā)生器接通電源后，高頻電流I通過感應線圈產(chǎn)生交變磁場(綠色)。矩管內(nèi)若是導體就產(chǎn)生感應電流（渦電流P）開始時，管內(nèi)為Ar氣，不導電，需要用高壓電火花觸發(fā)，使氣體電離后，在高頻交流電場的作用下，帶電粒子高速運動，碰撞，形成“雪崩”式放電，產(chǎn)生等離子體氣流。在垂直于磁場方向?qū)a(chǎn)生感應電流（渦電流，粉色），其電阻很小，電流很大，產(chǎn)生高溫。又將氣體加熱、電離，在管口形成穩(wěn)定的等離子體焰炬。H--交變磁場；I—高頻電流；P—渦電流；S-感應線圈；G-等離子距管HPIG2022/12/1632ICP火焰是如何形成的當高頻發(fā)生器2022/12/2181等離子炬管分為三層。最外層通Ar氣作為冷卻氣，沿切線方向引入，并螺旋上升，其作用：第一，將等離子體吹離外層石英管的內(nèi)壁，可保護石英管不被燒毀；第二，把點燃的等離子體火焰稍稍向上