儀器分析武漢大學(xué)第二章原子發(fā)射光譜分析法AES1課件

第二章原子發(fā)射光譜分析法

Atomicemissionspectroscopy2023/2/62-1

方法原理一.原子光譜的產(chǎn)生

原子的核外電子一般處在基態(tài)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)獲取足夠的能量后，就會(huì)從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，處于激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定（壽命小于10-8

s），迅速回到基態(tài)時(shí)，就要釋放出多余的能量，若此能量以光的形式出顯，既得到發(fā)射光譜。2023/2/62023/2/6激發(fā)電位:

從低能級(jí)到高能級(jí)需要的能量.

共振線:

具有最低激發(fā)電位的譜線.

原子線(Ⅰ)離子線(Ⅱ,Ⅲ)相似譜線2023/2/6二.譜線的強(qiáng)度

在i，j兩能級(jí)間躍遷，譜線強(qiáng)度可表示為：

Iij=NiAijhυij（1）Aij

為躍遷幾率在高溫下，處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，單位體積的基態(tài)原子數(shù)N0與激發(fā)態(tài)原子數(shù)Ni之間遵守Boltzmann分布定律2023/2/6譜線強(qiáng)度與溫度2023/2/61．躍遷幾率Aij∝Iij2．統(tǒng)計(jì)權(quán)重gi/g0∝Iij3．激發(fā)電位Ei∝-lgIij4.激發(fā)溫度T∝-1/lgIij（見(jiàn)上圖）2023/2/6三．原子的能級(jí)與能級(jí)圖

1．光譜項(xiàng)原子光譜是由原子外層的價(jià)電子在兩能級(jí)間躍遷而產(chǎn)生的，原子的能級(jí)通常用光譜項(xiàng)符號(hào)來(lái)表示：

n2S+1LJornMLJn為主量子數(shù)；L為總量子數(shù)；S為總自旋量子數(shù)；J為內(nèi)量子數(shù)。M=2S+1,稱(chēng)為譜線的多重性。J又稱(chēng)光譜支項(xiàng)。2023/2/6每個(gè)量子數(shù)的取值分別為：n=1，2，3，…；L=∑lI，l=0，1，2，…；S=∑ms，ims=±1/2；J=L+S.因?yàn)槿∈噶亢?，而L=|l1+l2|，|l1-l2-1|，…|l1-l2|；同樣，S=0，±1，±2，…±S；及J=（L+S），（L+S-1），（L+S-2），…（L-S）。L≥S，J共有（2S+1）個(gè)。若L＜S，J共有（2L+1）。2023/2/6躍遷遵循選擇定則：1．主量子數(shù)n變化，Δn為整數(shù)，包括0。2．總角量子數(shù)L的變化，ΔL=±1。3．內(nèi)量子數(shù)J變化，ΔJ=0，±1。但當(dāng)J=0時(shí)，ΔJ=0的躍遷是禁戒的。4．總自旋量子數(shù)S的變化，ΔS=0，即單重項(xiàng)只躍遷到單重項(xiàng)，三重項(xiàng)只躍遷到三重項(xiàng)。2023/2/6

例如：鈉原子，核外電子組成為：

（1S）2（2S）2（2P）6（3S）1

此時(shí)光譜項(xiàng)為：32S1/2

表示n=3L=0S=1/2M=2J=1/2,--------為基態(tài)光譜項(xiàng)。32P3/2n=3L=1S=1/2J=3/232P1/2n=3L=1S=-1/2J=1/2

納譜線：5889.96?32S1/2----32P3/25895.93?32S1/2----32P1/22023/2/62．能級(jí)圖把原子中所可能存在的光譜項(xiàng)---能級(jí)及能級(jí)躍遷用平面圖解的形式表示出來(lái),稱(chēng)為能級(jí)圖。見(jiàn)鈉和鋅的能級(jí)圖。

2023/2/6四．譜線的自吸與自蝕

1．自吸

I=I0e-adI0為弧焰中心發(fā)射的譜線強(qiáng)度，a為吸收系數(shù)，d為弧層厚度。2023/2/62.自蝕

在譜線上，常用r表示自吸，R表示自蝕。在共振線上，自吸嚴(yán)重時(shí)譜線變寬，稱(chēng)為共振變寬2023/2/6自吸與自蝕2023/2/62023/2/62023/2/62023/2/6共振線、靈敏線、最后線及分析線：由激發(fā)態(tài)直接躍遷至基態(tài)所輻射的譜線稱(chēng)為共振線。由較低級(jí)的激發(fā)態(tài)（第一激發(fā)態(tài)）直接躍遷至基態(tài)的譜線稱(chēng)為第一共振線，一般也是元素的最靈敏線。當(dāng)該元素在被測(cè)物質(zhì)里降低到一定含量時(shí)，出現(xiàn)的最后一條譜線，這是最后線，也是最靈敏線。用來(lái)測(cè)量該元素的譜線稱(chēng)分析線。2023/2/6ICP光源的特點(diǎn)1．具有好的檢出限。溶液光譜分析一般列素檢出限都有很低。2．ICP穩(wěn)定性好，精密度高，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差約1