【正文】 幻燈片1l 火花源原子發(fā)射光譜分析技術(shù)l 主講教師：張海強(qiáng)幻燈片2l 本次培訓(xùn)的主要目的是：l 了解火花發(fā)射光譜的基本概念和理論知識；l 熟悉火花光譜儀器的組成結(jié)構(gòu)及工作原理；l 具備火花發(fā)射光譜儀器的實際操作能力；l 掌握該技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用。l 即分析檢測技術(shù)基礎(chǔ)、儀器與操作技術(shù)?；脽羝?Error! Reference source not found.幻燈片7 光譜和光譜分析l 光譜是復(fù)色光經(jīng)過色散系統(tǒng)（如棱鏡、光柵）分光后，被色散開的單色光按波長（或頻率）大小而依次排列的圖案。即按照波長(或頻率)順序排列的電磁輻射?？梢姽?、無線電波、微波、紅外線、紫外線、X射線、γ射線和宇宙射線等都是電磁輻射?；脽羝?光譜分析屬于光學(xué)分析。光學(xué)分析是基于電磁輻射與物質(zhì)相互作用后產(chǎn)生的輻射信號的波長和強(qiáng)度或發(fā)生的變化來測定物質(zhì)的一類分析方法。包括光譜法和非光譜法。按獲得方式：發(fā)射光譜法、吸收光譜法、拉曼光譜法；按本質(zhì)特性：分子光譜（紅外吸收、紫外可見吸收、分子熒光和磷光）、原子光譜（原子發(fā)射、原子吸收、原子熒光、X射線熒光）幻燈片9l 紫外線、可見光和紅外線統(tǒng)稱為光學(xué)光譜。一般所謂“光譜”僅指光學(xué)光譜而言。 Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.幻燈片15 原子發(fā)射光譜分析過程 l 使試樣在外界能量的作用下轉(zhuǎn)變成氣態(tài)原子，并使氣態(tài)原子的外層電子激發(fā)至高能態(tài)。當(dāng)從較高的能級躍遷到較低的能級時，原子將釋放出多余的能量而發(fā)射出特征譜線。產(chǎn)生的輻射經(jīng)過光柵進(jìn)行色散分光后，用檢測器采集按波長順序排列的譜線的強(qiáng)度，經(jīng)計算機(jī)處理得到不同元素的含量 幻燈片16Error! Reference source not found.幻燈片17 原子發(fā)射光譜的產(chǎn)生l 熱能、電能Error! Reference source not 能量輻射公式l 式中EE1分別為高能級、低能級的能量，通常以電子伏特為單位；l h為普朗克常數(shù)（1034JS）；l ν及λ分別為所發(fā)射電磁波的頻率及波長，c為光在真空中的速度，1010cms1?；脽羝?9l幻燈片20 基 態(tài)l 在正常狀態(tài)下，原子處于最低能級，這時電子在離核最近的軌道上運(yùn)動，這種定態(tài)叫基態(tài)。這是電子的穩(wěn)定狀態(tài) ?；脽羝?1 激發(fā)態(tài)l 當(dāng)原子受到外界能量（如熱能、電能等）的作用時，原子由于與高速運(yùn)動的氣態(tài)粒子和電子相互碰撞而獲得了能量，使原子中外層的電子從基態(tài)躍遷到更高的能級上，處在這種狀態(tài)的原子稱激發(fā)態(tài)。 幻燈片22 原子發(fā)射光譜分析l 元素在受到熱或電激發(fā)時，由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，返回到基態(tài)時，發(fā)射出特征光譜，依據(jù)特征光譜進(jìn)行定性、定量的分析方法?；脽羝?3 線狀光譜ll 每一條所發(fā)射的譜線的波長，取決于躍遷前后兩個能級之差。由于原子的能級很多，原子在被激發(fā)后，其外層電子可有不同的躍遷，但這些躍遷應(yīng)遵循一定的規(guī)則，因此對特定元素的原子可產(chǎn)生一系列不同波長的特征光譜線l 這些譜線按一定的順序排列，并保持一定的強(qiáng)度比例。原子的各個能級是不連續(xù)的（量子化）。電子的躍遷也是不連續(xù)的這就是原子光譜是線狀光譜的根本原因幻燈片24 分析線和參比線l 分析線：一般是指從第一激發(fā)態(tài)狀態(tài)下躍遷到基態(tài)時，所發(fā)射的譜線，亦稱共振線l 參比線（內(nèi)標(biāo)線）：由于試樣的蒸發(fā)、激發(fā)條件以及試樣組成等的變化，會直接影響譜線強(qiáng)度，所以常選用一條比較譜線，用分析線與比較線的強(qiáng)度比進(jìn)行光譜定量分析，所采用的比較線稱參比線或內(nèi)標(biāo)線幻燈片25 原子發(fā)射光譜定性分析Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.幻燈片27在條件一定時，譜線強(qiáng)度I 與待測元素含量c關(guān)系為： I = a c a為常數(shù)(與蒸發(fā)、激發(fā)過程等有關(guān))，考慮到發(fā)射光譜中存在著自吸現(xiàn)象，需要引入自吸常數(shù) b ，則： 發(fā)射光譜分析的基本關(guān)系式，稱為塞伯羅馬金公式（經(jīng)驗式）。自吸常數(shù) b 隨濃度c增加而減小，當(dāng)濃度很小，自吸消失時，b=1?；脽羝?8 內(nèi)標(biāo)法和分析線對l 由于試樣的蒸發(fā)、激發(fā)條件以及試樣組成的任何變化，均會直接影響譜線強(qiáng)度，這種變化往往很難避免，所以在實際光譜分析時，常選用一條比較譜線，用分析線與比較線強(qiáng)度比進(jìn)行光譜定量分析，以抵償這些難以控制的變化因素的影響，所采用的比較線稱內(nèi)標(biāo)線，提供這種比較線的元素稱為內(nèi)標(biāo)元素?；脽羝?9l 在光譜定量分析中，內(nèi)標(biāo)元素的含量變化不大，它可以是試樣中的基本成份，也可以是以一定的含量加入試樣中的外加元素。這種按分析線強(qiáng)度比進(jìn)行光譜定量分析的方法稱內(nèi)標(biāo)法；所選用的分析線與內(nèi)標(biāo)線的組合叫做分析線對?；脽羝?0 內(nèi)標(biāo)法定量分析的基本公式l 如果分別以a、r，表示分析線、內(nèi)標(biāo)線，則：l 分析線強(qiáng)度 I a=A a C a b al 內(nèi)標(biāo)線強(qiáng)度 I r=A r C r b r l 當(dāng)內(nèi)標(biāo)元素Cr 固定時，即I r=A0 ，由此分析線對的強(qiáng)度比為:l 令 K=Aa/A0, C=Ca, b=b a則 l 在一定的濃度范圍內(nèi)，K、b與濃度無關(guān)，此式即為 R=K C b l幻燈片31 內(nèi)標(biāo)元素、內(nèi)標(biāo)線和分析線的選擇必須具備下列條件： l (1) 分析線對應(yīng)具有相同或相近的激發(fā)電位和電離電位，以減小放電溫度(激發(fā)溫度)的改變對分析線對相對強(qiáng)度因離解度激發(fā)效率及電離度的變化所引起的影響l (2) 內(nèi)標(biāo)元素與分析元素應(yīng)具有相接近的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、化學(xué)活性及相近的原子量，以減小電極溫度(蒸發(fā)溫度)的改變對分析線對相對強(qiáng)度因重熔、濺射、蒸發(fā)、擴(kuò)散等變化所引起的影響幻燈片32l (3) 內(nèi)標(biāo)元素的含量，不隨分析元素的含量變化而改變，在鋼鐵分析中常采用基體元素鐵作為內(nèi)標(biāo)；在制作光譜分析標(biāo)準(zhǔn)樣品成分設(shè)計時，往往使內(nèi)標(biāo)元素含量基體保持一致，以減少基體效應(yīng)的影響l (4) 分析線及內(nèi)標(biāo)線自吸收要小，一般內(nèi)標(biāo)線常選用共振線，其自吸收系數(shù)b=1，對