第2章-發(fā)射光譜分析-090220

12原子發(fā)射光譜分析法2§2.1原子發(fā)射光譜的基本原理物質(zhì)發(fā)射的光譜有三種:3§2.1.1原子發(fā)射光譜分析

原子發(fā)射光譜分析:是利用物質(zhì)發(fā)射的光譜來判斷物質(zhì)組成的一門分析技術(shù)。

激發(fā)光源：火焰、電弧、電火花、等離子體等；物質(zhì)離解為：原子或離子；被激發(fā)后發(fā)射的光譜：線狀光譜。元素的標(biāo)準(zhǔn)圖譜

線狀光譜只反應(yīng)原子或離子的性質(zhì)，而與原子或離子來源的分子狀態(tài)無關(guān)。4

原子發(fā)射光譜可分析的元素：約70種，

可進(jìn)行的分析：定性、半定量、定量分析。光譜分析工作的波長范圍：200～900nm

。5§2.1.2原子發(fā)射光譜法的基本過程

最后，對光譜進(jìn)行檢測，根據(jù)光譜進(jìn)行定性鑒定和定量分析。

根據(jù)試樣物質(zhì)的氣態(tài)原子或離子所發(fā)射的光譜來確定物質(zhì)的組成和含量。

首先，在外能作用下，將試樣轉(zhuǎn)變成氣態(tài)原子或離子，并使氣態(tài)原子或離子外層電子激發(fā)至高能級，當(dāng)原子或離子從高能級躍遷至低能級時(shí)，將釋放多余的能量而發(fā)射出特征光譜，實(shí)現(xiàn)這一過程的裝置為光源。

然后，對試樣元素的光輻射(特征光譜)進(jìn)行色散分光，使其按波長順序排列，得到有規(guī)律的譜線——光譜。完成這一過程的裝置為光譜儀。6§2.1.3發(fā)射光譜分析方法的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1、特效性突出；2、檢測限低；3、精密度較高；4、可進(jìn)行多種元素同時(shí)分析，而且操作簡單，分析速度快；5、樣品消耗較小。不足：1、分析方法的制定費(fèi)時(shí)較多；2、對S、Se、Te、鹵素等非金屬分析的檢出限差，靈敏度低；3、發(fā)射光譜儀較貴。7§2.2發(fā)射光譜分析的主要儀器設(shè)備儀器設(shè)備主要分為三部分：8

圖2-1

用于火焰發(fā)射的裝置示意圖

火焰(光源)光譜儀檢測器電子線路讀出裝置9§2.2.1激發(fā)光源及樣品導(dǎo)入方法1、光源光源有兩個(gè)主要作用：光源具有雙重含義10常用光源：應(yīng)用范圍：主要用于粉末、顆粒狀固體樣品的分析，較少用于金屬、合金等導(dǎo)電材料的分析。

可用來分析60～70種元素。(1)電弧電弧光源包括11(2)火花光源（簡稱電花）

高壓電容電花：采用較高的電壓，>1×104V；瞬間溫度>10000K，主要用于易熔合金試樣的分析及高含量元素的定量分析。應(yīng)用范圍：多用于導(dǎo)電的金屬及合金試樣的分析。

2章—圖片－061109.ppt

2章—圖片－061109.ppt12(3)電感耦合高頻等離子體光源

(ICP炬InductivelyCoupledPlasma)霧化器等離子炬霧化室Ar等離子氣Ar輔助氣緩沖管廢液試樣溶液圖2-2商品等離子炬ICP光源主要分三部分：

a.高頻發(fā)生器；

b.等離子體炬管；

c.進(jìn)樣系統(tǒng)。13圖2-3等離子體焰炬照片圖2-4ICP光源示意圖14(4)直流等離子體噴焰（DCPDirectCurrentPlasma）通常是一種氣體壓縮的大電流電弧放電。直流等離子體發(fā)射光譜儀光譜儀15圖2-5a

三電極直流氬等離子炬示意圖16圖2-5b

三電極直流氬等離子炬示意圖17

圖2-6

三電極直流氬等離子焰炬示意圖182、樣品導(dǎo)入方法(1)固體自電極法：將樣品直接作為電弧或火花光源的電極而引入光源當(dāng)中。如:對導(dǎo)體樣品的分析直讀光譜儀火花光源——固體自電極固體進(jìn)樣裝置METALSCAN1625的實(shí)際應(yīng)用19樣品磨成細(xì)粉（～0.075mm），引入電弧光源中。

圖2-9幾種常用的碳電極（或石墨電極形狀）溶液(a)普通電極(b)頸式電極(c)多孔性杯電極固體粉末(2)粉末法：20

(4)氣體法：把氣體樣品及預(yù)先用化學(xué)或物理的方法轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的其它形式的樣品直接導(dǎo)入光源中進(jìn)行原子化和激發(fā)。(3)電感耦合高頻等離子體光源(3)溶液法：TuboMatrix自動熱脫附進(jìn)樣器TuboMatrix自動頂空進(jìn)樣器Timberline‖自動進(jìn)樣器

把液態(tài)樣品或預(yù)先制成溶液的樣品，借助于霧化裝置以氣溶膠形式噴入光源；也可將溶液直接置入杯狀多孔石墨電極中導(dǎo)入光源。21§2.2.2光譜儀

光譜儀把復(fù)合光分解為按波長順序排列的單色光并能進(jìn)行觀測記錄的儀器。根據(jù)分光原理，常用的光譜儀可分為：棱鏡光譜儀(2)棱鏡光譜儀的光學(xué)結(jié)構(gòu)光柵光譜儀的光學(xué)結(jié)構(gòu)光柵光譜儀的光路系統(tǒng)22

平行單色光垂直入射光柵，則決定亮紋方向(譜線位置)的公式為：m—光柵光譜級次；λ—單色光波長；θ—衍射角；d—光柵常數(shù),mm，d=a+c；

a—每一條狹縫的寬度為，mm；c—兩條狹縫之間的距離，mm。多縫干涉的原理：m=0、±1、±2、…在紫外和可見光區(qū)，常用光柵的刻線密度：23§2.2.3檢測器

原子發(fā)射光譜法中，常用的檢測方法有：1、看譜鏡用眼睛觀察試樣中元素的特征譜線和比較譜線強(qiáng)度大小，以便確定試樣的組成和含量。242、攝譜儀

用感光板來記錄光譜。

將光譜感光板置于攝譜儀焦面上，接受被分析試樣的光譜的作用而感光，在經(jīng)過顯影、定影等過程后，制得光譜底片，其上有許多黑度不同的光譜線。然后用映譜儀觀察譜線的位置以及大致強(qiáng)度，進(jìn)行光譜定性分析及半定量分析。采用測微光度計(jì)測量譜線的黑度，進(jìn)行光譜定量分析。S——黑度，透過率倒數(shù)的對數(shù)；T——透過率；i0——通過感光板上沒有譜線部分的光強(qiáng)；

i

——通過感光板上譜線部分的光強(qiáng)。253、光電直讀光譜儀（光量計(jì)）(1)

構(gòu)造原理

構(gòu)造原理與攝譜儀相似，不同點(diǎn)：在投影物鏡的焦面上安裝一個(gè)或多個(gè)出射狹縫，并以光電倍增管代替感光板作為檢測器接受輻射，進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)放大，顯示讀數(shù)及含量。(2)類型26凹面光柵出射狹縫光電倍增管光源讀出系統(tǒng)透鏡圖4-19a光電直讀光譜儀示意圖27

(3)光電倍增管

一種具有多級電流放大作用的真空管。在光電倍增管中，每個(gè)倍增極可產(chǎn)生2～5倍的電子。光電