原子發(fā)射光譜分析

原子發(fā)射光譜分析1第1頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四一、光分析法及其特點

光分析法：基于電磁輻射能量與待測物質相互作用后所產生的輻射信號與物質組成及結構關系所建立起來的分析方法；電磁輻射范圍：射線～無線電波所有范圍；相互作用方式：發(fā)射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等；第二章原子發(fā)射光譜分析第一節(jié)基本概述第2頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四三個基本過程：（1）能源提供能量；（2）能量與被測物之間的相互作用；（3）產生信號?；咎攸c：（1）所有光分析法均包含三個基本過程；（2）選擇性測量，不涉及混合物分離（不同于色譜分析）；（3）涉及大量光學元器件。光分析法在研究物質組成、結構表征、表面分析等方面具有其他方法不可區(qū)代的地位；第3頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四二、電磁輻射的基本性質第4頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四三、光分析分類光分析法光譜分析法非光譜分析法原子光譜分析法分子光譜分析法原子吸收光譜原子發(fā)射光譜原子熒光光譜X射線熒光光譜折射法圓二色性法X射線衍射法干涉法旋光法紫外光譜法紅外光譜法分子熒光光譜法分子磷光光譜法核磁共振波譜法第5頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四光譜分析法吸收光譜法發(fā)射光譜法原子光譜法分子光譜法原子發(fā)射原子吸收原子熒光X射線熒光原子吸收紫外可見紅外可見核磁共振紫外可見紅外可見分子熒光分子磷光核磁共振化學發(fā)光原子發(fā)射原子熒光分子熒光分子磷光X射線熒光化學發(fā)光第6頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四四、各種光分析法簡介1.原子發(fā)射光譜分析法

以火焰、電弧、等離子炬等作為光源，使氣態(tài)原子的外層電子受激發(fā)射出特征光譜進行定量分析的方法。2.原子吸收光譜分析法

利用特殊光源發(fā)射出待測元素的共振線，并將溶液中離子轉變成氣態(tài)原子后，測定氣態(tài)原子對共振線吸收而進行的定量分析方法。第7頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四3.原子熒光分析法氣態(tài)原子吸收特征波長的輻射后，外層電子從基態(tài)或低能態(tài)躍遷到高能態(tài)，在10-8s后躍回基態(tài)或低能態(tài)時，發(fā)射出與吸收波長相同或不同的熒光輻射，在與光源成90度的方向上，測定熒光強度進行定量分析的方法。

4.分子熒光分析法

某些物質被紫外光照射激發(fā)后，在回到基態(tài)的過程中發(fā)射出比原激發(fā)波長更長的熒光，通過測量熒光強度進行定量分析的方法。

第8頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四6.X射線熒光分析法

原子受高能輻射，其內層電子發(fā)生能級躍遷，發(fā)射出特征X射線（X射線熒光），測定其強度可進行定量分析。7.化學發(fā)光分析法利用化學反應提供能量，使待測分子被激發(fā)，返回基態(tài)時發(fā)出一定波長的光，依據其強度與待測物濃度之間的線性關系進行定量分析的方法。5.分子磷光分析法

處于第一最低單重激發(fā)態(tài)分子以無輻射弛豫方式進入第一激發(fā)態(tài)的三線態(tài)，再躍遷返回基態(tài)發(fā)出磷光。測定磷光強度進行定量分析的方法。第9頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四

利用溶液中分子吸收紫外和可見光產生躍遷所記錄的吸收光譜圖，可進行化合物結構分析，根據最大吸收波長強度變化可進行定量分析。9.紅外吸收光譜分析法

利用分子中基團吸收紅外光產生的振動-轉動吸收光譜進行定量和有機化合物結構分析的方法。10.核磁共振波譜分析法

在外磁場的作用下，核自旋磁矩與磁場相互作用而裂分為能量不同的核磁能級，吸收射頻輻射后產生能級躍遷，根據吸收光譜可進行有機化合物結構分析。8.紫外吸收光譜分析法第10頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四五、光分析方法的進展1.采用新光源，提高靈敏度級聯(lián)光源：電感耦合等離子體-輝光放電；激光蒸發(fā)-微波等離子體2.聯(lián)用技術電感耦合高頻等離子體（ICP）—質譜激光質譜：靈敏度達10-20

g3.新材料光導纖維傳導，損耗少；抗干擾能力強；第11頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四4.交叉

電致發(fā)光分析；光導纖維電化學傳感器5.檢測器的發(fā)展

電荷耦合陣列檢測器光譜范圍寬、量子效率高、線性范圍寬、多道同時數據采集、三維譜圖，將取代光電倍增管；光二極激光器代替空心陰極燈，使原子吸收可進行多元素同時測定；第12頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四三種光分析法測量過程示意圖第13頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四第二節(jié)原子光譜與分子光譜

一、原子光譜（線狀光譜）1.光譜項符號原子核外電子描述:其能級可由四個量子數決定：主量子數n；角量子數l；磁量子數m；自旋量子數s；但由于原子電子間的相互作用，其運動狀態(tài)用主量子數n

；總角量子數L；總自旋量子數S；內量子數J

描述；第14頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四原子的能級通常用光譜項符號表示：n2(S)+1

LJ

n：主量子數；2(S)+1

：譜線多重性符號；

L：總角量子數；J：內量子數

第15頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四2.能級圖

元素的光譜線系常用能級圖來表示。最上面的是光譜項符號；最下面的橫線表示基態(tài)；上面的表示激發(fā)態(tài)；可以產生的躍遷用線連接；線系：由各種高能級躍遷到同一低能級時發(fā)射的一系列光譜線；第16頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四3.共振線

元素由基態(tài)到第一激發(fā)態(tài)的躍遷最易發(fā)生，需要的能量最低，產生的譜線也最強，該譜線稱為共振線，也稱為該元素的特征譜線；第17頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四

二、分子光譜（帶狀光譜）原子光譜圖分子光譜圖第18頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四分子中的能量E=Ee+Ev+Er+En+Et+Ei分子中原子的核能：En分子的平移能：Et電子運動能：Ee原子間相對振動能：Ev分子轉動能：Er基團間的內旋能：Ei在一般化學反應中，En不變；Et、Ei較小；

E=Ee+Ev+Er分子產生躍遷所吸收能量的輻射頻率：ν=ΔEe/h+ΔEv/h+ΔEr/h第19頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四第三節(jié)光譜法儀器與光學器件一、光分析法儀器的基本流程

光譜儀器通常包括五個基本單元：光源；單色器；樣品；檢測器；顯示與數據處理；第20頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四二、光分析法儀器的基本單元1.光源依據方法不同，采用不同的光源：火焰、燈、激光、電火花、電弧等；依據光源性質不同，分為：

連續(xù)光源：在較大范圍提供連續(xù)波長的光源，氫燈、氘燈、鎢絲燈等；

線光源：提供特定波長的光源，金屬蒸氣燈(汞燈、鈉蒸氣燈)、空心陰極燈、激光等；第21頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四2.單色器單色器：獲得高光譜純度輻射束的裝置，而輻射束的波長可在很寬范圍內任意改變；主要部件：（1）進口狹縫；（2）準直裝置(透鏡或反射鏡)：使輻射束成為平行光線；（3）色散裝置(棱鏡、光柵)：使不同波長的輻射以不同的角度進行傳播；第22頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四（4）聚焦透鏡或凹面反射鏡，使每個單色光束在單色器的出口曲面上成像。第23頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四3棱鏡

棱鏡對不同波長的光具有不同的折射率，波長長的光，折射率?。徊ㄩL短的光，折射率大。平行光經過棱鏡后按波長順序排列成為單色光；經聚焦后在焦面上的不同位置上成像，獲得按波長展開的光譜；

棱鏡的分辨能力取決于棱鏡的幾何尺寸和材料；棱鏡的光學特性可用色散率和分辨率來表征；第24頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四棱鏡的特性與參數（1）色散率

角色散率：用dθ/dλ表示，偏向角θ對波長的變化率；

棱鏡的頂角越大或折射率越大，角色散率越大，分開兩條相鄰譜線的能力越強，但頂角越大，反射損失也增大，通常為60度角；

線色散率：用dl/dλ表示，兩條相鄰譜線在焦面上被分開的距離對波長的變化率；倒線色散率：用dλ/dl表示，第25頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四（2）分辨率

相鄰兩條譜線分開程度的度量：兩條相鄰譜線的平均波長；△λ：兩條譜線的波長差；b：棱鏡的底邊長度；n：棱鏡介質材料的折射率。

分辨率與波長有關，長波的分辨率要比短波的分辨率小，棱鏡分離后的光譜屬于非均排光譜。第26頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四4.光柵透射光柵，反射光柵；光柵光譜的產生是多狹縫干涉與單狹縫衍射共同作用的結果，前者決定光譜出現的位置，后者決定譜線強度分布；第27頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四光柵的特性

ABCDE表示平面光柵的一段；光線L在AJF處同相，到達AKI平面，光線L2M2要比光線L1M1多通過JCK這段距離。FEI=2JCK，其后各縫隙的光程差將以等差級數增加，3JCK、4JCK等。當光線M1、M2、M3到達焦點時，如果他們沿平面波陣面AKI同相位，他們就會產生一個明亮的光源相，只有JCK是光線波長的整數倍時才能滿足條件。第28頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四光柵的特性：

將反射光柵的線槽加工成適當形狀能使有效強度集中在特定的衍射角上。圖所示反射光柵是由與光柵表面成β角的小斜面構成(小階梯光柵，閃耀光柵)，β角叫做閃耀角。選擇適宜的閃耀角，可以使90%的有效能量集中在單獨一級的衍射上。第29頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四光柵的線色散率

f為會聚透鏡的焦距。

等強度的兩條譜線（I，II）中，一條（II）的衍射最大強度落在另一條的第一最小強度上時，兩衍射圖樣中間的光強約為中央最大的80%，在這種情況下，兩譜線中央最大距離即是光學儀器能分辨的最小距離（可分離的最小波長間隔）；第30頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四光柵的分辨率R光柵的分辨率R等于光譜級次（n）與光柵刻痕條數（N）的乘積：光柵越寬、單位刻痕數越多、R越大。寬度50mm，N=1200條/mm，一級光譜的分辨率：

R=1×50×1200=6×104第31頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四5.檢測器（1）光檢測器主要有以下幾種：硒光電池、光電二極管、光電倍增管、硅二極管陣列檢測器、半導體檢測器；（2）熱檢測器主要有：真空熱電偶檢測器：紅外光譜儀中常用的一種；熱釋電檢測器：5.信號、與數據處理系統(tǒng)

現代分析儀器多配有計算機完成數據采集、信號處理、數據分析、結果打印，工作站軟件系統(tǒng)；第32頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四第四節(jié)原子發(fā)射光譜分析基本原理一、概述原子發(fā)射光譜分析法（emissionspectroscopy，AES）：元素在受到熱或電激發(fā)時，由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，返回到基態(tài)時，發(fā)射出特征光譜，依據特征光譜進行定性、定量的分析方法。第33頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四二、原子發(fā)射光譜分析法的特點:(1)可多元素同時檢測各元素同時發(fā)射各自的特征光譜；

(2)分析速度快試樣不需處理，同時對幾十種元素進行定量分析(光電直讀儀)；

(3)選擇性高各元素具有不同的特征光譜；

(4)檢出限較低10～0.1gg-1(一般光源)；ngg-1(ICP）

(5)準確度較高5%～10%(一般光源）；<1%(ICP)；

(6)ICP-AES性能優(yōu)越線性范圍4～6數量級，可測高、中、低不同含量試樣；缺點：非金屬元素不能檢測或靈敏度低。第34頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四三、譜線強度原子由某一激發(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)原子數成正比。在熱力學平衡時，單位體積的基態(tài)原子數N0與激發(fā)態(tài)原子數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)計權重；Ei：為激發(fā)能；k為玻耳茲曼常數；T為激發(fā)溫度；發(fā)射譜線強度：Iij=Ni

Aijhijh為Plank常數；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：第35頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四譜線強度影響譜線強度的因素：（1）激發(fā)能越小，譜線強度越強；（2）溫度升高，譜線強度增大，但易電離。第36頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四四、譜線的自吸與自蝕等離子體：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。等離子體內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。自吸：中心發(fā)射的輻射被邊緣的同種基態(tài)原子吸收，使輻射強度降低的現象。元素濃度低時，不出現自吸。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，如同出現兩條線，這種現象稱為自蝕。譜線表，r：自吸；R：自蝕；第37頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四第五節(jié)原子發(fā)射光譜分析裝置與儀器一、儀器類型與流程原子發(fā)射光譜分析儀器的類型有多種，如：火焰發(fā)射光譜、微波等離子體光譜儀、感耦等離子體光譜儀、光電光譜儀、攝譜儀等；原子發(fā)射光譜儀通常由三部分構成：光源、分光、檢測；第38頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四二、火焰光度計利用火焰作為激發(fā)光源，儀器裝置簡單，穩(wěn)定性高。該儀器通常采用濾光片、光電池檢測器等元件，價格低廉，又稱火焰光度計。常用于堿金屬、鈣等譜線簡單的幾種元素的測定，在硅酸鹽、血漿等樣品的分析中應用較多。對鈉、鉀測定困難，儀器的選擇性差。第39頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四三、光譜儀(攝譜儀)將原子發(fā)射出的輻射分光后觀察其光譜的儀器。按接受光譜方式分：看譜法、攝譜法、光電法；按儀器分光系統(tǒng)分：棱鏡攝譜儀、光柵攝譜儀；光柵攝譜儀比棱鏡攝譜儀有更大的分辨率。攝譜儀在鋼鐵工業(yè)應用廣泛。性能指標：色散率、分辨率、集光能力。第40頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四1.攝譜儀光路圖第41頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四2.攝譜儀的觀察裝置（1）光譜投影儀（映譜儀），光譜定性分析時將光譜圖放大，放大20倍。（2）測微光度計（黑度計）；定量分析時，測定接受到的光譜線強度；光線越強，感光板上譜線越黑。S=lg(1/T)=lg(I0/I)第42頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四四、電弧和電火花發(fā)射光譜儀光源的作用：為試樣的氣化原子化和激發(fā)提供能源；1.直流電弧直流電作為激發(fā)能源，電壓150～380V，電流5～30A；兩支石墨電極，試樣放置在一支電極(下電極)的凹槽內；使分析間隙的兩電極接觸或用導體接觸兩電極，通電，電極尖端被燒熱，點燃電弧，再使電極相距4～6mm；第43頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)射光譜的產生

電弧點燃后，熱電子流高速通過分析間隔沖擊陽極，產生高熱，試樣蒸發(fā)并原子化，電子與原子碰撞電離出正離子沖向陰極。電子、原子、離子間的相互碰撞，使原子躍遷到激發(fā)態(tài)，返回基態(tài)時發(fā)射出該原子的光譜。

弧焰溫度：4000～7000K可使約70多種元素激發(fā)；

特點：絕對靈敏度高，背景小，適合定性分析；

缺點：弧光不穩(wěn)，再現性差；不適合定量分析。第44頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四

2.低壓交流電弧

工作電壓：110～220V。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；第45頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四工作原理（1）接通電源，由變壓器B1升壓至2.5～3kV，電容器C1充電；達到一定值時，放電盤G1擊穿；G1-C1-L1構成振蕩回路，產生高頻振蕩；（2）振蕩電壓經B2的次級線圈升壓到10kV，通過電容器C2將電極間隙G的空氣擊穿，產生高頻振蕩放電；（3）當G被擊穿時，電源的低壓部分沿著已造成的電離氣體通道，通過G進行電弧放電；（4）在放電的短暫瞬間，電壓降低直至電弧熄滅，在下半周高頻再次點燃，重復進行；第46頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四特點：

（1）電弧溫度高，激發(fā)能力強；（2）電極溫度稍低，蒸發(fā)能力稍低；（3）電弧穩(wěn)定性好，使分析重現性好，適用于定量分析。第47頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四３.高壓火花（1）交流電壓經變壓器T后，產生10～25kV的高壓，然后通過扼流圈D向電容器C充電，達到G的擊穿電壓時，通過電感L向G放電，產生振蕩性的火花放電；（2）轉動續(xù)斷器M，2,3為鎢電極，每轉動180度，對接一次，轉動頻率(50轉/s)，接通100次/s，保證每半周電流最大值瞬間放電一次；第48頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四高壓火花的特點：

（1）放電瞬間能量很大，產生的溫度高，激發(fā)能力強，某些難激發(fā)元素可被激發(fā)，且多為離子線；（2）放電間隔長，使得電極溫度低，蒸發(fā)能力稍低，適于低熔點金屬與合金的分析；（3）穩(wěn)定性好，重現性好，適用定量分析；缺點：

（1）靈敏度較差，但可做較高含量的分析；（2）噪音較大；第49頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四第六節(jié)等離子體發(fā)射光譜儀等離子體光源的形成類型等離子體噴焰作為發(fā)射光譜的光源主要有以下三種形式：(1)直流等離子體噴焰(directcurrentplasmajet，DCP)

弧焰溫度高8000-10000K，穩(wěn)定性好，精密度接近ICP，裝置簡單，運行成本低；(2)電感耦合等離子體(inductivelycoupledplasma，ICP)ICP的性能優(yōu)越，已成為最主要的應用方式；(3)微波感生等離子體(microwaveinducedplasma,MIP)溫度5000-6000K，激發(fā)能量高，可激發(fā)許多很難激發(fā)的非金屬元素：C、N、F、Br、Cl、C、H、O等，可用于有機物成分分析，測定金屬元素的靈敏度不如DCP和ICP。第50頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四

二、ICP-AES的結構流程采用ICP作為光源是ICP-AES與其他光譜儀的主要不同之處。主要部分：1.高頻發(fā)生器自激式高頻發(fā)生器，用于中、低檔儀器；晶體控制高頻發(fā)生器，輸出功率和頻率穩(wěn)定性高，可利用同軸電纜遠距離傳送。2.等離子體炬管三層同心石英玻璃管3.試樣霧化器4.光譜系統(tǒng)第51頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四ICP-AES第52頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四

三、ICP-AES的原理ICP是由高頻發(fā)生器和等離子體炬管組成。1.晶體控制高頻發(fā)生器石英晶體作為振源，經電壓和功率放大，產生具有一定頻率和功率的高頻信號，用來產生和維持等離子體放電。石英晶體固有振蕩頻率：6.78MHz，二次倍頻后為27.120MHz,電壓和功率放大后，功率為1-2kW；第53頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四

2.炬管與霧化器三層同心石英玻璃炬管置于高頻感應線圈中，等離子體工作氣體從管內通過，試樣在霧化器中霧化后，由中心管進入火焰；外層Ar從切線方向進入，保護石英管不被燒熔，中層Ar用來點燃等離子體；第54頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四

3.原理當高頻發(fā)生器接通電源后，高頻電流I通過感應線圈產生交變磁場(綠色)。開始時，管內為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，產生等離子體氣流。在垂直于磁場方向將產生感應電流（渦電流，粉色），其電阻很小，電流很大(數百安)，產生高溫。又將氣體加熱、電離，在管口形成穩(wěn)定的等離子體焰炬。第55頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四四、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。也有效消除自吸現象，線性范圍寬（4～5個數量級）；(3)ICP中電子密度大，堿金屬電離造成的影響??；(4)Ar氣體產生的背景干擾?。?5)無電極放電，無電極污染；

ICP焰炬外型像火焰，但不是化學燃燒火焰，氣體放電；缺點：對非金屬測定的靈敏度低，儀器昂貴，操作費用高。第56頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四五、等離子體發(fā)射光譜儀1.光電直讀等離子體發(fā)射光譜儀光電直讀是利用光電法直接獲得光譜線的強度；兩種類型：多道固定狹縫式和單道掃描式；一個出射狹縫和一個光電倍增管，可接受一條譜線，構成一個測量通道；單道掃描式是轉動光柵進行掃描，在不同時間檢測不同譜線；多道固定狹縫式則是安裝多個（多達70個），同時測定多個元素的譜線；第57頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四凹面光柵與羅蘭圓多道型光電直讀光度儀多采用凹面光柵；

羅蘭圓：Rowland(羅蘭)發(fā)現在曲率半徑為R

的凹面反射光柵上存在著一個直徑為R的圓，不同波長的光都成像在圓上，即在圓上形成一個光譜帶；凹面光柵既具有色散作用也起聚焦作用（凹面反射鏡將色散后的光聚焦）。

第58頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四特點:(1)多達70個通道可選擇設置，同時進行多元素分析，這是其他金屬分析方法所不具備的；(2)分析速度快，準確度高；(3)線性范圍寬，4～5個數量級，高、中、低濃度都可分析；缺點：出射狹縫固定，各通道檢測的元素譜線一定；改進型：n+1型ICP光譜儀在多道儀器的基礎上，設置一個掃描單色器，增加一個可變通道；第59頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四2.全譜直讀等離子體光譜儀

采用CID陣列檢測器，可同時檢測165～800nm波長范圍內出現的全部譜線；中階梯光柵分光系統(tǒng)，儀器結構緊湊，體積大大縮??；兼具多道型和掃描型特點；CID：電荷注入式檢測器(chargeinjectiondetector,CID),28×28mm半導體芯片上，26萬個感光點點陣(每個相當于一個光電倍增管)；第60頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四對比第61頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四儀器特點:(1)測定每個元素可同時選用多條譜線；(2)可在一分鐘內完成70個元素的定量測定；(3)可在一分鐘內完成對未知樣品中多達70多元素的定性；(4)1mL的樣品可檢測所有可分析元素；(5)扣除基體光譜干擾；(6)全自動操作；(7)分析精度：CV0.5%。第62頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四第七節(jié)定性、定量分析方法

一、光譜定性分析定性依據：元素不同→電子結構不同→光譜不同→特征光譜1.元素的分析線、最后線、靈敏線分析線：復雜元素的譜線可能多至數千條，只選擇其中幾條特征譜線檢驗，稱其為分析線；最后線：濃度逐漸減小，譜線強度減小，最后消失的譜線；靈敏線：最易激發(fā)的能級所產生的譜線，每種元素都有一條或幾條譜線最強的線，即靈敏線。最后線也是最靈敏線；共振線：由第一激發(fā)態(tài)回到基態(tài)所產生的譜線；通常也是最靈敏線、最后線；第63頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四2.定性方法標準光譜比較法：

最常用的方法，以鐵譜作為標準(波長標尺)；為什么選鐵譜？第64頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四標準光譜比較定性法為什么選鐵譜？（1）譜線多：在210～660nm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；（3）定位準確：已準確測量了鐵譜每一條譜線的波長。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。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(放大器)上對齊、放大20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?？赏瑫r進行多元素測定。第65頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四二、光譜定量分析1.光譜半定量分析

與目視比色法相似；測量試樣中元素的大致濃度范圍；

應用：用于鋼材、合金等的分類、礦石品位分級等大批量試樣的快速測定。

譜線強度比較法：測定一系列不同含量的待測元素標準光譜系列，在完全相同條件下(同時攝譜)，測定試樣中待測元素光譜，選擇靈敏線，比較標準譜圖與試樣譜圖中靈敏線的黑度，確定含量范圍。第66頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四

2.光譜定量分析(1)發(fā)射光譜定量分析的基本關系式

在條件一定時，譜線強度I與待測元素含量c關系為：

I=ac

a為常數(與蒸發(fā)、激發(fā)過程等有關)，考慮到發(fā)射光譜中存在著自吸現象，需要引入自吸常數b，則：發(fā)射光譜分析的基本關系式，稱為塞伯-羅馬金公式（經驗式）。當濃