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微波等离子体光谱技术的发展(一)辛仁轩【摘要】微波等离子体光源是一类有较强激发能力的原子发射光谱光源,主要包括微波感生等离子体光源(MIP),微波电容耦合等离子体光源及微波等离子体炬光源.文章分两部分,第一部分介绍了微波感生等离子体光源的结构原理和性能,并对它们的技术特点和进展进行评述.低功率微波感生等离子体光源用于直接测定溶液中某些痕量金属元素是比较困难的,如Pb,Hg,Se等元素,但它已成功地与气相色谱联用用于测定C,H,O,N,S等难激发的非金属元素.高功率磁场激发的氮-微波感生等离子体光源(N2-MIP),允许使用通用玻璃同心雾化器产生湿试液气溶胶直接进入等离子体核心,等离子体能稳定运行,其分析性能近似于商用ICP光源,且运行费用低廉,是有发展前景的一种新型原子发射光谱光源.【期刊名称】《中国无机分析化学》【年(卷),期】2012(002)004【总页数】9页(P1-9)【关键词】微波等离子体光源;微波感生等离子体光源;微波等离子体光谱仪;评述【作者】辛仁轩【作者单位】清华大学核能与新能源技术研究院,北京100084【正文语种】中文【中图分类】O657.31;TH744.11 引言微波等离子体是一种重要的原子发射光谱光源。
光谱光源是发射光谱仪器的核心，它决定了光谱仪的分析性能及仪器结构。
每一种新型光源的出现，就导致一类新型仪器的快速发展。
电感耦合等离子体（ICP）发射光源的出现，并发展成为目前无机分析广泛应用分析技术，大大促进了无机元素分析技术向灵敏，准确，简便，快速方向迈进。
然而，由于ICP光谱分析仪器要消耗大量的稀有气体——氩气，是该技术明显的缺点，发展节省氩气的新型发射光谱光源就成为光谱分析技术领域的重要目标［1］。
微波等离子体（Microwave Plasma，简称MWP）是比电感耦合等离子体更早被研究的发射光谱光源，是等离子体光源家族的重要成员，它可在很低功率下运行及节省工作气体的优点，曾经被视作有推广应用前景的分析光源。
空心阴极灯工作原理1. 空心阴极灯概述空心阴极灯（Hollow Cathode Lamp，简称HCL）是一种常用于光谱分析的装置，广泛应用于元素分析、金属检测和环境监测等领域。
它以空心阴极的工作原理为基础，通过电离和激发原子从而产生特定波长的光线。
2. 空心阴极灯结构空心阴极灯的主要部件包括空心阴极、阳极和充填物三部分。
其中，空心阴极由金属或金属合金制成，内腔部分充填有稀有气体和金属元素。
阳极是一个较大的金属电极，通常由不锈钢或镍制成。
充填物是一种用于稀释或增强元素光线的物质。
3. 空心阴极灯的工作过程空心阴极灯的工作过程基本可分为电离和激发两个阶段。
3.1 电离阶段首先，通过电弧放电或射频加热等方法，将阴极加热至阴极发射的临界温度。
在这个温度下，阴极表面的金属原子开始剥离，形成电子和正离子。
这些正离子被电场吸引至阳极，而电子则几乎不受电场作用，被束缚在阴极附近的空腔中。
3.2 激发阶段在激发阶段，正离子由于冲击和碰撞的作用，与充填物内的原子或分子发生能级的跃迁。
在这个过程中，部分原子或分子被激发至高能级，而其他原子或分子则经历电离和复合过程。
4. 空心阴极灯的发光原理空心阴极灯的发光原理是基于激发原子后产生的光谱发射。
激发后的原子由高能级跃迁至低能级时，会释放出光子。
这些光子的能量和频率与原子的能级差有关，从而产生特定波长的光谱线。
5. 空心阴极灯的应用由于空心阴极灯能够产生特定波长的光谱线，它在光谱分析中有着广泛的应用。
5.1 元素分析空心阴极灯结合光谱仪器，可以用于快速、准确地测定样品中的元素含量。
将待测样品喷涂到空心阴极灯的内腔上，通过电离和激发，可以获得特定元素的光谱信号，从而确定样品中的元素种类和浓度。
5.2 金属检测由于空心阴极灯能够产生金属元素的特定光谱线，它在金属检测方面有着重要的应用。
通过测定样品中金属元素的光谱信号，可以判断其质量和纯度，从而用于金属合金、电子器件等领域的质量控制和质量检测。
收稿日期：２０１９－０９－１８火焰原子吸收分光光度法（ＦＡＡＳ）和电感耦合等离子体发射光谱法（ＩＣＰ－ＡＥＳ）对比研究倪伟茗（文山市环境监测站，云南文山６６３０９９）摘 要：采用火焰原子吸收分光光度法（ＦＡＡＳ）和电感耦合等离子体发射光谱法（ＩＣＰ－ＡＥＳ）测定文山盘龙河水中铁和锰，研究对比了两种测定方法对铁和锰两种元素测定的准确性、加标回收率及精密度。
实验结果表明：两种方法测定盘龙河水中铁和锰的结果均具有良好的准确度和精密度。
关键词：火焰原子吸收分光光度法；电感耦合等离子体发射光谱法；铁测定；锰测定中图分类号：Ｘ８３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７３－９６５５（２０２０）增－０１０６－０５ 地表水中的重金属监测工作在文山市环境监测站的日常监测工作中占很大的比重，研究对比筛选出简便快捷、准确高效的重金属测定方法，对文山市环境监测站的监测工作能提供很大的帮助。
本文主要以文山盘龙河的两个省控断面为基础，分别采用火焰原子吸收分光光度法（ＦＡＡＳ）和电感耦合等离子体发射光谱法（ＩＣＰ－ＡＥＳ）对水样中的铁和锰进行测定，通过对测定准确度、加标回收率以及精密度的比较，检验两种方法是否能满足地表水中的重金属检测工作需求。
实验结果表明，两种方法都具有较高的准确度，测得结果具有很强的可比性，均能满足地表水重金属的测定要求。
１ 仪器、方法及试剂１ １ 仪器设备原子吸收分光光度计ＡＡ－６３００Ｃ，铁空心阴极灯，锰空心阴极灯，电感耦合等离子体发射光谱仪ＩＣＰ２０６０Ｔ。
１ ２ 方法《ＧＢ１１９１１－８９水质铁、锰的测定火焰原子吸收分光光度法》；《ＧＢ／Ｔ５７５０ ６－２００６生活饮用水标准检验方法金属指标（１ ４电感耦合等离子体发射光谱法）》。
１ ３ 试剂纯水：均为去离子蒸馏水。
硝酸（ＨＮＯ３）优级纯。
硝酸溶液（１＋９９）。
锰单元素溶液标准物质ＧＢＷ（Ｅ）０８０４５７。
铁单元素溶液标准物质ＧＢＷ０８６１６。
２ 实验步骤２ １ 样品采集和前处理本次实验样品为文山盘龙河的两个省控监测断面：侬仁河和东方红电站。
第五章原子吸收光谱法Chapter FiveAtomic Absorption SpectrumFor Short：AAS第一节基本原理一、原子吸收光谱分析概述1、原子吸收光谱的起源18世纪初，人们便开始观察和研究原子吸收光谱-----太阳光谱中的暗线。
1955年，澳大利亚物理学家瓦尔西发表了著名论文“原子吸收光谱在化学分析中的应用”，奠定了原子吸收光谱分析法的理论基础。
1955年，原子吸收光谱作为一种分析方法开始应用。
并在60年代得到迅速发展和普及。
2、什么是原子吸收光谱？溶液中的金属离子化合物在高温下能够解离成原子蒸气，两种形态间存在定量关系。
当光源发射出的特征波长光辐射通过原子蒸气时，原子中的外层电子吸收能量，特征谱线的光强度减弱。
光强度的变化符合朗伯-比耳定律，进行定量分析。
它是基于物质所产生的原子蒸气对特征谱线的吸收作用来进行定量分析的一种方法。
❖原子与分子一样,吸收特定能量后,产生基态→激发态跃迁；产生原子吸收光谱，即共振吸收。
❖原子由基态→第一激发态的跃迁,最易发生。
❖每种原子的核外电子能级分布不同，当产生由基态→第一激发态的跃迁时，吸收特定频率的辐射能量。
二、共振线：共振吸收线——电子从基态跃迁至第一激发态所产生的吸收谱线称为共振吸收线（简称共振线）。
共振发射线——电子从第一激发态再跃回基态时，则发射出同样频率的辐射，对应的谱线称为共振发射线（也简称共振线）。
原子的共振线的吸收共振线称为元素的特征谱线，因为：各种元素的原子结构和外层电子排布不同。
所以不同元素的原子从基态激发成第一激发态（或由第一激发态跃回基态）时，吸收（或发射）的能量不同，因此各种元素的共振线各有其特征性。
共振线又称为元素的灵敏线，因为：这种从基态到第一激发态的跃迁最容易发生，因此对大多数元素来说，共振线是指元素所有谱线中最灵敏的谱线。
在原子吸收光度法中，就是利用处于基态的待测原子蒸气对从光源发射的共振发射线的吸收来进行分析的。
原子吸收光谱法测定钙最佳实验条件一`实验目的1·学习原子吸收光谱法最佳实验条件选择的方法。
2·掌握火焰原子吸收分光光度计的使用方法。
二`实验原理通过改变一系列实验条件如燃助比，灯电流，单色器通带宽度以及燃烧器高度和位置得到吸光度-时间图像，比较不同条件下的吸光度大小来选定钙的最佳实验条件。
三·实验仪器与试剂WFX-110型原子吸收分光光度计，乙炔钢瓶，空气压缩机，钙空心阴极灯，100ml 容量瓶，10ml 吸量管1.00mg/ml 钙储备液：准确称取干燥的碳酸钙2.498g 加入100ml 去离子水，滴加少量盐酸，使其全部溶解，转入1L 容量瓶中，用去离子水稀释至刻度。
四．实验过程1.试验溶液的配制 用吸量管准确移取 100.0 µg/ml 钙离子标准溶液 5.00 ml 于100 ml 容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。
此溶液含Ca 为5ug/ml2.燃助比的选择 固定空气流量为8L/min ，燃烧器高度6mm ，改变乙炔流量为 1.2,1.3,1.4,1.5,1.6,1.7L/min,在每一乙炔流量下测定钙标准溶液的吸光度， 记录数据。
3.燃烧器高度选择 固定空气流量8L/min ，乙炔流量1.7L/min ，灯电流3A ，在燃烧器高度分别为2,4,6,8mm 时钙标准溶液的吸光度，记录数据。
4.灯电流的选择 固定空气流量8L/min ，乙炔流量1.7L/min ，燃烧器高度6mm ，在灯电流分别为1.0,1.5,2.0,2.5,3.0A 时测定钙标准溶液的吸光度， 记录数据。
五．实验数据1.燃气流量与吸光度关系图 00.020.040.060.080.10.1212001300140015002.燃烧器高度与吸光度关系图燃气流量（L/min) 1200 1300 1400 1500 1600 1700 吸光度0.02670.03700.0758 0.09940.17340.20090.050.10.150.20.250.345680.30983.灯电流大小与吸光度关系 00.050.10.150.20.250.311.522.5吸光度综上，可以得出钙最佳实验条件：燃气流量：1700L/min 燃烧器高度：2.0nm 灯电流：1.0A 六．思考题1.原子吸收分析为何要用待测元素的空心阴极灯作光源？能否用氢灯或钨灯代替，为什么？待测元素的空心阴极灯产生的特定波长的光就是这种金属原子的特征X 射线，容易被待测元素吸收，氢灯或钨灯产生的光波长不是这种原子特征X 射线，很难用于测定。
原子荧光光谱分析进展原子荧光光谱法是一种新的痕量分析技术，从发光机理来看，属于发射光谱分析法，但与原子吸收分析也有许多相似之处，可以说原子荧光光谱法是原子发射光谱和原子吸收分析的综合发展。
1964 年，威博尼尔首次将原子荧光应用于分析化学，他利用火焰原子荧光光谱法进行了锌镉和汞的原子荧光分析。
此后，1974年 Tsujii 和 Kuga把氢化物发生进样技术与无色散原子荧光分析技术相结合,首次实现了氢化物发生-无色散原子光谱分析，并应用于砷的测定。
氢化物发生原子光谱法具有灵敏度高，干扰少的优点，适用范围广，成为环保、食品、生物、冶金、地质、化工样品中痕量元素分析的主要方法之一。
为了不断提高测定的灵敏度，近年来有很多改进和发展，使得氢化物发生法应用更为广泛。
本部分将对氢化物发生的历史和最新进展加以评述，以推动氢化物发生原子荧光光谱法的发展。
一氢化物发生法1.1提出氢化物发生法是测定在一定条件下将待测元素化合物转化成挥发性氢化物并与基体分离，通过测定生成的氢化物来求得试样中待测元素含量的一种方法。
早在100多年前，氢化物发生法就被用来鉴定砷，及众所周知的“马氏试砷法”[1],但氢化物的真正发展还是从现代光谱分析开始的。
1951年Kingsley 等[2] 用HCl-KI-SnCl2-Zn 发生砷化氢，并将其导入碘溶液吸收，然后用砷钼兰比色测定砷。
1952 年Vasak 等[3]让产生的砷化氢与二乙基二硫代甲酸银的吡啶氯仿液反应，借生成的红色胶态银以分光光度法测定砷含量。
1969 年Holak[4] 用液氮冷凝收集产生的砷化氢，在室温下用氮气将收集的砷化氢导入空气-乙炔火焰中首次将氢化物发生法应用于原子吸收光谱测定以来,该技术得到了很大发展。
1974年Tsujii 和 Kuga把氢化物发生进样技术与无色散原子荧光分析技术相结合,首次实现了氢化物发生-无色散原子光谱分析，并应用于砷的测定。
氢化物发生法的主要特点是实现了气体进样,使得进样效率由气动雾化的<5%提高到几乎100%,气相的氢化物的易解离性使得原子化效率也大大提高,从而极大地改善了测定的检出限与精密度。
《高等无机化学》试题及答案简答题（2×5）（一）、运用群论的方法，写出NH 3分子（C 3V 点群）红外和Raman 振动的对称性。
答：对C 3V 点群不动的原子数和总的可约表示特征标表为：3)1231021121(61)()(11=⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=∑=ΓΓR R h n i R A χχ 1))1(231021121(61)()(12=-⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=∑=ΓΓR R h n i R A χχ 4)023)1(022121(61)()(1=⨯⨯+-⨯⨯+⨯⨯=∑=ΓΓR R h n i RE χχ 因此将可约表示分解可以得到：Г3N = 3A 1+A 2+4E总的可约表示分解为下列不可约表示：3A 1+A 2+4E扣除3个平动(A 1+E)和3个转动(A 2+E)，留下(2A 1+2E)既是红外活性振动又是Raman活性振动。
（二）、3d 2组态的谱项有那些？按照谱项能量由低到高排序，并指出基谱项。
答：对于3d 2组态，由l 1=2, l 2=2，可得L=4、3、2、1、0；由s 1=1/2、s 2=1/2，可得S=1、0.将L 、S 组合在一起可得到光谱项：3F 、3P 、1G 、1D 、1S其基谱项是：3F三简答题1. Ni II的四面体络合物很不常见,说明可能的原因。
答：Ni II的四面体络合物为d8组态。
中心原子的电子构型含有不等性占有的简并轨道(e)4(t2)4：╫ ┼ ┼ t 2╫ ╫ e根据Jahn-Teller 效应，体系是不稳定的，要发生畸变，以消除简并性。
四面体通常会完全转变为平面正方形。
2. 请解释原因：He +中3s 和3p 轨道的能量相等，而在Ar +中3s 和3p 轨道的能量不相等。
答：He +中只有一个电子，没有屏蔽效应，轨道的能量由主量子数n 决定，n 相同的轨道能量相同，因而3s 和3p 轨道的能量相同。
而在Ar +中，有多个电子存在；3s 轨道的电子与3p 轨道的电子受到的屏蔽效应不同，即轨道的能量不仅和主量子数n 有关，还和角量子数 l 有关。
水质检测---原子荧光光谱仪光谱分析原子荧光光谱仪光谱分析设备原子荧光光度计利用惰性气体氩气作载气，将气态氢化物和过量氢气与载气混合后，导入加热的原子化装置，氢气和氩气在特制火焰装置中燃烧加热，氢化物受热以后迅速分解，被测元素离解为基态原子蒸气，其基态原子的量比单纯加热砷、锑、铋、锡、硒、碲、铅、锗等元素生成的基态原子高几个数量级。
特点根据波长可以进行定性分析用途地质、石油、农业、生物医学等基本介绍利用原子荧光谱线的波长和强度进行物质的定性与定量分析的方法。
原子蒸气吸收特征波长的辐射之后，原子激发到高能级，激发态原子接着以辐射方式去活化，由高能级跃迁到较低能级的过程中所发射的光称为原子荧光。
当激发光源停止照射之后，发射荧光的过程随即停止。
原子荧光可分为3类：即共振荧光、非共振荧光和敏化荧光，其中以共振原子荧光最强，在分析中应用最广。
共振荧光是所发射的荧光和吸收的辐射波长相同。
只有当基态是单一态，不存在中间能级，才能产生共振荧光。
非共振荧光是激发态原子发射的荧光波长和吸收的辐射波长不相同。
非共振荧光又可分为直跃线荧光、阶跃线荧光和反斯托克斯荧光。
直跃线荧光是激发态原子由高能级跃迁到高于基态的亚稳能级所产生的荧光。
阶跃线荧光是激发态原子先以非辐射方式去活化损失部分能量，回到较低的激发态，再以辐射方式去活化跃迁到基态所发射的荧光。
直跃线和阶跃线荧光的波长都是比吸收辐射的波长要长。
反斯托克斯荧光的特点是荧光波长比吸收光辐射的波长要短。
敏化原子荧光是激发态原子通过碰撞将激发能转移给另一个原子使其激发，后者再以辐射方式去活化而发射的荧光。
根据荧光谱线的波长可以进行定性分析。
在一定实验条件下，荧光强度与被测元素的浓度成正比。
据此可以进行定量分析。
原子荧光光谱仪分为色散型和非色散型两类。
两类仪器的结构基本相似，差别在于非色散仪器不用单色器。
色散型仪器由辐射光源、单色器、原子化器、检测器、显示和记录装置组成。
辐射光源用来激发原子使其产生原子荧光。
电感耦合等离子体质谱法与原子吸收光谱法在测定微量元素中的比较分析贾永娟，雒琴，刘春冉，倪君君(北京和合医学诊断技术股份有限公司，北京100079)摘要：目的采用电感耦合等离子体质谱法(CP-MS.)和原子吸收光谱法5AAS),分别检测临床患者全血样本中6种微量元素(钙、镁、铁、锌、铜、铅)，并从方法学、检测结果两个方面进行分析和比较，便于医学实验室能够根据自身实际需求选择合适的检测方法。
方法分别建立了ICP-MS和AAS检测全血中6种微量元素的前处理方法及仪器分析方法，并从准确度、精密度、灵敏度、线性范围进行方法学的比较。
并征集不同性别、不同年龄段的90名志愿者，分别使用两种方法对90例实际临床样本进行检测，使用专业的数据统计软件SPSS20.0对测定结果进行处理。
结果ICP-MS和AAS两种方法的准确度、精密度均良好，灵敏度和线性范围也均能满足临床检测要求，90例样本的比对结果显示，两种方法的检测结果呈线性相关(R2>0.97),且差异无统计学意义(P>0.05)。
结论两种方法均能满足临床样本的检测要求，但二者各有优劣势，医学实验室可以根据自身实际需求选择合适的检测方法。
关键词：微量元素；电感耦合等离子体质谱法；原子吸收光谱法；方法比较中图分类号:TG115.3+37文献标识码：AA Comparison Between Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry andAtomic Absorption Spectrometry in the Determination of Trace Elements JIA Yongjuan,LUO Qin,LIU Chunran,NI Junjun(Beijing Harmony Health Medical Diagnostics Co.,Ltd,Beijing100079,China)Abstract:Objective To detect six trace elements(Ca,Mg,Fe,Zn,Cu,Pb)in whole blood samples of clinicalpatientsbyinductivelycoupledplasma ma s spectrometry(ICP-MS)andatomicabsorption spectrometry(AAS),and to analyze and compare the results from both methodology and detection results,sothatthe medicallaboratorycanchoosetheappropriatedetection methodaccordingtoits ownactualneeds.Methods ICP-MS and AAS were established forthe determination ofsixtrace elementsin whole blood samples.The methods were compared in terms of accuracy,precision, sensitivity and linear range.90volunteers of different genders and ages were recruited,and90actual clinicalsamples weretested bytwo methods,andtheresults were analyzed bystatisticssoftware sp s200．Results The accuracy and precision ofICP-MS and AAS were both optimal,and the sensitivityandlinearrangecould meettherequirementsofclinicaldetection．Thecomparisonresults of90samples showed that there was a linear correlation between the two methods(R2>0.97),and there was no significant difference(P>0.05).Conclusion Our results indicate that both methods can meetthe detecton requrements of clncalsamples,but they have ther own advantages and dsadvantages.Medcallaboratorescanchoosetheappropratedetecton methodaccordngtother ownactualneeds.Keywords：Traceelements；Inductvelycoupled plasma ma s spectrometry；Atomcabsorpton spectrometry；MethodcomparsonDOI：10.11748/bjmy.s n.1006-1703.2021.03.034收稿日期：2020-10-18；修回日期：2021-02-10作者简介：贾永娟，女，硕士，主要研究方向：临床检验。
