电感耦合等离子讲义体原子发射光谱分析

电感耦合等离子体光学发射光谱一、引言电感耦合等离子体光学发射光谱（ICP-OES），是一种尖端的元素分析技术，其应用范围广泛，包括但不限于环境科学、材料科学、生物医学等。

通过使用这种技术，我们可以从微观角度理解事物的本质，对于推动科学进步具有重大意义。

二、电感耦合等离子体光学发射光谱的原理电感耦合等离子体光学发射光谱是一种基于等离子体光源的原子光谱分析技术。

其基本原理是将样品中的元素通过等离子体加热至高温，使元素原子被激发为高能态，当这些原子返回到低能态时，会释放出特定波长的光，通过测定这些光的波长和强度，可以确定样品中元素的种类和浓度。

三、电感耦合等离子体光学发射光谱的优势1.高灵敏度：ICP-OES可以检测到低至ppt级别的元素浓度，这对于环境、食品、生物医学等领域的研究至关重要。

2.多元素同时分析：ICP-OES可以同时分析多种元素，只需一次进样，就可以得到多种元素的浓度信息，大大提高了分析效率。

3.基质干扰小：由于等离子体的高温环境，大部分基质在进入等离子体时已经分解，因此对元素的分析干扰较小。

四、电感耦合等离子体光学发射光谱在各领域的应用实例1.环境科学：ICP-OES被广泛应用于环境样品中的重金属元素分析，如土壤、水样等，可以检测这些样品中的铅、汞、砷等有毒元素的浓度。

2.材料科学：在材料科学中，ICP-OES被用于分析合金、陶瓷、高分子材料等中的元素组成和浓度，以研究材料的结构和性能。

3.生物医学：在生物医学领域，ICP-OES被用于人体血液、尿液、组织样品中的元素分析，以评估人体健康状况和疾病风险。

例如，通过检测血清中的钙、镁、铁等元素的浓度，可以评估人体的营养状况。

五、展望未来随着科技的不断进步，电感耦合等离子体光学发射光谱的技术也在不断发展完善。

未来，我们可以期待这种技术具有更高的灵敏度、更广的应用范围和更低的使用成本。

这将使得更多的人能够使用到这种强大的分析工具，从而推动科学的进步。

实验三电感耦合等离子发射光谱定量分析一、实验目的1．初步掌握电感耦合等离子发射光谱仪的使用方法。

2．学会用电感耦合等离子发射光谱法定性判断试样中所含未知元素的分析方法。

3．学会用电感耦合等离子发射光谱法测定试样中元素含量的方法。

二、实验原理原子发射光谱法是根据处于激发态的待测元素的原子回到基态时发射的特征谱线对待测元素进行分析的方法。

各种元素因其原子结构不同，而具有不同的光谱。

因此，每一种元素的原子激发后，只能辐射出特定波长的光谱线，它代表了元素的特征，这是发射光谱定性分析的依据。

电感耦合等离子发射光谱仪是以场致电离的方法形成大体积的 ICP 火焰，其温度可达10000 K，试样溶液以气溶胶态进入 ICP 火焰中，待测元素原子或离子即与等离子体中的高能电子、离子发生碰撞吸收能量处于激发态，激发态的原子或离子返回基态时发射出相应的原子谱线或离子谱线，通过对某元素原子谱线或离子谱线的测定，可以对元素进行定性或定量分析。

ICP 光源具有 ng/mL 级的高检测能力；元素间干扰小；分析含量范围宽；高的精度和重现性等特点，在多元素同时分析上表现出极大的优越性，广泛应用于液体试样（包括经化学处理能转变成溶液的固体试样）中金属元素和部分非金属元素（约74种）的定性和定量分析。

三、仪器与试样仪器：ICP OES-6300 电感耦合等离子发射光谱仪试样：未知水样品(矿泉水)四、实验内容1．每五位同学准备一水样品进行定量分析，熟悉测试软件的基本操作，了解光谱和数据结果的含义。

2．观摩定量分析操作，学会分析标准曲线的好坏，掌握操作要点和测试结果的含义。

五、实验步骤1．样品处理（1）自带澄清水溶液20 mL，要求无有机物，不含腐蚀性酸、碱，溶液透明澄清无悬浮物，离子浓度小于100 μg/mL。

（2）将待测液倒入试管。

2．谱线扫描（1）参照附录2“ICP OES-6300型电感耦合等离子发射光谱仪的使用”，并在教师指导下学会电感耦合等离子发射光谱的操作。

电感耦合等离子体发射光谱法1.基本原理1.1概述原子发射光谱分析（atomic emission spectrometry，AES）是一种已有一个世纪以上悠久历史的分析方法，原子发射光谱分析的进展，在很大程度上依赖于激发光源的改进。

到了60年代中期，Fassel和Greenfield分别报道了各自取得的重要研究成果，创立了电感耦合等离子体（inductively coupled plasma，ICP）原子发射光谱（ICP-AES）新技术，这在光谱化学分析上是一次重大的突破，从此，原子发射光谱分析技术又进入一个崭新的发展时期。

1.2方法原理原子发射光谱是价电子受到激发跃迁到激发态，再由高能态回到较低的能态或基态时，以辐射形式放出其激发能而产生的光谱。

1.2.1定性原理原子发射光谱法的量子力学基本原理如下：（1）原子或离子可处于不连续的能量状态，该状态可以光谱项来描述；（2）当处于基态的气态原子或离子吸收了一定的外界能量时，其核外电子就从一种能量状态（基态）跃迁到另一能量状态（激发态），设高能级的能量为E2，低能级的能量为E1，发射光谱的波长为λ（或频率ν），则电子能级跃迁释放出的能量△E与发射光谱的波长关系为△E= E2- E1=hν=hc/λ（3）处于激发态的原子或离子很不稳定，经约10-8秒便跃迁返回到基态，并将激发所吸收的能量以一定的电磁波辐射出来；（4）将这些电磁波按一定波长顺序排列即为原子光谱（线状光谱）；（5）由于原子或离子的能级很多并且不同元素的结构是不同的，因此，对特定元素的原子或离子可产生一系列不同波长的特征光谱，通过识别待测元素的特征谱线存在与否进行定性分析。

1.2.2半定量原理半定量是对样品中一些元素的浓度进行大致估算。

一种半定量的方法是对许多元素进行一次曲线校正，并将标准曲线储存起来。

然后在需要进行半定量时，直接采用原来的曲线对样品进行测试。

结果会因仪器的飘移而产生误差或因样品基体的不同而产生误差，但对于半定量来说，可以接受。

电感耦合高频等离子体原子发射光谱分析（ICP—AES）本章要求：电感耦合高频等离子体原子发射光谱法是以电感耦合等离子焰炬为激光源的一类新型光谱分析方法（Inductively Coupled Plasma—Atomic Emission Spectrometry，简称ICP—AES）。

由于该法具有检出限较低、准确度及精密度高、分析速度快和线性范围宽等许多独特的优点，因此在国外ICP—AES法已发展成为一种极为普遍、适用范围极广的常规分析方法，并广泛用于环境试样、岩石矿物、生物医学以及金属与合金中数十种元素的分析测定。

在国内ICP—AES法的研究工作始于1974年，现已有上千个科研单位、大专院校、工厂以及环境监测等部门拥有了此种分析手段，ICP—AES法已成为近年来我国分析测试领域中发展最快的测试方法之一。

为了使这种新型分析技术在环境监测中得到普及，环境监测人员必须对ICP—AES法有所了解，在学习中应掌握以下几方面的知识。

1、电感耦合等离子体（ICP）光谱技术的发展概况。

2、ICP光源的理论基础。

3、ICP所用的高频电源。

4、ICP所需的进样装臵。

5、ICP炬管及工作气体。

6、ICP仪器的分光、测光装臵。

7、ICP-AES法的分析技术。

8、ICP-AES法的应用。

9、有机试液的ICP光谱分析。

10、ICP-AES法和其他分析技术的比较。

参考文献1、光谱学与光谱分析编辑部，《ICP光谱分析应用技术》，1982年，北京大学出版社。

2、蔡德，《光谱分析辞典》，1987年，光谱实验室编辑部。

3、陈新坤，《电感耦合等离子体光谱法原理和应用》，1987年，南开大学出版社。

4、不破敬一郎，《ICP发射光谱分析》，1987年，化学工业出版社。

5、辛仁轩，《电感耦合等离子体光源—原理、装臵和应用》，1984年，光谱实验室编辑部。

6、《分析技术辞典，发射光谱分析》，1980年，科学出版社。

7、高铮德，《光谱分析常识》，1985年，光谱实验室编辑部。