中国科学技术大学：《仪器分析》课程教学资源（PPT讲稿）原子发射光谱实验讲座

原子发射光谱实验讲座 宛寿康 2004年4月24日

1 原子发 射 光 谱实 验 讲座 宛 寿 康 2004年4月24日

原子发射光谱概述 ■原子发射光谱法,是利用物质在热激发或电激 发下,每种元素的原子或离子发射特征光谱来 判断物质的组成,而进行元素的定性与定量分 析的方法。 ■原子发射光谱法是光学分析法中产生与发展最 早的一种。在近代各种材料的定性、定量分析 中,原子发射光谱法发挥了重要作用。特别是 新型光源的研制与电子技术的不断更新和应用, 使原子发射光谱分析获得了新的发展,成为仪 器分析中最重要的方法之一

2 原子发射光谱概述 ◼ 原子发射光谱法，是利用物质在热激发或电激 发下，每种元素的原子或离子发射特征光谱来 判断物质的组成，而进行元素的定性与定量分 析的方法。 ◼ 原子发射光谱法是光学分析法中产生与发展最 早的一种。在近代各种材料的定性、定量分析 中，原子发射光谱法发挥了重要作用。特别是 新型光源的研制与电子技术的不断更新和应用， 使原子发射光谱分析获得了新的发展，成为仪 器分析中最重要的方法之一

原子发射光谱概述 (1)原子发射光谱分析的优点: ①具有多元素同时检测能力。可同时测 定一个样品中的多种元素 ②分析速度快。若利用光电直读光谱仪, 可在几分钟内同时对几十种元素进行定 量分析。分析试样不经化学处理,固体 液体样品都可直接测定(电弧火花法)

3 原子发射光谱概述 （1）原子发射光谱分析的优点： ① 具有多元素同时检测能力。可同时测 定一个样品中的多种元素。 ② 分析速度快。若利用光电直读光谱仪， 可在几分钟内同时对几十种元素进行定 量分析。分析试样不经化学处理，固体、 液体样品都可直接测定(电弧火花法）

原子发射光谱概述 ③检出限低 般光源可达10~01mgmL, 绝对值可达1~0.01mg 电感耦合高频等离子体原子发射光谱 ( CP-AES)检出限可达ngmL级。 ④准确度较高。一般光源相对误差约为5 10%, P-AES相对误差可达%以下

4 原子发射光谱概述 ③ 检出限低。 一般光源可达10～0.1mg/mL， 绝对值可达1～0.01mg。 电感耦合高频等离子体原子发射光谱 （ICP-AES）检出限可达ng/mL级。 ④准确度较高。一般光源相对误差约为5％ ~10％，ICP-AES相对误差可达l％以下

原子发射光谱概述 ⑤试样消耗少。 ⑥CP光源校准曲线线性范围宽可达4~6个数 量级。 (2)原子发射光谱分析的缺点: 高含量分析的准确度较差;常见的非金属元素 如氧、硫、氮、卤素等谱线在远紫外区.一般 的光谱仪尚无法检测;还有一些非金属元素, 如P、Se、Te等,由于其激发电位高,灵敏度 较低

5 原子发射光谱概述 ⑤试样消耗少。 ⑥ ICP光源校准曲线线性范围宽可达4～6个数 量级。 （2）原子发射光谱分析的缺点： 高含量分析的准确度较差；常见的非金属元素 如氧、硫、氮、卤素等谱线在远紫外区．一般 的光谱仪尚无法检测；还有一些非金属元素， 如P、Se、Te等，由于其激发电位高，灵敏度 较低

原子发射光谱的产生 通常情况下,原子处于基态,在激发光 作用下,原子获得足够的能量,外层电 子由基态跃迁到较高的能级状态即激发 态。处于激发态的原子是不稳定的,其 寿命小于103s,外层电子就从高能级向 较低能级或基态跃迁。多余能量以电磁 辐射的形式发射出去,这样就得到了发 射光谱。原子发射光谱是线状光谱

6 原子发射光谱的产生 通常情况下，原子处于基态，在激发光 作用下，原子获得足够的能量，外层电 子由基态跃迁到较高的能级状态即激发 态。处于激发态的原子是不稳定的，其 寿命小于10-8s，外层电子就从高能级向 较低能级或基态跃迁。多余能量以电磁 辐射的形式发射出去，这样就得到了发 射光谱。原子发射光谱是线状光谱

原子发射光谱的产生 谱线波长与能量的关系如下: h c 入= E2-E1 式中E2、E分别为高能级与低能级的能量 入为波长,h为 Planck常数,c为光速

7 原子发射光谱的产生 谱线波长与能量的关系如下： h c λ= E2 — E1 式中E2、E1分别为高能级与低能级的能量， λ为波长，h为Planck常数，c为光速

原子发射光谱的产生 处于高能级的电子经过几个中间能级跃 迁回到原能级,可产生几种不同波长的 光,在光谱中形成几条谱线。一种元素 可以产生不同波长的谱线,它们组成该 元素的原子光谱。 不同元素的电子结构不同,其原子光谱 也不同,具有明显的特征

8 原子发射光谱的产生 ◼ 处于高能级的电子经过几个中间能级跃 迁回到原能级，可产生几种不同波长的 光，在光谱中形成几条谱线。一种元素 可以产生不同波长的谱线，它们组成该 元素的原子光谱。 ◼ 不同元素的电子结构不同，其原子光谱 也不同，具有明显的特征

原子发射光谱概述 由于待测元素原子的能级结构不同,因 此发射谱线的特征不同,据此可对样品 进行定性分析; ■而根据待测元素原子的浓度不同,因此 发射强度不同,可实现元素的定量测定

9 原子发射光谱概述 ◼ 由于待测元素原子的能级结构不同，因 此发射谱线的特征不同，据此可对样品 进行定性分析； ◼ 而根据待测元素原子的浓度不同，因此 发射强度不同，可实现元素的定量测定

原子发射光谱法包括了三个主要的过程 ■由光源提供能量使样品蒸发、形成气态 原子、并进一步使气态原子激发而产生 光辐射; ■将光源发出的复合光经单色器分解成按 波长顺序排列的谱线,形成光谱 用检测器检测光谱中谱线的波长和强度

10 原子发射光谱法包括了三个主要的过程: ◼ 由光源提供能量使样品蒸发、形成气态 原子、并进一步使气态原子激发而产生 光辐射； ◼ 将光源发出的复合光经单色器分解成按 波长顺序排列的谱线，形成光谱； ◼ 用检测器检测光谱中谱线的波长和强度