第二章原子发射光谱法PPT讲稿.ppt

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1、第二章原子发射光谱法2022/10/13SWUST第1页，共86页，编辑于2022年，星期三 原子发射光谱分析法是根据处于激发态的待测元素原子发射光谱分析法是根据处于激发态的待测元素原子回到基态或低能态时发射的原子回到基态或低能态时发射的特征谱线特征谱线对待测元对待测元素进行分析的方法。素进行分析的方法。2-1 概述概述特征辐射特征辐射基态基态M激发态激发态M*热激发热激发E第2页，共86页，编辑于2022年，星期三 特征谱线特征谱线波长波长：定性分析定性分析强度强度I：定量分析定量分析 原子发射光谱只能用来确定物质的原子发射光谱只能用来确定物质的元素组成元素组成与含量与含量，不能给出分子的有

2、关信息。不能给出分子的有关信息。第3页，共86页，编辑于2022年，星期三原子发射光谱分析法（原子发射光谱分析法（atomic emission atomic emission spectroscopy spectroscopy，AESAES）：元素在受到热或电激发）：元素在受到热或电激发时，由基态跃迁到激发态，返回到基态时，发射时，由基态跃迁到激发态，返回到基态时，发射出特征光谱，依据特征光谱进行定性、定量的分出特征光谱，依据特征光谱进行定性、定量的分析方法。析方法。18591859年，基尔霍夫年，基尔霍夫(Kirchhoff G R)(Kirchhoff G R)、本生、本生(Bunsen

3、 R WBunsen R W)研制第一台用于光谱分析的分光镜，实现了光谱研制第一台用于光谱分析的分光镜，实现了光谱检验；检验；19301930年以后，建立了光谱定量分析方法；年以后，建立了光谱定量分析方法；原子光谱原子光谱 原子结构原子结构 原子结构理论原子结构理论 新元素新元素在原子吸收光谱分析法建立后，其在分析化学在原子吸收光谱分析法建立后，其在分析化学中的作用下降，新光源中的作用下降，新光源(ICP)(ICP)、新仪器的出现，、新仪器的出现，作用加强作用加强第4页，共86页，编辑于2022年，星期三52-2 基本原理基本原理一一 原子光谱的产生原子光谱的产生（一）原子的壳层结构（一）原子

4、的壳层结构 电子运动状态的描述电子运动状态的描述主量子数主量子数 n角量子数角量子数 l磁量子数磁量子数 ml自旋磁量子数自旋磁量子数 ms基态基态Na原子的核外电子排布原子的核外电子排布：(1s)2(2s)2(2p)6(3s)1 第5页，共86页，编辑于2022年，星期三（二）原子能级和能级图（二）原子能级和能级图 原子能级用原子能级用光谱项光谱项来表征来表征例：例：钠原子基态钠原子基态 32S1/2 n2S+1LJn：主量子数主量子数光谱项符号：光谱项符号：第6页，共86页，编辑于2022年，星期三 L：总角量子数，总角量子数，其数值为外层其数值为外层价电价电子角量子数子角量子数 l 的矢

5、量和，即的矢量和，即L=li如两个价电子耦合，如两个价电子耦合，L的取值的取值为为:L=l1+l2,(l1+l2-1)，(l1+l2-2)，l1-l2 L的取值范围的取值范围：0,1,2,3,相应的符号为相应的符号为：S,P,D,F，第7页，共86页，编辑于2022年，星期三S：总自旋。总自旋。其值为个别价电子其值为个别价电子自旋自旋s(其值为其值为 )的矢量和。的矢量和。当电子数为偶数时，当电子数为偶数时，S 取零或正整数取零或正整数 0，1，当电子数为基数时，当电子数为基数时，S 取正的半整数取正的半整数1/2，3/2,第8页，共86页，编辑于2022年，星期三J：内量子数。其值为内量子数

6、。其值为各个价电子组合得到的各个价电子组合得到的总角量子数总角量子数 L与总自旋与总自旋 S的的矢量和。矢量和。若若LS，则则J有有(2S+1)个值；个值；若若LS，则则J有有(2L+1)个值。个值。J 的取值范围：的取值范围：L+S,(L+S 1),(L+S 2),L-S J 的取值个数：的取值个数：第9页，共86页，编辑于2022年，星期三例：根据原子的电子构型求光谱项。例：根据原子的电子构型求光谱项。1.钠原子基态和第一激发态。钠原子基态和第一激发态。解解：(1)(1)钠原子基态钠原子基态(1s)2(2s)2(2p)6(3s)1 原子实：包括原子核和其它全充原子实：包括原子核和其它全充满

7、支壳层（闭合壳层）中的电子。满支壳层（闭合壳层）中的电子。光学电子：光学电子：填充在未充满支壳层中的电子填充在未充满支壳层中的电子。第10页，共86页，编辑于2022年，星期三钠原子基态：钠原子基态：(3s)1n=3L=l=0S=1/2 (2S+1)=2J=1/2光谱项符号：光谱项符号：32S1/2第11页，共86页，编辑于2022年，星期三(2)钠原子的第一激发态钠原子的第一激发态 ：(3p)1 n=3光谱支项光谱支项：32P1/2 和和 32P3/2 由于轨道运动和自旋运动的相互作用由于轨道运动和自旋运动的相互作用,这两个光谱支项这两个光谱支项代表两个能量有微小差异的能级状态。代表两个能量

8、有微小差异的能级状态。L=l=1S=1/2 (2S+1)=2J=3/2，1/2光谱项：光谱项：32P第12页，共86页，编辑于2022年，星期三谱线多重性符号：谱线多重性符号：2S+1钠原子由第一激发态向基态跃迁发射两条谱线钠原子由第一激发态向基态跃迁发射两条谱线第一激发态光谱支项第一激发态光谱支项：32P1/2 和和 32P3/2 基态光谱项：基态光谱项：32S1/2589.593nm，588.996 nm第13页，共86页，编辑于2022年，星期三 原子能级图原子能级图一条谱线用两个光谱一条谱线用两个光谱项符号来表示项符号来表示Na 588.996 nm(32S1/2 32P3/2)Na

9、589.593nm(32S1/2 32P1/2)第14页，共86页，编辑于2022年，星期三共振线共振线 由激发态向基态跃迁发射产生的谱线由激发态向基态跃迁发射产生的谱线原子线和离子线原子线和离子线Mg I 285.21nm，Mg II 280.27nm，Mg III 455.30nm I:原子线原子线II:一次电离离子发射的谱线一次电离离子发射的谱线III:二次电离离子发射的谱线二次电离离子发射的谱线第15页，共86页，编辑于2022年，星期三 跃迁的选择定则跃迁的选择定则 1.1.在跃迁时，主量子数在跃迁时，主量子数n的改变不受限制的改变不受限制。2.2.L=1，即跃迁只允许在即跃迁只允许

10、在 S 与与P 之间、或之间、或P 与与S 或或 D 之间，之间，D 与与P 或或F 之间产生等等。之间产生等等。3.S=0。4.J=0，1。但当但当J=0时时，J=0的跃迁是禁的跃迁是禁戒的。戒的。第16页，共86页，编辑于2022年，星期三例：例：用原子光谱项符号写出用原子光谱项符号写出Mg 2852 (共振共振线线)的的跃跃迁。迁。S为何不等于为何不等于1？两个两个3s电子处于同一轨道，根据保里不相容原理，电子处于同一轨道，根据保里不相容原理，这两个电子的自旋必须反平行这两个电子的自旋必须反平行基态镁原子的光谱项符号：基态镁原子的光谱项符号：第17页，共86页，编辑于2022年，星期三M

11、g 2852 ：第18页，共86页，编辑于2022年，星期三二二 原子谱线强度及其影响因素原子谱线强度及其影响因素（一）谱线强度（一）谱线强度u0能能量量EI u0=hu0A u0：跃迁几率（跃迁几率（每个原子单位时间内发生的每个原子单位时间内发生的跃迁次数）跃迁次数）A u0nunu：激发态的原子密度激发态的原子密度 第19页，共86页，编辑于2022年，星期三试样试样元素浓度元素浓度:C光源等离子体光源等离子体第20页，共86页，编辑于2022年，星期三gu，g0：统计权重统计权重（g=2J+1)Eu：激发电位（原子中某一外层电子由基态激发激发电位（原子中某一外层电子由基态激发到高能级所需

12、要的能量）到高能级所需要的能量）T(K)：激发温度激发温度 K：Boltzmann（玻尔兹曼）常数（玻尔兹曼）常数 n0：基态的原子密度；基态的原子密度；nu:激发态的原子密度激发态的原子密度第21页，共86页，编辑于2022年，星期三光源等离子体中激发态原子的密度很小光源等离子体中激发态原子的密度很小,基态原子的密度基态原子的密度n0与与气态原子的总密度气态原子的总密度nM几乎相等几乎相等,即即n0nM 第22页，共86页，编辑于2022年，星期三等离子体中被测元素的总原子数：等离子体中被测元素的总原子数：第23页，共86页，编辑于2022年，星期三k:分析物的蒸发速度常数分析物的蒸发速度常

13、数;:逸出速度常数逸出速度常数b:自吸常数自吸常数,有自吸时有自吸时b1,无自吸时无自吸时,b=1 q:分析物蒸发时与化学反应有关的常数分析物蒸发时与化学反应有关的常数第24页，共86页，编辑于2022年，星期三赛伯赛伯-罗马金公式：罗马金公式：第25页，共86页，编辑于2022年，星期三（二）影响谱线强度的因素（二）影响谱线强度的因素1.1.谱线的性质谱线的性质Eu、u0、Au0、gu、g0 g=2J+1Na 589.593 nm(32S1/2 32P1/2)g1=2J+1=2 +1=2 Na 588.996 nm(32S1/2 32P3/2)g2=2J+1=2 +1=4 第26页，共86页

14、，编辑于2022年，星期三2.激发温度激发温度 谱线强度与温度的关系谱线强度与温度的关系第27页，共86页，编辑于2022年，星期三3.试样的组成和结构试样的组成和结构 试样的组成和结构影响试样的组成和结构影响1)蒸发过程蒸发过程2)激发过程激发过程4.试样中元素的含量试样中元素的含量第28页，共86页，编辑于2022年，星期三5.谱线的自吸和自蚀谱线的自吸和自蚀自吸：原子在高温发射某一波长的辐射，被处自吸：原子在高温发射某一波长的辐射，被处在边缘低温状态的同种原子所吸收的现象。在边缘低温状态的同种原子所吸收的现象。第29页，共86页，编辑于2022年，星期三2-3 分析仪器分析仪器 原子发射

15、光谱分析仪器的类型有多种，如：火焰原子发射光谱分析仪器的类型有多种，如：火焰发射光谱、微波等离子体光谱仪、感耦等离子体发射光谱、微波等离子体光谱仪、感耦等离子体光谱仪、光电光谱仪、摄谱仪等；光谱仪、光电光谱仪、摄谱仪等；ICP-AES 光谱仪第30页，共86页，编辑于2022年，星期三第31页，共86页，编辑于2022年，星期三凹面镜凹面镜反射镜反射镜光源光源照明透镜照明透镜狭缝狭缝光栅光栅相板相板光栅摄谱仪光栅摄谱仪第32页，共86页，编辑于2022年，星期三33原子发射光谱分析的三个主要过程原子发射光谱分析的三个主要过程:样品蒸发、原子化，原子激发并产生光辐射。样品蒸发、原子化，原子激发并

16、产生光辐射。分光，形成按波长顺序排列的光谱。分光，形成按波长顺序排列的光谱。检测光谱中谱线的波长和强度检测光谱中谱线的波长和强度 原子发射光谱仪方框图原子发射光谱仪方框图光光 源源分光系统分光系统检测器检测器第33页，共86页，编辑于2022年，星期三一一 光源光源 光源的作用光源的作用：提供能量使样品蒸发：提供能量使样品蒸发,形成气形成气态原子态原子,并进一步使气态原子激发而产生光并进一步使气态原子激发而产生光辐射。辐射。v蒸发：使试样中各种元素从试样中蒸发出来，蒸发：使试样中各种元素从试样中蒸发出来，在分析间隙形成原子蒸气云（原子化）。在分析间隙形成原子蒸气云（原子化）。v激发：使蒸气云中

17、的气态原子（或离子）获得能量激发：使蒸气云中的气态原子（或离子）获得能量而被激发，当激发态的原子（或离子）跃迁至基态而被激发，当激发态的原子（或离子）跃迁至基态（或较低激发态）时，辐射光谱。（或较低激发态）时，辐射光谱。第34页，共86页，编辑于2022年，星期三（一）直流电弧（一）直流电弧E直流电源直流电源电感电感LR可变电阻可变电阻G 分析间隙分析间隙1.工作原理工作原理击穿击穿阳极斑阳极斑第35页，共86页，编辑于2022年，星期三2.直流电弧的放电特性直流电弧的放电特性 温度分布温度分布 弧焰中心弧焰中心：4000-7000 K，由弧中心沿半径向由弧中心沿半径向 外弧温逐渐下降。外弧温

18、逐渐下降。阳极：最高阳极：最高3800 K；阴极：最高；阴极：最高3000 K。第36页，共86页，编辑于2022年，星期三3.直流电弧分析性能直流电弧分析性能1)蒸发能力强，适用于难挥发元素。蒸发能力强，适用于难挥发元素。2)弧焰温度较低，激发能力较差。弧焰温度较低，激发能力较差。3)弧光游移不定，分析结果的重现性差。弧光游移不定，分析结果的重现性差。4)弧层较厚，易产生自吸现象，不适合高含量成分弧层较厚，易产生自吸现象，不适合高含量成分的定量分析。的定量分析。4.应用应用定性和半定量分析定性和半定量分析：各类试样均适用。：各类试样均适用。定量分析：矿石、纯金属中的定量分析：矿石、纯金属中的

19、痕量组分痕量组分。第37页，共86页，编辑于2022年，星期三（二）交流电弧（二）交流电弧分析间隙分析间隙1.工作原理工作原理I：高频引弧电路；高频引弧电路；II：低压燃弧电路低压燃弧电路第38页，共86页，编辑于2022年，星期三2.放电特性放电特性间歇性放电，工作电流具有脉冲性。间歇性放电，工作电流具有脉冲性。3.应用应用 定性和半定量分析定性和半定量分析：金属、合金样品。：金属、合金样品。定量分析：金属、合金中的定量分析：金属、合金中的低含量低含量元素。元素。第39页，共86页，编辑于2022年，星期三（三）高压火花（三）高压火花分析间隙分析间隙1.工作原理工作原理第40页，共86页，编

20、辑于2022年，星期三2.放电特性放电特性放电间歇时间较长，放电通道窄。放电间歇时间较长，放电通道窄。放电间隙电流密度大，放电温度高，可达放电间隙电流密度大，放电温度高，可达10000 K以上。以上。3.应用应用 定量分析：低熔点金属、合金的丝状、箔状样定量分析：低熔点金属、合金的丝状、箔状样品，难激发元素，品，难激发元素，高含量高含量元素。元素。第41页，共86页，编辑于2022年，星期三 (四四)电感耦合等离子体电感耦合等离子体(ICP)光源光源等离子体光源等离子体光源外观上类似火焰的放电光源外观上类似火焰的放电光源 第42页，共86页，编辑于2022年，星期三等离子体：以气态形式存在的包

21、含分子、等离子体：以气态形式存在的包含分子、离子、电子等粒子的整体电中性集合体。离子、电子等粒子的整体电中性集合体。等离子体内温度和原子浓度的分布不均等离子体内温度和原子浓度的分布不均匀，中间的温度、激发态原子浓度高，匀，中间的温度、激发态原子浓度高，边缘反之。边缘反之。第43页，共86页，编辑于2022年，星期三 原子发射光谱在原子发射光谱在5050年代发展缓慢；年代发展缓慢；19601960年，工程年，工程热物理学家热物理学家 Reed Reed，设计了环形放电感耦等离子体，设计了环形放电感耦等离子体炬，指出可用于原子发射光谱分析中的激发光源；炬，指出可用于原子发射光谱分析中的激发光源；1

22、9601960年，工程热物理学家年，工程热物理学家 Reed Reed 设计了环形放电感耦设计了环形放电感耦等离子体炬；指出可用于原子发射光谱分析中的激发光等离子体炬；指出可用于原子发射光谱分析中的激发光源；光谱学家法塞尔和格伦菲尔德用于发射光谱分析，源；光谱学家法塞尔和格伦菲尔德用于发射光谱分析，建立了电感耦合等离子体光谱仪建立了电感耦合等离子体光谱仪(ICP-AES);(ICP-AES);70 70年代获年代获ICP-AESICP-AES应用广泛。应用广泛。第44页，共86页，编辑于2022年，星期三1.ICP的形成和结构的形成和结构光源装置：光源装置：1)高频发生器和感高频发生器和感应线

23、圈应线圈2)炬管和供气系统炬管和供气系统3)试样引入系统试样引入系统第45页，共86页，编辑于2022年，星期三 形成原理形成原理 当高频发生器接通电源后，高频电当高频发生器接通电源后，高频电流流I I通过感应线圈产生交变磁场通过感应线圈产生交变磁场(绿色绿色)。开始时，管内为开始时，管内为ArAr气，不导电，需要用气，不导电，需要用高压电火花触发，使气体电离后，在高高压电火花触发，使气体电离后，在高频交流电场的作用下，带电粒子高速运频交流电场的作用下，带电粒子高速运动，碰撞，形成动，碰撞，形成“雪崩雪崩”式放电，产生式放电，产生等离子体气流。在垂直于磁场方向将产等离子体气流。在垂直于磁场方向

24、将产生感应电流（涡电流，粉色），其电阻生感应电流（涡电流，粉色），其电阻很小，电流很大很小，电流很大(数百安数百安)，产生高温。，产生高温。又将气体加热、电离，在管口形成稳定又将气体加热、电离，在管口形成稳定的等离子体焰炬。的等离子体焰炬。第46页，共86页，编辑于2022年，星期三u 焰心区焰心区（预热区）（预热区）：温度温度10000 K。试样气溶胶通过这一区试样气溶胶通过这一区域时被预热、挥发溶剂和蒸发溶质。域时被预热、挥发溶剂和蒸发溶质。u 内焰区（测光区）：温度内焰区（测光区）：温度6000-8000 K，是分析物质原子化、激发、是分析物质原子化、激发、电离与辐射的主要区域，也是光谱

25、电离与辐射的主要区域，也是光谱分析区。分析区。u 尾焰区：尾焰区：温度温度低于低于6000 K。ICP焰炬的焰炬的3个区域个区域发射观测发射观测区区第47页，共86页，编辑于2022年，星期三2.ICP的物理特性的物理特性1)ICP的环状结构的环状结构交流电通过导体时，电流密度交流电通过导体时，电流密度在导体截面上的分布是不均匀在导体截面上的分布是不均匀的，越接近导体表面，电流密的，越接近导体表面，电流密度越大，此种现象称为趋肤效度越大，此种现象称为趋肤效应。应。趋肤效应趋肤效应第48页，共86页，编辑于2022年，星期三2）温度分布温度分布第49页，共86页，编辑于2022年，星期三3）谱线

26、与背景强度的空间分布谱线与背景强度的空间分布 第50页，共86页，编辑于2022年，星期三3.分析性能分析性能 优点优点:(1)温度高，惰性气氛，原子化条件好，有利于难熔化合物的分解和元素激发，有很高的灵敏度和稳定性；(2)“趋肤效应”，涡电流在外表面处密度大，使表面温度高，轴心温度低，中心通道进样对等离子的稳定性影响小。也有效消除自吸现象，线性范围宽（45个数量级）；(3)ICP中电子密度大，碱金属电离造成的影响小；(4)Ar气体产生的背景干扰小；(5)无电极放电，无电极污染；ICP焰炬外型像火焰，但不是化学燃烧火焰，气体放电；第51页，共86页，编辑于2022年，星期三缺点缺点：对非金属测

27、定的灵敏度低，仪器昂贵，操作费用高。第52页，共86页，编辑于2022年，星期三光源光源蒸发温度蒸发温度激发温度激发温度/K放电稳定性放电稳定性直流电弧直流电弧交流电弧交流电弧火花火花ICP高高中中低低很高很高4000-70004000-7000瞬间瞬间100006000-8000较差较差较好较好好好很好很好几种光源性能的比较几种光源性能的比较第53页，共86页，编辑于2022年，星期三二二 分光系统分光系统（一）棱镜分光系统（一）棱镜分光系统 棱镜分光原理棱镜分光原理根据光的根据光的折射现象折射现象进行分光，即波长不同的光折射率不进行分光，即波长不同的光折射率不同，经棱镜色散后按波长顺序被分

28、开。同，经棱镜色散后按波长顺序被分开。第54页，共86页，编辑于2022年，星期三（二）光栅分光系统（二）光栅分光系统光栅光栅：平行、等宽、等间隔的多个狭缝。平行、等宽、等间隔的多个狭缝。几个与光栅有关的常数几个与光栅有关的常数 n(条条/mm)：单位长度光栅刻痕数。单位长度光栅刻痕数。d：光栅常数光栅常数，d=1/n。N：光栅总刻痕数，光栅总刻痕数，N=n光栅宽度。光栅宽度。光栅光栅第55页，共86页，编辑于2022年，星期三1.光栅的分光原理光栅的分光原理光栅的分光作用是光栅的分光作用是多缝干涉多缝干涉和和单缝衍射单缝衍射的总的总结果结果。光程差光程差:d(sin sin)d：光栅常数光栅

29、常数 ：入射角入射角 ：衍射角衍射角第56页，共86页，编辑于2022年，星期三光程差等于零或波长的整数倍时，两列波相遇时相互光程差等于零或波长的整数倍时，两列波相遇时相互加强得到明亮条纹。加强得到明亮条纹。光栅方程光栅方程：d(sin sin)=mm：光谱级次光谱级次m=0，1，2，3，第57页，共86页，编辑于2022年，星期三 同级光谱，波长越短，离零级像越近。同级光谱，波长越短，离零级像越近。零级谱线仍为复合光零级谱线仍为复合光 光栅方程光栅方程：d(sin sin)=m 谱级重叠谱级重叠光栅光谱光栅光谱第58页，共86页，编辑于2022年，星期三消除谱级重叠现象的方法：消除谱级重叠现

30、象的方法：i.i.加滤光片加滤光片ii.ii.选择合适的感光板选择合适的感光板iii.iii.加分级器（低色散棱镜）加分级器（低色散棱镜）一级谱线一级谱线：600 nm二级谱线：二级谱线：300 nm三级谱线：三级谱线：200 nm第59页，共86页，编辑于2022年，星期三2.光栅分光系统的光学特性光栅分光系统的光学特性 1)线色散率线色散率（Dl）(mm/)倒线色散率：倒线色散率：（/mm）光栅光谱为匀排光谱，即光栅光谱为匀排光谱，即线色散率基本不线色散率基本不随波长而改变。随波长而改变。第60页，共86页，编辑于2022年，星期三2）分辨率分辨率(R)光栅分辨能力示意图光栅分辨能力示意图

31、第61页，共86页，编辑于2022年，星期三例例：在钠蒸气发出的光中有波长为：在钠蒸气发出的光中有波长为589.00nm和和589.59nm的两条谱线，为要在第一级光谱中分辨出的两条谱线，为要在第一级光谱中分辨出来，问光栅必须有多少条狭缝？来，问光栅必须有多少条狭缝？解：解：第62页，共86页，编辑于2022年，星期三3)闪耀波长闪耀波长光栅光谱光强分布图光栅光谱光强分布图P1P1P2P2P3P3P4P4第63页，共86页，编辑于2022年，星期三光栅适用的光谱光栅适用的光谱波长范围波长范围第64页，共86页，编辑于2022年，星期三例：例：某一光栅摄谱仪，闪耀光栅刻痕数某一光栅摄谱仪，闪耀光

32、栅刻痕数1200条条/mm，闪耀角为闪耀角为10.37，相板长度相板长度24cm，仪器的仪器的倒线色散率为倒线色散率为4.5/mm（一级光谱），试问：（一级光谱），试问：(1)光栅适用的一级光谱波长范围？光栅适用的一级光谱波长范围？(2)当中心波当中心波长为长为2800时，相板拍摄的一级光谱的波长范围时，相板拍摄的一级光谱的波长范围？(3)在在(2)的波长范围内光谱级重叠情况及如何的波长范围内光谱级重叠情况及如何消除该重叠现象？消除该重叠现象？第65页，共86页，编辑于2022年，星期三解解:(1)第66页，共86页，编辑于2022年，星期三(2)相板两端拍摄的谱线波长差是：相板两端拍摄的谱线

33、波长差是：又，中心波长为又，中心波长为2800所以，所以，相板拍摄的谱线相板拍摄的谱线波长范围波长范围是：是：第67页，共86页，编辑于2022年，星期三(3)根据谱级重叠条件根据谱级重叠条件计算得到重叠的二级光谱波长范围：计算得到重叠的二级光谱波长范围：三级光谱波长范围：三级光谱波长范围：高级次重叠光谱处于远紫外区，被空气吸收了，因高级次重叠光谱处于远紫外区，被空气吸收了，因而不需采取任何措施消除谱级重叠干扰。而不需采取任何措施消除谱级重叠干扰。第68页，共86页，编辑于2022年，星期三三三 检测系统检测系统（一）（一）感光板感光板 1.感光板的构造和照相过程感光板的构造和照相过程感光物质

34、感光物质(AgBr)明胶明胶(增感剂增感剂)感光层感光层 构造构造第69页，共86页，编辑于2022年，星期三(2)显影显影(1)曝光曝光潜影中心潜影中心 照相过程照相过程第70页，共86页，编辑于2022年，星期三(3)定影定影AgBr +Na2S2O3=NaBr+NaAgS2O3 微溶微溶NaAgS2O3+Na2S2O3=Na3Ag(S2O3)2 易溶易溶3NaAgS2O3+Na2S2O3=Na5Ag3(S2O3)4 易溶易溶(4)冲洗及干燥冲洗及干燥第71页，共86页，编辑于2022年，星期三2.乳剂特性曲线乳剂特性曲线黑度黑度(S)：感光板曝光后变黑的程度称为变黑密：感光板曝光后变黑的

35、程度称为变黑密度，简称黑度。度，简称黑度。乳剂特性曲线乳剂特性曲线HEt H：曝光量曝光量 正常曝光部分正常曝光部分第72页，共86页，编辑于2022年，星期三（二）光电倍增管（二）光电倍增管多道光电直读光谱仪多道光电直读光谱仪第73页，共86页，编辑于2022年，星期三742-4 分析方法及应用分析方法及应用一一 定性分析定性分析元素特征谱线的选择：元素特征谱线的选择：不受干扰的灵敏线不受干扰的灵敏线灵敏线灵敏线:共振线或最后线共振线或最后线第74页，共86页，编辑于2022年，星期三1.铁光谱比较法铁光谱比较法 铁谱比较法适宜同时进行多元素定性鉴定铁谱比较法适宜同时进行多元素定性鉴定第75

36、页，共86页，编辑于2022年，星期三2.标准试样光谱比较法标准试样光谱比较法用于指定元素的鉴定用于指定元素的鉴定特别提示：特别提示：不论采取那种方法定性，要给不论采取那种方法定性，要给出某一元素存在的肯定结果，至少应该有出某一元素存在的肯定结果，至少应该有2条该元素的灵敏线出现。条该元素的灵敏线出现。第76页，共86页，编辑于2022年，星期三二二 光谱半定量分析光谱半定量分析1.谱线黑度比较法谱线黑度比较法例：测矿石中的铅例：测矿石中的铅 标准系列浓度标准系列浓度：0.1，0.01，0.001 分析线分析线：2833.069 试样中铅的浓度试样中铅的浓度：0.010.001 应用：用于钢材

37、、合金等的分类应用：用于钢材、合金等的分类,矿石品位分级等矿石品位分级等大批量试样的快速测定。大批量试样的快速测定。第77页，共86页，编辑于2022年，星期三2.显线法显线法(数线法数线法)例：例：铅含量与出现谱线关系铅含量与出现谱线关系 Pb%谱线特征谱线特征 0.001 2833.069 清晰可见清晰可见,2614.178和和2802.00弱弱 0.003 2833.069 清晰可见清晰可见,2614.178增强增强,2802.00变清晰变清晰 0.01 上述谱线增强上述谱线增强,2663.17和和2873.32出现出现 0.03 上述谱线都增强上述谱线都增强 0.10 上述谱线更增强上

38、述谱线更增强,没有出现新谱线没有出现新谱线 0.30 2393.8,2577.26 出现。出现。第78页，共86页，编辑于2022年，星期三三三 光谱定量分析光谱定量分析（一）内标法光谱定量分析原理（一）内标法光谱定量分析原理lgIblgc+lgA 试样组成、元素化合物形态，放电条件等影试样组成、元素化合物形态，放电条件等影响响A,绝对强度测定的误差大。绝对强度测定的误差大。IAcb b：自吸系数自吸系数 第79页，共86页，编辑于2022年，星期三现在主要采用现在主要采用ICP-AES,由于消除了自吸由于消除了自吸,自吸系数自吸系数b=1,因此因此 IAC即谱线强度与被测元素浓度呈线性关系即

39、谱线强度与被测元素浓度呈线性关系.第80页，共86页，编辑于2022年，星期三 内标法原理内标法原理第81页，共86页，编辑于2022年，星期三 内标元素和内标线的选择原则内标元素和内标线的选择原则1)内标元素与被测元素化合物具有相似的蒸发性内标元素与被测元素化合物具有相似的蒸发性质，离解能、激发电位质，离解能、激发电位(及电离能及电离能)相近。相近。2)内标元素的含量必须适量和固定。内标元素的含量必须适量和固定。3)原原子线与原子线组成分析线对，离子线与离子线组子线与原子线组成分析线对，离子线与离子线组成分析线对。成分析线对。4)分析线和内标线没有自吸或自吸很小，且不受其分析线和内标线没有自

40、吸或自吸很小，且不受其它谱线的干扰。它谱线的干扰。5)摄摄谱法中组成分析线对的两条谱线的波长应尽量靠谱法中组成分析线对的两条谱线的波长应尽量靠近。近。第82页，共86页，编辑于2022年，星期三（二）摄谱法光谱定量分析关系（二）摄谱法光谱定量分析关系分析线：分析线：内标线：内标线：第83页，共86页，编辑于2022年，星期三(三三)分析方法分析方法1.校准曲线法校准曲线法或或或或校准曲线线性范围：校准曲线线性范围：AB 段段自吸：自吸：BC 段段第84页，共86页，编辑于2022年，星期三2.标准加入法标准加入法第85页，共86页，编辑于2022年，星期三四四 应用应用电弧摄谱仪：电弧摄谱仪：定性、半定量分析定性、半定量分析光电直读光谱仪光电直读光谱仪火花火花:冶金工业炉前快速分析冶金工业炉前快速分析ICP：冶金、环境、材料、生：冶金、环境、材料、生物、国防等分析物、国防等分析 光光电电直直读读光光谱谱仪仪第86页，共86页，编辑于2022年，星期三