等离子体原子发射光谱总结共64页文档
电感耦合等离子体发射光谱实验报告
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。
电感耦合等离子体原子发射光谱分析
电感耦合等离子体原子发射光谱分析简介
ICP-AES基本原理
利用电感耦合等离子体作为激发光源，使样 品中的原子或离子被激发并发射出特征光谱 ，通过对光谱的分析确定元素的种类和含量 。
ICP-AES仪器组成
仪器操作与实验过程
仪器准备
检查仪器状态，确保各 部件正常运行。开启仪 器，进行预热和校准。
样品引入
将制备好的样品引入等 离子体焰炬中，注意控
制引入速度和量。
光谱采集
设置合适的观测参数， 如波长范围、扫描速度
等，采集光谱信号。
数据处理与分析
对采集的光谱信号进行背景 校正、干扰元素校正等处理
，得到准确的分析结果。
生物医学材料研究
ICP-AES可分析生物医学材料（如生物陶瓷、生物降解塑料等）中的 元素组成和含量，为材料设计和性能优化提供数据支持。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
光谱仪
包括光栅或棱镜分光系统、光电 倍增管或固态检测器等，用于分 散和检测发射出的特征光谱。
工作气体
通常使用氩气作为工作气体， 用于维持等离子体的稳定性和 激发样品中的原子或离子。
环境条件
需要保持实验室的清洁、干燥和恒 温等环境条件，以确保仪器设备的
正常运行和实验结果的准确性。
样品前处理技术
样品消解
电感耦合等离子体原子发射光谱分 析
contents
目录
• 引言 • 实验原理与技术 • 实验方法与步骤 • 结果分析与讨论 • 应用领域与案例
01 引言
背景与意义
电感耦合等离子体原子发射光谱分析（ICP-AES）是一种广泛应用于元素分析的技 术。
等离子体-原子发射光谱总结
2、谱线呈现法
谱线强度与元素的含量有关。元素含量低时，
仅出现少数灵敏线，随元素含量增加，谱线随之出 现。可编成一张谱线出现与含量关系表，依此估计 试样中该元素的大致含量。
例如，铅的光谱 Pb含量（%） 谱线λ(nm) 0.001 0.003 0.01 0.1 1.0 3 10 283.3069清晰可见，261.4178和280.200很弱 283.306、261.4178增强，280.200清晰 上述谱线增强，另增266.317和278.332，但 不太明显。 上述谱线增强，无新谱线出现 上述谱线增强，214.095、244.383、244.62出 现，241.77模糊 上述谱线增强，出现322.05、233.242模糊可见 上述谱线增强，242.664和239.960模糊可见
特征谱线检验，称其为分析线。一般是灵敏线或最后线。
自吸:由弧焰中心发射出来的辐射光，被外围 的基态原子所吸收，从而降低了谱线的强度。 此现象叫自吸。
自蚀：自吸严重时，中心部分的谱线 这个现象叫自蚀 。
将被吸收
很多，从而使原来的一条谱线分裂成两条谱线，
2. 定性方法 标准试样光谱比较法
铁光谱比较法：最常用的方法，以铁谱作为标准(波长标尺)。
将上式取对数，得：
lgI=lga+blgc 谱线强度的对数与被测元素浓度的对数具有线性关系。
2. 内标法基本关系式
影响谱线强度因素较多，直接测定谱线绝对强度计算难以 获得准确结果，实际工作多采用内标法（相对强度法）。 在被测元素的光谱中选择一条作为分析线 ( 强度 I1) ，再选 择内标物的一条谱线(强度I2)，组成分析线对。则：
第五章 等离子体-原子发射光谱
1 2 3
原子发射光谱分析法
等离子发射光谱
等离子发射光谱引言等离子发射光谱是一种用于分析材料成分和确定元素含量的重要分析技术。
该技术基于等离子态的原子或离子在激发态下放出的光谱信号。
等离子发射光谱已经被广泛应用于材料科学、地球化学、环境监测、冶金学等领域。
本文将介绍等离子发射光谱的基本原理、仪器设备以及应用场景。
基本原理等离子态等离子态是指原子或分子失去或获得一个或多个电子后形成的带电粒子。
等离子态可以分为电子束，阳极火花和感应耦合等离子体等不同形式。
激发态当原子或离子吸收能量后，它们的电子将跃迁到更高的能级，形成激发态。
激发态是不稳定的，电子倾向于返回基态，并放出能量，通常以光子的形式释放。
光谱信号当激发态的原子或离子返回基态时，放出的光子具有特定的波长，并形成光谱信号。
等离子发射光谱的分析基于这些特定的波长，通过测量光谱信号来分析材料的成分。
仪器设备等离子发射光谱需要使用特定的仪器设备来进行分析。
以下是常用的等离子发射光谱仪器设备：电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）ICP-OES 是一种常用的等离子发射光谱仪器。
它使用电感耦合等离子体源产生等离子体，然后通过光谱仪测量光谱信号。
电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）ICP-MS 是一种结合了质谱分析技术的等离子发射光谱仪器。
它使用电感耦合等离子体源产生等离子体，并通过质谱分析仪器测量光谱信号。
针式等离子体发射光谱仪（LIBS）LIBS 是一种便携式的等离子体发射光谱仪器。
它使用激光脉冲将样品表面激发成等离子体，并通过光谱仪测量光谱信号。
应用场景等离子发射光谱在许多领域中有广泛的应用。
以下是几个典型的应用场景：材料科学等离子发射光谱可用于分析材料的成分，帮助科学家了解材料的结构和性质。
例如，可以使用等离子发射光谱来分析合金中的元素含量，以确定材料的性能。
地球化学地球化学研究材料和岩石的成分，以了解地球的构成和演化过程。
等离子发射光谱可用于分析地球样品中的元素含量，并提供与地球化学研究相关的信息。
等离子体发射光谱法
等离子体发射光谱法等离子体发射光谱法，又称原子发射光谱法，是一种广泛应用的光谱分析技术。
它基于原子或分子内部能态的电子跃迁过程，利用激发能将样品中原子或分子中的电子激发到高电子能态，再由高电子能态跃迁到低电子能态时所释放的光能进行分析。
该技术具有高分辨率、灵敏度高、适用范围广、无需前处理等优点，广泛应用于材料检测、环境监测、医学诊断等领域。
等离子体发射光谱分析主要分为电弧放电、射频感应等离子体、电感耦合等离子体（ICP）发射光谱法。
电弧放电法是最早应用的等离子体发射光谱法之一。
该方法将样品放置在一对电极间，通过电弧放电的方式激发样品原子，利用分析样品所产生的光谱来确定其中元素的存在和含量。
该方法简便易行，但存在容易形成烟雾、易污染仪器的缺点。
射频感应等离子体法是一种非接触式等离子体发射光谱法，它通过射频电磁场在样品中产生等离子体，使样品原子或分子激发并发射光谱信号。
该方法具有射频感应器简单、样品可以传送等优点，但对于高浓度盐类或有机物质等强吸收样品存在分析复杂度较高的缺点。
电感耦合等离子体发射光谱法是目前广泛应用的一种光谱分析技术，该方法使用射频辐射场激励样品，将样品原子或分子离子化，形成等离子体，由此提供较高的分辨率和灵敏度，同时可以扩展到更广泛的化学元素范围，并具有较低的背景信号和较高的重现性等优点。
ICP还可以与质谱仪结合，形成ICP-MS系统，进一步提高检测的极限和精度。
在等离子体发射光谱分析中，还经常使用样品前处理技术来提高检测结果的准确性。
如氧化、还原、燃烧、溶解、虑滤等处理方法，以及结合色谱和电化学分析等技术。
等离子体发射光谱法是一种重要的光谱分析技术，具有广泛应用的前景，在工业检测、环境检测、医药等行业的研究中发挥着重要作用。
在环境监测领域，等离子体发射光谱法可以用于测定地下水、土壤和大气中各种元素的含量，以评估环境污染状况。
利用ICP-OES测定土壤中的重金属含量，可以确定污染源和污染程度，为环境治理决策提供了有力的数据支持。
电感耦合等离子体原子发射光谱分析
非络伊德
1976年
(M.Floyed) 蒙塔塞 (A.Montaser)和法
塞尔
研制成功程序扫描等离子体 光谱仪用等离子体光源作为 原子荧光光谱仪的原子化器
1979 霍克(R.Hock) 用等离子体作为质谱分析的
1980年 和法塞尔
离子源
1980 1981年
帕森(M.Parson)
编制等离子体谱线表和干扰 线表
1975 年前 后
鲍希隆公司应用研究 所(Baush & Lomb
ARL)和费希尔(Fisher) 科学公司的佳尔阿许
(Jarrell-Ash)分部
相 代 子投继 商体放把 品光市第 等谱场一离仪A开E的S辟推新了广阶IC应段P用-
2020/6/21
6
感耦等离子体原子发射光谱分析
年代 作者或厂商
技术内容
2020/6/21
感耦等离子体原子发射光谱分析
10
4.发射光谱的产生
4.1 光源
要产生光谱，就必须能提供足够 的能量使试样蒸发、原子化、激发， 产生光谱。
目前常用的光源有高温火焰、直流 电弧(DC arc)、交流电弧(AC arc)、电 火花(electric spark)及电感耦合高频等 离子体(ICP)。
等离子火焰
1961~ 1962年
里德(Reed)
设计制造了通入切向气流获得稳定 的等离子火焰的石英炬管，并提出
可作为发射光谱分析光源
Hale Waihona Puke 获得实用的稳定的等离 子火焰
1962年
1964~ 1965年
美国法塞尔 (V.A.Fassel)和英
国格林菲尔德 (S.Greenfield)
法塞尔 和林菲尔德
电耦合等离子体原子发射光谱
电耦合等离子体原子发射光谱电感耦合等离子体原子发射光谱的概述原子光谱分析，包括光学光谱、X射线谱和质谱分析是检测无机元素的最佳方法，而电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）分析技术，由于既具有原子发射光谱法（AES）的多元素同时测定优点，又具很宽线性范围，可对主、次、痕量元素成分同时测定，适用于固、液、气态样品的直接分析，具有多元素、多谱线同时测定的特点，是实验室元素分析的理想方法。
ICP-AES是原子光谱分析技术中应用最为广泛的一种，不仅是冶金、机械、地质等部门不可缺的分析手段，而且在有机物、生化样品的分析，以及当前备受关注的环境检测和食品安全监控等方面，日益展现其优越性，已成为当前具优越分析性能和实用价值的实验室检测手段。
经半个多世纪的发展，ICP-AES仪器在灵敏度、选择性、分析速度、准确度、自动化，即所谓3S+2A,等方面有了长足的进步，不断推出各种分析性能好、性价比越来越有优势的商品化仪器，使ICP-AES分析技术逐渐成为无机元素分析的常规手段。
电感耦合等离子体原子发射光谱的研究进展ICP-AES法出现于20世纪60年代。
20世纪60年代初Reed设计了三层同心石英管组成的等离子炬管装置，从切线方向通入冷却气，得到在大气压下类似火焰形状的高频无极放电装置，随后Greefield和Wendt等发表了第一篇电感耦合等离子体（ICP）在原子光谱分析上的应用报告以来，由于电感耦合等离子体光谱的优越分析性能和商品仪器的出现而得到迅速发展。
1975年国际纯粹和应用化学联合会（IUPAe）推荐将ICP作为电感耦合等离子体专用术语之后，ICP-AES分析技术、仪器装置等方面得到全面发展，出现了以高刻线衍射光栅色散系统的同时型、顺序型和以中阶梯光栅双色散系统与面阵式固体检测器相结合的“全谱型”等ICP-AES仪器，使原子发射光谱分析仪器进入一个全新的发展时期，ICP-AES分析技术成为有效的元素分析方法，同时ICP-AES仪器也处于不断改进并逐步向高阶段发展。
电感藕合等离子体原子发射光谱
电感藕合等离子体原子发射光谱等离子体原子发射光谱是一种基于电感藕合的原子发射光谱技术，该技术广泛应用于分析各种材料和样品中的元素成分。
此种技术具有灵敏度高、分析速度快、检测限低、精度高等特点，已经成为现代分析化学和材料科学领域中的重要工具之一。
电感藕合等离子体原子发射光谱的原理基于等离子体的产生和激发原子产生自发辐射的现象。
等离子体是由高温气体或等离子体火花产生，其中包含具有高能量电子的离子或原子。
当这些离子或原子通过电磁场在等离子体中运动时，它们的激发态级别升高，产生自发辐射的能量。
这些辐射的波长与产生它们的原子的元素和能量有关，可以用于确定元素成分和测定其浓度。
电感藕合等离子体原子发射光谱的检测系统由电感藕合等离子体源、光谱仪和控制计算机系统组成。
样品通过加热和气化，将产生的原子引入电感藕合等离子体源中，其中加入了辅助气体。
在等离子体源中，产生高温、高密度等离子体，原子进入高能态，激发状态：产生自发光。
这些光通过光纤传输到光谱仪，光谱仪将不同波长的光谱解析并记录下来。
光谱仪将结果发送给计算机，计算机根据已知光谱库对其进行解析，最终确定元素成分和浓度。
电感藕合等离子体原子发射光谱应用于各种材料和样品的分析，包括金属、半导体、化合物、生物和环境样品等。
在金属和半导体行业，它可用于分析贵金属和有害金属的含量。
在化工和制药行业，该技术可以用于分析有机化合物和药物的元素含量。
在环境科学中，该技术可用于监测土壤、水和空气中的元素浓度，以及污染源的追溯。
由于电感藕合等离子体原子发射光谱具有灵敏度高、准确性、分析速度快等特点，已成为现代分析化学和材料科学领域的重要工具之一。
随着技术的不断发展和应用的拓展，相信电感藕合等离子体原子发射光谱在更多领域中会发挥更加重要的作用。
电感藕合等离子体原子发射光谱在分析化学中有着广泛的应用。
在十分低的浓度下，这种技术也能准确地分析出元素成分和浓度。
在实际应用中，样品的制备和前处理也非常重要。