原子发射光谱测定条件的选择
原子发射光谱分析法
2023-11-06
目录
• 原子发射光谱分析法概述 • 原子发射光谱仪 • 分析方法与样品处理 • 原子发射光谱法的应用 • 原子发射光谱法的优缺点 • 研究成果与应用实例
01
原子发射光谱分析法概述
定义与原理
定义
原子发射光谱分析法是一种基于原子发射光谱学的方法，通过对样品中原子 或离子的特征光谱进行分析，实现对其成分和含量的测定。
原理
当样品被加热或受到能量激发时，原子会从基态跃迁到激发态，并释放出特 征光谱。通过对这些光谱进行分析，可以确定样品中元素的种类和含量。
发展历程与重要性
发展历程
原子发射光谱分析法自19世纪末发展至今，经历了从经典光谱分析到现代光谱仪 器分析的演进过程。
重要性
原子发射光谱分析法在科学研究和工业生产中具有广泛的应用价值，为材料科学 、环境科学、生命科学等领域提供了重要的分析手段。
03
该方法广泛应用于地质、环保、生物医学等领域，用于研究复杂样品中元素的 含量、分布和化学形态。
05
原子发射光谱法的优缺点
优点
高灵敏度
原子发射光谱法可以检测到低浓度的元素 ，具有很高的灵敏度。
无需样品处理
原子发射光谱法不需要对样品进行复杂的 处理，可以直接进行分析。
快速分析
该方法可以实现多元素同时分析，大大缩 短了分析时间。
发和激发。
光谱仪的构造
包括入射狭缝、准直镜、光栅 、聚焦镜和ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ射狭缝。
光谱仪工作原理
样品被激发后，原子会产生不 同波长的光谱，通过光栅分光 后形成光谱，再经过聚焦镜聚 焦到出射狭缝，最后由检测器
进行检测。
光谱仪的分类与特点
化学实验报告原子发射光谱法
原子发射光谱法-摄谱和译谱一、实验目的和要求1、熟悉光谱定性分析的原理；2、了解石英棱镜摄谱仪的工作原理和基本结构；3、学习电极的制作摄谱仪的使用方法及暗室处理技术；4、学会用标准铁光谱比较法定性判断试样中所含未知元素的分析方法；5、根据特征谱线的强度及最后线出现的情况对元素含量进行粗略的估计；6、掌握映谱仪的原理和使用方法。
二、实验内容和原理1、摄谱原子在受到一定能量的激发后，其电子在由高能级向低能级跃迁时将能量以光辐射的形式释放，各种元素因其原子结构的不同而有不同的能级，因此每一种元素的原子都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。
一个元素可以有许多条谱线，各条谱线的强度也不同。
在进行光谱定性分析时，并不需要找出元素的所有谱线，一般只要检查它的几条(2~3条)灵敏线或最后线，根据最后线(灵敏线)是否出现，它们的强度比是否与谱线所表示的相符，就可以判断该元素存在与否。
经典电光源的试样处理：1)固体金属及合金等导电材料的处理棒状金属表面用金刚砂纸除氧化层后，可直接激发。
碎金属屑用酸或丙酮洗去表面污物，烘干后磨成粉末状后，最好以1:1与碳粉混合，在玛瑙研钵中磨匀后装入下电极孔内再激发。
2)非导体固体试样及植物试样非金属氧化物、陶瓷、土壤、植物等试样经灼烧处理后，磨细，加入缓冲剂及内标，置于石墨电极孔中用电弧激发。
3)液体试样处理液体样品经稀释后，滴到用液体石蜡涂过的平头石墨电极上，在红外灯下烘干后进行光谱分析。
摄谱法是用感光板记录光谱。
将光谱感光板置于摄谱仪焦面上，接受被分析试样的光谱作用而感光，再经过显影、定影等过程后，制得光谱底片，其上有许多黑度不同的光谱线。
然后用影谱仪观察谱线位置及大致强度，进行光谱定性及半定量分析。
用测微光度计测量谱线的黑度，进行光谱定量分析。
用发射光谱进行定性分析通常采用在同一块感光板上并列地摄取试样光谱和铁光谱，然后借助光谱投影仪使摄得的铁光谱与“元素标准光谱图”上的铁光谱重合，从“元素标准光谱图”上标记的谱线来辨认摄得的试样谱线。
原子吸收光谱法的定量分析方法和测定条件的选择
Ax c 当A=0时， k
cx
A kc Ax
A—c曲线
方法
特点
适用范围
注意事项
横 向 比 较
标准 曲线 法
简便、快 速、可扣 除空白值
1.所用标准溶液系列浓度应在 A-C曲线的线性范围内 2.标准溶液与试样溶液要用相 组成简单、 同的试剂处理。 大量试样 3.扣除空白值。 的快速分 4.测定过程中，操作条件不变。 析 5.标准试样的组成应尽量与待 测溶液相同。
火焰的氧化性随火焰高度 的变化而变化
Mg Ag
Cr
原则：使测量光束从自由 原子浓度最大的火焰区通 过，保证最大的吸收灵敏 度。
相对吸收值 自由原子在火焰中的分布
5.狭缝宽度的选择
单色器分辨能力大，或光源辐射弱或共振线吸收 小，应选择较宽的狭缝宽度。 单色器分辨能力小，火焰的背景发射强，或吸收 线附近有干扰时，应选择较窄的狭缝宽度。 合适的狭缝宽度应通过实验确定 原则：能将吸收线与邻近的干扰线分开
一、AAS的定量分析方法
定量依据 标准曲线法
标准加入法
定量依据
强度为 I0 的某一波长的辐射通过均匀的原 子蒸气时，根据吸收定律，有 I I 0 exp( K 0l )
I0 和I分别为入射光和透射光的强度，K0为峰值吸收系数， l为原子蒸气层厚度
当在原子吸收线中心频率附近一定频率范围 Δv测量，则 v I 0 Ivdv
E K S lg ai
二、测定条件的选择
分析线 的选择 放大倍 数的选 择
狭缝宽 度
火焰原 子化法 仪器工 作条件
燃烧器 高度
空心阴 极灯电 流
火焰
1.分析线的选择
（1）一般选择最灵敏线(主共振线） （2）最灵敏线受干扰较大或测定高含量元素时，选 择次灵敏线或其它谱线 最适宜的分析线应视具体情况通过实验决定，其 原则是选用干扰小的谱线作为分析线。
第四章 原子吸收光谱法测定条件的选择
第四章原子吸收光谱法测定条件的选择1.空心阴极灯测量条件的选择1.1 吸收线选择为获得较高的灵敏度、稳定性、宽的线性范围和无干扰测定 , 须选择合适的吸收线。
选择谱线的一般原则:a)灵敏度一般选择最灵敏的共振吸收线, 测定高含量元素时 , 可选用次灵敏线。
例如在测定高浓度钠时，不选择最灵敏线（589.0nm），而选择次灵敏线（330.2 nm）。
具体可参考Z-5000分析软件中提供各元素的谱线信息。
b)干扰谱线干扰当分析线附近有其他非吸收线存在时 , 将使灵敏度降低和工作曲线弯曲 , 应当尽量避免干扰。
例如 ,Ni230.Om 附近有 Ni231.98nm 、 Ni232.14 nm 、 Ni231.6nm 非吸收线干扰，因此，可选择灵敏度稍低的吸收线（341.48 nm）作为分析线。
而测定铷时，为了消除钾、钠的电离干扰，可用798.4nm代替780.0nm。
c)仪器条件大多数原子吸收分光光度计的波长范围是190 900 nm,并且一般采用光电倍增管作为检测器,它在紫外区和可见区具有较高的灵敏度.因此,对于那些共振线在这些区域附近或以外的元素,常选用次灵敏线作为分析波长。
例如测定铅时，为了克服短波区域的背景吸收和吸收和噪声，一般不使用217.0nm灵敏线而用283.3nm谱线。
1.2 电流的选择选择合适的空心阴极灯灯电流 , 可得到较高的灵敏度与稳定性，图4-1为Cd 灵敏对水灯电流变化的曲线。
从灵敏度考虑 , 灯电流宜用小 , 因为谱线变宽及自吸效应小 , 发射线窄 , 灵敏度增高。
但灯电流太小 , 灯放电不稳定，光输出稳定性差，为保证必要的信号输出，势必增加狭缝宽度或提高检测器的负高压，这样就会引起噪声增加，使谱线的信噪比降低，导致精密度降低。
从稳定性考虑 , 灯电流要大 , 谱线强度高 , 负高压低 , 读数稳定 , 特别对于常量与高含量元素分析 ,灯电流宜大些。
灯电流的选择原则是：保证稳定放电和合适的光强输出的前提下，尽可能选用较低的工作电流。
仪器分析-第六章 原子发射光谱-zcq-3
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• (a)物镜焦距f越大,线 色散率也越大.f=1m 的光栅光谱仪,称为 一米光栅光谱仪.
• (b) 光谱级次越高,线 色散率越大,实际工 作中,习惯采用倒线 色散率表示.
• © 光栅色散率不随波 长而改变,光栅光谱 为均匀色散光谱
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（一）棱镜摄谱仪 • 组成
1、照明系统 2、准光系统３、色散系统 ４、记录系统
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棱镜
棱镜对不同波长的光具有不同的折射率，波长长的光， 折射率小；波长短的光，折射率大。
平行光经过棱镜后按波长顺序排列成为单色光；经聚焦 后在焦面上的不同位置上成像，获得按波长展开的光谱；
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光栅的分辨率R
光栅的分辨率R 等于光谱级次（n）与光栅刻痕条数（N）
的乘积：
R nN
光栅越宽、单位刻痕数越多、R 越大。
宽度50mm，N=1200条/mm， 一级光谱的分辨率： R=1×50×1200=6×104
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例题：某光栅光谱仪，光栅刻数为600条/mm，光栅面积 5×5 cm2,试问：
等离子体中包含分子、原子、离子、电子等各种粒子， 它具有电中性和导电性。
等离子体光源：将高频电能通过电感，耦合到等离子体，使 等离子体放电的一种装置。
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1、 ICP-AES的结构
structure of ICP-AES
1. 高频发生器和感应圈 由高频发生器产生高频
振荡电流：通过感应线圈耦 合到等离子体炬管上，产生 交变磁场。
当载气+试样,通过中间通道时,被 加热、解离、激发,产生发射光谱。
电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定人发中铜、锌、钙、镁、铁
电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定人发中铜、锌、钙、镁、铁王生进;张琳;刘春虎;董龙腾;韩夫强【摘要】样品经硝酸-高氯酸消化溶解,高氯酸冒烟,盐酸溶解盐类后,在盐酸(5％)介质中,在选定的测定条件下,用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定人发中微量元素铜、锌、铁、镁、钙.选择Cu 327.3、Zn 206.2、Fe 238.2、Mg 279.5、Ca 315.8 nm分别作为铜、锌、铁、镁、钙的分析线与混合标准溶液同时测定;方法加标回收率为98.6％～101％,铜、锌、铁、镁、钙的精密度(RSD,n=8)为0.37％～2％,准确度(RE)为-3.4％～1.15％,检出限分别为0.002 3、0.001 6、0.004 6、0.003 0、0.001 4 μg/mL.方法克服了分光光度法和原子吸收光谱法操作繁琐、周期长、成本高、灵敏度低等缺点.用于测定人发样品中的铜、锌、铁、镁、钙元素,测定结果与原子吸收光谱法测定值基本一致.经GB-WO7061标准物质和自制标样分析验证,测定值与标准值吻合,结果准确可靠.【期刊名称】《中国无机分析化学》【年(卷),期】2016(006)001【总页数】4页(P69-72)【关键词】铜;锌;铁;镁;钙;人发;电感耦合等离子体原子发射光谱法【作者】王生进;张琳;刘春虎;董龙腾;韩夫强【作者单位】河北省地矿局第十一地质大队,河北邢台054000;河北地质职工大学,石家庄050081;河北省地矿局第十一地质大队,河北邢台054000;河北省地矿局第十一地质大队,河北邢台054000;河北省地矿局第十一地质大队,河北邢台054000【正文语种】中文【中图分类】O657.31;TH744.11现代科学研究证明，微量元素在人体中起着极其重要的作用，它的缺乏或过剩与人的健康休戚相关，微量元素与人发有特殊的亲和力，身体中微量元素积蓄于人发中，其含量过高或偏低预示着会患有某种疾病的危险[1]。
原子发射光谱法测定方法
原子发射光谱法测定方法原子发射光谱法是一种用于元素分析的传统方法，也是目前最常用的表征原子能级结构的方法。
本文将详细介绍原子发射光谱法的原理、测定方法以及应用。
一、原理原子发射光谱法基于原子能级结构的理论，利用激发源将样品原子激发为激发态，然后通过介质，将这些激发态原子的电子跃迁回到较低的能级，从而实现发射光谱。
每种元素的原子发射光谱是独特的，可以根据这些发射光谱来确定样品中各种元素的含量。
二、测定方法1. 原子发射光谱法的装置原子发射光谱法的装置一般包括以下部分：样品供给装置、激发源、光谱仪、信号放大器和信息处理装置。
2. 样品处理样品处理的重要性不言而喻，因为精确的分析结果必须从准确的样品中获得。
可以通过显微观察或分析其外观和颜色来确定样品中的化学成分和杂质。
灰吸收法和氮化方法常用于消除样品的有机和无机杂质。
3. 激发源激发源是原子发射光谱法中最关键的部分，它负责激发样品原子的电子从基态跃迁到激发态，强制性激发分为热力学激发和非热力学激发。
热力学激发是通过样品表面的火焰或电弧等电离条件来完成的，使原子达到雇员，它们可以受激光量输入并产生较高的激发能量。
非热力学激发则是通过化学气氛或单独的电离源激发，也必须使用高能量输入的激发源。
4. 光谱仪当样品中的原子被激发时，它们将发出放射性，从而产生辐射谱线。
重要的是收集这些发光谱线并将其分解成其组成部分。
这可以通过光谱仪完成，光谱仪利用棱镜或光栅将光谱分离成单色光信号并记录光谱。
光谱准确度与光谱仪精度有关，应选择质量好，精度高的光谱仪。
5. 信号放大器和信息处理信号放大器和信息处理是相互关联的，在信号处理程序中可以调整放大器的控制，以及记录和处理光谱图的算法和软件。
在信号放大器和信息处理的整个过程中，确定计算要素浓度的算法和过程是至关重要的。
三、应用原子发射光谱法在我们的日常工作中有着广泛应用的地方，如石化、机械、金属、环保、农业、医药、食品等各个领域。
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
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原子发射光谱测定条件的选择
原子发射光谱测定是一种用于确定物质中的化学元素类型和浓度的分析方法。
在进行原子发射光谱测定时，需要考虑以下条件的选择：
1. 光源选择：可以选择使用电弧、火焰、电感耦合等不同类型的光源。
不同类型的光源适用于不同的样品类型和待测元素。
2. 谱线选择：根据待测元素的特定谱线进行选择。
每个元素都有特定的谱线，其波长和强度是唯一的。
3. 确定谱线强度的时间：在探测待测元素的谱线时，需根据谱线的强度来选择合适的测定时间。
通常情况下，可以通过试验确定最佳的测定时间。
4. 标准曲线的建立：利用合适浓度的标准溶液进行测定，建立标准曲线可以用来确定样品中的待测元素浓度。
5. 样品制备：样品制备过程中需要考虑到待测元素的存在形式，例如是否需要溶解、蒸发等。
不同的样品制备方法会对测定结果产生影响。
6. 干扰的消除：在进行测定时，需要注意存在的干扰物质对测定结果的影响，并采取相应的消除或修正方法。
通过合理选择这些条件，可以提高原子发射光谱测定的准确性和可靠性，实现对待测化学元素的定量测定。