第1页：原子发射光谱分析基本原理
第十三章 原子发射光谱分析法 第一节 原子发射光谱分析基本原理
第2页：概述
概述
- 原子发射光谱分析法（，AES）：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，发射出特征光谱，依据特征光谱进行定性、定量的分析方法
- 1859年，基尔霍夫(、本生(BunsenRW)研制第一台用于光谱分析的分光镜，实现了光谱检验
- 1930年以后，建立了光谱定量分析方法
- 原子光谱＜＞原子结构＜＞原子结构理论＜＞新元素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(ICP)、新仪器的出现，作用加强
第3页：原子发射光谱分析法的特点
原子发射光谱分析法的特点
- 可多元素同时检测各元素同时发射各自的特征光谱
- 分析速度快试样不需处理，同时对几十种元素进行定量分析(光电直读仪)
- 选择性高各元素具有不同的特征光谱
- 检出限较低10～0.1μg×g-1(一般光源)；ng×准确度较高5%～10%(一般光源）；<1% (ICP)
- ICP-AES性能优越线性范围4～6数量级，可测高、中、低不同含量试样；缺点：非金属元素不能检测或灵敏度低
第4页：原子发射光谱的产生
原子发射光谱的产生
- 在正常状态下，元素处于基态，元素在受到热（火焰）或电（电火花）激发时，由基态跃迁到激发态，返回到基态时，发射出特征光谱（线状光谱）
- 特征辐射基态元素M激发态M*热能、电能ΔE
第5页：原子的共振线与离子的电离线原子
原子的共振线与离子的电离线原子
- 由第一激发态到基态的跃迁：第一共振线，最易发生，能量最小
- 原子获得足够的能量(电离能)产生电离,失去一个电子，一次电离
- 离子由第一激发态到基态的跃迁(离子发射的谱线)：电离线，其与电离能大小无关，离子的特征共振线
- 原子谱线表：I表示原子发射的谱线
- II表示一次电离离子发射的谱线
- III表示二次电离离子发射的谱线
- Mg
第6页：Na能级图
由各种高能级跃迁到同一低能级时发射的一系列光谱线。
第7页：K元素的能级图
K元素的能级图。
第8页：Mg元素的能级图
Mg元素的能级图。
第9页：谱线强度
谱线强度
- 原子由某一激发态i向低能级j跃迁，所发射的谱线强度与激发态原子数成正比
- 在热力学平衡时，单位体积的基态原子数N0与激发态原子数Ni的之间的分布遵守玻耳兹曼分布定律：gi、g0为激发态与基态的统计权重
- Ei：为激发能
- k为玻耳兹曼常数
- T为激发温度
- 发射谱线强度：Iij=NiAijhνijh为Plank常数
- Aij两个能级间的跃迁几率
- νij发射谱线的频率
- 将Ni代入上式，得
第10页：谱线强度影响
谱线强度影响
- 谱线强度的因素
- 激发能越小，谱线强度越强
- 温度升高，谱线强度增大，但易电离
第11页：谱线的自吸与自蚀
谱线的自吸与自蚀
- 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
- 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，边缘反之
- 自吸：中心发射的辐射被边缘的同种基态原子吸收，使辐射强度降低的现象
- 元素浓度低时，不出现自吸
- 随浓度增加，自吸越严重，当达到一定值时，谱线中心完全吸收，如同出现两条线，这种现象称为自蚀
- 谱线表，r：自吸
- R：自蚀
第12页：原子发射光谱分析法内容选择
原子发射光谱分析法内容选择
- 原子发射光谱分析基本原理
- 发射光谱分析装置与仪器
- 等离子体发射光谱仪
- 定性、定量分析方法
