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光学分析法---原子发射光谱法 暨大仪器分析 课件

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原子发射光谱分析法教学课件ppt

原子发射光谱分析法教学课件ppt

02
原子发射光谱分析法实验技术
实验设计
1 2
实验目的与要求
明确实验目的和要求，如元素定量分析和定性 分析。
实验原理
简述原子发射光谱分析法的原理，包括基本概 念、原子能级、跃迁等。
3
实验方案设计
根据实验目的和要求，制定实验方案，包括样 品制备、仪器设备与试剂选择、实验步骤等。
样品制备与测量
样品制备
干扰校正
对谱图中存在的干扰和重叠进行校 正，以提高元素识别的准确性和可 靠性。
结果分析与报告编写
数据统计
对实验数据进行统计、分析和 归纳，得出实验结果和结论。
结果评估
对实验结果进行评估，如准确 性、重复性、灵敏度等，以反 映实验结果的可靠性和有效性
。
报告编写
根据实验数据和分析结果编写 实验报告，包括实验目的、方
控制方法
针对不同的干扰因素，提出相应的控制方法，如光谱干扰校正、基体干扰校正等 。
实验数据的处理与解析
数据处理
介绍实验数据的处理过程，如数据平滑、背景扣 除、谱线识别等。
数据解析
根据实验数据，进行谱线识别和定量分析计算， 得出元素含量结果。
结果表示与评价
介绍实验结果表示方法，如谱线强度与元素含量 的关系、定量分析结果的误差与置信区间等。
定义
原子发射光谱分析法是一种基于原子在高温或放电条件下发 射出的光辐射进行元素分析的方法。
特点
具有分析速度快、准确度高、精密度好、选择性强、适用范 围广等优点。
发展历程
19世纪末和20世纪 初的初步探索阶段
20世纪50年代以后 的仪器和样品制备 技术的不断改进阶 段
20世纪20年代至50 年代的原子发射光 谱分析法的开创和 发展阶段

仪器分析 第7章 原子发射光谱分析

仪器分析 第7章 原子发射光谱分析

摄谱法原理 ⑴ 摄谱步骤
安装感光板在摄谱仪的焦面上
激发试样，产生光谱而感光
显影，定影，制成谱板 特征波长—定性分析 特征波长下的谱线强度—定量分析
⑵ 感光板 玻璃板为支持体，涂抹感光乳剂(AgBr+明胶+增感剂) 感光：
2AgX+2hυ→ Ag(形成潜影中心)+X2
OH
O
显影： 对苯二酚
乳剂特性曲线：
感光板的反衬度
以黑度S与曝光量的对数lgH作图 在正常曝光部分：
γ
S lg H lg H i lg H i
α
乳 剂 特 性 曲 线
S lg( It ) i
Hi为感光板的惰延量
谱线黑度与辐射强度的关系：
S lg( It ) i
定量分析中，更主要是采用 内标法，测量分析线对的相 对强度
磁辐射，通过测定其波长或强度进行分析的方法
不涉及能级跃迁，物质与辐射作用，使其传播方 向等物理性质发生变化，利用这些改变进行分析 的方法
光分析法
非光谱分析法
光谱分析法
圆 折 二 射 色 法 性 法
X 射 干 线 涉 衍 法 射 法
原子光谱分析法 旋 光 法
X 射 线 荧 光 光 谱
分子光谱分析法
分 子 荧 光 光 谱 法 分 子 磷 光 光 谱 法 核 磁 共 振 波 谱 法
e. 波长尽可能靠近
（3） 摄谱法中的内标法基本关系式
• 摄谱法中谱线黑度S与辐射强度、浓度、曝光时间 、感光板的乳剂性质及显影条件有关，固定其他 条件不变，则感光板上谱线的黑度仅与照射在感 光板上的辐射强度有关
i0 S lg i
i0 未曝光部分的透光强度 i 曝光部分的透光强度

《原子发射光谱分析》课件

《原子发射光谱分析》课件

食品安全
原子发射光谱分析可用于食 品中微元素的检测，确保 食品安全和质量。
发展历程和趋势
历史
原子发射光谱分析起源于19世纪，经过多年的发展 和改进，成为现代化的分析技术。
未来
随着技术的进步，原子发射光谱分析将在元素分析 领域发挥更重要的作用，实现更高的灵敏度和准确 性。
总结和结束语
通过本课件的学习，您了解了《原子发射光谱分析》的重要性和原理，以及 其在化学分析、环境监测和食品安全等领域的应用。随着技术的不断发展， 原子发射光谱分析将在未来产生更大的应用前景。
3
样品进样
将样品注入原子发射光谱仪中，加热或
光谱分析
4
电离样品以激发原子。
测量样品发射的特定波长光线，并根据 光谱曲线确定元素含量。
技术应用场景和优势
化学分析
原子发射光谱分析被广泛应 用于化学分析领域，用于分 析金属元素的含量。
环境监测
该技术可用于检测土壤、水 体和大气中的污染物，为环 境保护提供重要数据。
《原子发射光谱分析》 PPT课件
本课件将介绍《原子发射光谱分析》的重要性、原理和实验过程，并展示该 技术的应用场景、优势以及发展历程和趋势，最后进行总结和结束。
什么是原子发射光谱分析?
原子发射光谱分析是一种用于分析物质元素组成的重要技术。通过激发样品 中的原子，测量其发射的特定波长光线，可以确定样品中各种元素的含量。
原理和原理说明
原子发射光谱分析基于原子在能级跃迁时释放特定的光线的原理。通过将样品加热或电离，使其原子激发到高 能级并发射光线，测量光线的波长和强度来分析元素含量。
实验过程和图示
1
样品准备
将待测样品制备成适合分析的形式，如
光谱仪设置

仪器分析+02+原子发射光谱.ppt

仪器分析+02+原子发射光谱.ppt

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 = Ni Aijhij h为Plank常数；Aij两个能级间的跃迁几率； ij发射谱线
的频率。将Ni代入上式，得：
ห้องสมุดไป่ตู้
谱线强度
gi I ij Aij h ij N 0 e g0
影响谱线强度的因素：
Ei kT
（1）激发能越小，谱线强度越强；
（2）温度升高，谱线强度增大，但
易电离。
四、谱线的自吸与自蚀
self-absorption and self reversal of spectrum line
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；
第三节 原子发射光谱分析装置与仪器
原子光谱选律ΔS=0
ΔL=±1 ΔJ=0，±1
实验步骤
① 调节狭缝宽度为5毫米左右 ② 对光：开启交流激光激发器，从“照相底片”处对光 （调节碳棒上下，前后的距离） ③ 装照相底片 ④ 摄谱： 钠谱：在碳棒凹孔上氯化纳粉末，激发弧光，开启 摄谱仪快门，曝光2秒，关闭快门，停止弧光钾谱：在碳 棒凹孔上氯化钾粉末，激发弧光，开启摄谱仪快门，曝光 2秒，关闭快门，停止弧光 汞谱：在碳棒前放置汞灯，点燃汞灯，曝光20秒， 关闭快门，移去汞灯。 ⑤ 洗片：在暗室将曝光底片洗出

高教版仪器分析第七章.原子发射.ppt

高教版仪器分析第七章.原子发射.ppt

7.3 光谱定性分析
通过检查谱片上有无特征谱线的出 现来确定该元素是否存在。
灵敏线 最后线 共振线 分析线
谱线表，r：自吸；R：自蚀；
标准样品比较法－－定性方法一
只要检查出某种元素两条以上的灵敏线，就 可判断该元素是否存在。
对测定复杂组分以及进行光谱定性全分 析－－定性方法二
铁的光谱谱线比较法。
②光电法
作业： P224 第3、5、10题。
7.2 原子发射光谱分析的基本 原理
基态
中外层的电子： 激发态（原子的激发电位，
电子伏1eV=1.602×10-19J ）
电离（离子的激发电位） 失去一个电子，一次电离：一级电离电位 失去二个电子，二次电离：二级电离电位 失去三个电子，三次电离：三级电离电位
Mg元素能级图
处于激发态的原子是十分不稳定的， 在极短的时间内（约 10-8s ）便跃迁至基态 或其它较低的能级上，其辐射的能量可用 下式表示：
①棱镜摄谱仪
②光栅摄谱仪 主要部件：照明系统、准光系统、色散系统、投影系统。
3.检测器
Ⅰ感光板
△将感光板置于摄诺仪的焦面上，接受被分析试样的光 谱的作用而感光，再经过显影、定影等过程后，制得光 谱底片(谱片)。
谱线的黑度：
H＝I·t
Ⅱ映谱仪 放大约20倍的谱线的像
Ⅲ黑度计（测微光度计） 测量谱片上谱线的黑度
光谱发射分析的基本依据
从识别这些元素的特征光谱来鉴别元 素的存在（定性分析）, 可利用这些谱线的 强度来测定元素的含量（定量分析）。
原子发射光谱分析的一般步骤
试样→外界能量→气态原子→气态原子的外层电子激发 至较高的能级上→ 处于激发态的原子极不稳定→跃迁到基态或较低能级→ 发射出特征光谱线→ 光（摄）谱仪→色散成光谱→ 检测器对光谱线进行检测（感光板） →光谱图 。

仪器分析—原子发射光谱分析法课件

仪器分析—原子发射光谱分析法课件

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：
Ni

gi g0
Ei
N0 e kT
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 = Ni Aijhij
h为Plank常数；Aij两个能级间的跃迁几率； ij发射谱线
这里给出结果：
价电子数目
可能产生的多重性
3
双重线、四重线（quartet）
4
单重线、三重线、五重线（quintet）
5
双重线、四重线、六重线（sextet）
元素 Sc，Y…… Ti，Zr…… V，Nb……
注意：对于较重的原子，尤其是过渡元素，不能简单的用能级图描述，因这些 元素原子能级极为复杂，可发射大量谱线。如，Li-Cs(30~645条)；Mg(173)Ca(662)-Ba(472)；Cr(2277)-Fe(4757)-Ce(5755)。
2019/7/24
2. 能级图
元素的光谱线系常用能级 图来表示。最上面的是光谱 项符号；最下面的横线表示 基态；上面的表示激发态； 可以产生的跃迁用线连接；
线系：由各种高能级跃迁 到同一低能级时发射的一系 列光谱线；
2019/7/24
那么对于含三个或者多个价电子的原子，其谱线的多重性
（2S+1）如何计算呢？请思考。
热能、电能
基态元素M
E 特征辐射
激发态M*
2019/7/24
原子光谱
1.光谱项符号
原子外层有一个电子时，其能级可由四个量子数决定： 主量子数 n；角量子数 l；磁量子数 m；自旋量子数 s； 原子外层有多个电子时，其运动状态用总角量子数L；总 自旋量子数S；内量子数J 描述；

[理学]第八章原子发射光谱分析PPT课件

[理学]第八章原子发射光谱分析PPT课件

（1）、直流电弧：接触引燃，二次电子发射放电
L
E 220~380 V
V
5~30A
G
R
A
直流电作为激发能源，电压150 ～380V，电流5～ 30A；
两支石墨电极，试样放置在一支电极(下电极)的凹槽内；
阴极释放的电子不断撞击阳极，产生高温阳极斑（4000 K）；
产生的电弧温度：4000~7000K
电弧点燃后，热电子流高速通过分析间隔冲击阳极，产生高热，
C充电电压达到G击穿 电压
G 放电;
回路 L-C-G 中高压高频振荡电流, G 放电中断；
下一回合充放电开始 火花不灭。
分析隙
火花特点： （1）放电稳定，分析重现性好； （2）放电间隙长，电极温度（蒸发温度）低，检出限低，自 吸现象小。多适于分析易熔金属、合金样品及高含量元素分 析； （3）激发温度高（瞬间可达10000K）适于难激发元素分析。 （4）灵敏度差，背景大，不安全，不宜作痕量分析。
E0
气态激发态原子、离子的 核外层电子，迅速回到低 能态时以光辐射的形式释 放能量。原子发射光谱
ΔE
（一）. 原子核外电子的壳层结构
1.单价电子原子 主量子数( n )：描述核外电子是在那个电子壳层上运动。 n = 1、 2、 3、 4、 5、 6、7、••••••••
符号： K、L、M、N、O、P、Q、••••••••
谱线强度与下列因素有关： 1、激发温度：温度升高，谱线强度增大。但温度升高， 体系中被电离的原子数目也增多，中性原子数相应减少， 使原子线强度减弱。谱线各有其合适的温度，在此温度时， 谱线强度最大。 2、激发电位 ：谱线强度与激发电位是负指数关系，激发 电位越大，谱线强度越小。 3、跃迁几率：谱线强度与跃迁几率成正比。 4、基态原子：谱线强度与基态原子数成正比，基态原子数 由元素浓度决定，因此谱线强度与元素浓度。 5、统计权重 ：谱线强度与激发态和基态的统计权重之比成正比
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通常选择灵敏线或最后线作为元素的分析线， 但不是绝对的。
光谱定量分析
光电直读光谱法通常由仪器直接给出定量分析 结果，摄谱法需先进行摄谱，然后进行显影定 影，再在映谱仪上确定分析线，然后在测微光 度计上测量谱线黑度后进行定量分析。
光谱定量分析基本关系式（赛伯-罗马金公式）：
lg I b lg c lg a
ICP的特点
工作温度高，有利于原子的蒸发和激发， 灵敏度高，检测限低，应用范围广
样品所在区域温度低而表层温度高，不 易产生自吸现象，线性范围宽。可以进 行定性和定量分析。
干扰少：碱金属不易电离；工作气体为 氩气，背景干扰少；无电极污染
但设备贵，使用成本较高。
ICP装置
雾化器
等离子体焰炬
被测元素和内标元素的蒸发性质应相近 分析线和内标线的激发电位和电离电位
应尽量接近，即形成“均称线对” 分析线和内标线的波长及强度应接近 分析线和内标线应无自吸或自吸很小，
I acb
光谱定量分析中普遍采用内标法进行
赛伯-罗马金公式
lg I b lg c lg a
I acb
公式中：a与试样的蒸发、 激发过程及试样组成有关； b与试样的含量，谱线的自 吸有关，称为自吸系数
由于自吸现象容易发生在组 分浓度较高时，只是在低浓 度时，lgI和lgc才成线性， 因此光谱定量分析主要适用 于痕量分析
光电法
光电法
光谱定性分析
分析线，灵敏线和最后线 只要检查出某种元素两条以上的灵敏线，
就可判断该元素的存在与否。 须注意自吸现象的影响 用光电直读光谱法可直接确定元素的含
量和存在
自吸现象
由于原子发射中 心区温度较高， 而边缘温度较低， 使得中心区的原 子发射在透过边 缘时被部分吸收， 导致原子发射线 的形状发生变形。
原子化过程由激光完 成，使用电极放电使 原子激发而发光，产 生的光谱由光谱仪测 定
原子发射的检测
看谱法 摄谱法 光电法
摄谱法
在同一照相底片上，借助哈特曼光阑的作 用，同时得到铁的光谱和其他待测样品的 光谱，底片冲洗后，再使用光谱投影仪或 测微光度计进行定性和定量分析
哈特曼光阑
光谱投影仪
测微光度计
光学分析法
原子发射光谱分析
原子光谱法概述
原子光谱法特点 原子化 窄线状光谱(0.001nm量级,分子光谱>0.1nm) 只可进行元素测定
原子光谱法的分类 原子发射分光光度法 进入 原子吸收分光光度法 原子荧光分光光度法
原子发射光谱法
原子吸收光谱法
原子荧光光谱法
原子发射光谱法
原子发射光谱的产生 原子发射光谱仪器 光谱定性分析 光谱定量分析 光谱半定量分析 原子发射光谱特点和应用 结束
自吸现象通常发 生在样品浓度较 大时
分析线，灵敏线和最后线
在进行光谱定性或定量分析时用以确定某元素 存在或含量的光谱线即分析线。
灵敏线指某元素发射强度最大的几条光谱线
元素含量越来越少时，可以显现的特征谱线的 数目也越来越少，最后消失的光谱线即最后线。
灵敏线通常是元素的共振线（跃迁时终态能级 为基态能级的光谱线），最后线通常是元素的 灵敏线
是最常使用的光源 可适用于多数元素的测定 稳定性较差，主要用于定性和半定量分
析 分为直流电弧，交流电弧及高压火花等
几种
直流电弧
样品置于电极头 上，电弧产生高 温激发样品
温度高：4000 7000K，检测灵 敏度高
不稳定，弧光游 移不定，重现性 差，只适用于定 性分析，电极头 温度高，不适用 于低熔点金属
跃迁选律形成的发射光谱也都有每种元素自己 的特征。可以利用这种性质进行定性分析。
原子发射光谱分析仪器
光源
原子发射的检测
光源
光源的作用： 提供能量将试样离解为气态原子（原子化），再
进一步使气态原子形成激发态。 光源的要求：
可以提供足够的能量，稳定 光源的种类有很多，常用的有：电弧及高压火花，
10-25 KV
振荡 放电
电感耦合高频等离子体焰炬ICP
等离子体是在总体上呈中性的气体，由 离子、电子和中性原子及分子组成。正 负电荷密度相等。力学性质与普通气体 相同，但电磁学性质特殊。
ICP装置由高频发生器，等离子焰炬和雾 化器组成
ICP有许多很好的特点，是原子发射光谱 分析的理想光源。
150-380V，5-30A
电极头的形状
一般用固体样品进 行分析，溶液虚线 浓缩为固体样品
交流电弧
稳定性高， 操作安全 可用于定 性和定量 分析
脉冲电弧， 灵敏度较 差
高压火花
稳定性好，适 用于定量分析
间歇放电，样 品蒸发效果差， 灵敏度低
瞬间温度高 10000K，适用 于难激发元素
电感耦合高频等离子体焰炬，火焰，其他一些光源 如：激光，微波等离子体,直流等离子体，辉光放电 等，需要根据分析的需要进行选择：
光源的选择
难挥发元素和难激发元素是什么？
难激发元素和难挥发元素
难激发元素：元素被原子化后，电离电位较高，电离能大 难挥发元素：熔点较高，易形成高温下稳定的化合物
电弧及高压火花
原子发射光谱的产生
原子发射光谱的产生
原子与其它离子高速碰撞获得能量到达激发态 后，激发态很不稳定，将放出多余能量后回到
基态。放出的多余能量如果以光（电磁波）的 形式放出就产生原子发射光谱。
原子发射光谱的波长（光子的能量）与原子的
能级有关
E
E2
E1
h
hc
由于不同元素的原子能级的不同，按照一定的
内标法
试样的蒸发和激发条件，以及试样的组 成等都会影响谱线的强度。在实际工作 中要完全控制这些因素很困难，因此在 光谱定量分析中普遍采用内标法。
选择合适的分析线和内标线，可得倒如
下关系
R I acb Kcb I1 a1c1b1
其中：K
1 cb1
1
;a
a1
分析线和内标线的选择ຫໍສະໝຸດ 若内标元素是外加的，在分析试样时， 该元素的含量应极微或不存在
ICP光源的温度分布
尾焰区，激发低能态试样 内焰区，原子在该区激 发和电离，是多数元素 测量的有效区域
焰心区，有强的背景干 扰，主要用于样品的预 热和蒸发
火焰
特点：设备简 单，稳定性高， 光谱简单，操 作方便快速
主要用于碱金 属和钙等少数 几种元素的测 定。
激光光源
激光微探针分析，可 以进行微区分析，近 似的无损分析