发射光谱练习及答案

发射光谱练习
1．解释下列名词
电极温度电弧温度灵敏线最后线共振线第一共振线
自吸自蚀分析线内标线分析线对黑度
反衬度惰延量
答：电极温度――即蒸发温度
电弧温度――即激发温度
灵敏线――元素的灵敏线一般是指强度较大的谱线，通常具有较低的激发电位和较大的跃迁几率。

最后线――由于谱线的强度与样品中元素的浓度有关，因而当元素浓度逐渐减小时，谱线数目相应减少，最后消失的谱线，称为最后线，最后线一般就是最灵敏的谱线。

共振线――由任何激发态跃迁到基态的谱线称为共振线．
第一共振线――而相应于最低激发态与基态之间跃迁产生的辐射称为第一共振线。

自吸――大多数光源的中心部分的温度较高，外层的温度较低，中心部分原子所发射的谱线，会被外层处于基态的同类原子所吸收，结果谱线强度减弱。

这种现象称为谱线的自吸收。

自蚀――原子浓度增加有自吸发生时，谱线中心较强处的吸收比边缘部分更显著，这是因为吸收线的宽度比发射线小的缘故，吸收严重时中心的辐射有可能完全被吸收。

这是自吸的极端情况，称自蚀。

分析线――在分析元素的谱线中选一根谱线，称为分析线．
内标线――从内标元素的谱线中选一条谱线称为内标线，这两条谱线组成分析线对。

均称线对――分析线和内标线组成分析线对。

激发电位和电离电位相等的分析线对称为均称线对．黑度――谱线变黑的程度简称为黑度，黑度用S表示。

谱线的黑度用测微光度计测量，是利用还原银愈多愈不透明的光学性质而测量的。

黑度换值――采用与黑度有关的其他黑度换值代替黑度，使乳剂特性曲线的直线部分向下延长，以扩大曲线的便于利用的直线范围。

反衬度――乳剂特性曲线正常曝光部分，S =γ（lg H–lg H i）= γ lg H–i，式中i为常数项，γ＝tgα是乳剂特性曲线中间直线部分的斜率，表示当曝光量改变时黑度变化的快慢，称为感光板的反衬度．惰延量――1g H i为直线部分延长线在横轴上的截距；H i称为感光板的惰延量，惰延量的倒数决定了感光板的灵敏度．
展度――乳剂特性曲线所在横轴上的投影b称为感光板的展度，它决定了在定量分析时用这种感光板能分析含量的线性范围的大小．
雾翳黑度――乳剂特性曲线曲线下部与纵轴相交的黑度S0，称为雾翳黑度。

2. 光谱分析仪由哪几部分组成，各部分的主要功能是什么？
解：光谱分析仪由光源、分光仪和检测器三部分组成．
光源――提供能量，使物质蒸发和激发．(要求：具有高的灵敏度和好的稳定性)
分光仪――把复合光分解为单色光，即起分光作用．
检测器――进行光谱信号检测，常用检测方法有摄谱法和光电法．摄谱法是用感光板记录光谱信号，光电法是用光电倍增管等元件检测光信号．
3. 常用光源有哪几种，它们各有什么特点，在实际工作中应怎样正确选择。

答：火焰、直流电弧、交流电弧、高压电容火花、电感耦合等离子体炬光源.
火焰：最简单的激发光源，至今仍被广泛用于激发电位较低的元素．
直流电弧光源特点：
(1)阳极斑点，使电极头温度高，有利于试样蒸发，龙适用于难挥发元素；
(2)阴极层效应增强微量元素的谱线强度，提高测定灵敏度；
(3)弧焰温度较低，激发能力较差，不利于激发电离电位高的元素；
(4)弧光游移不定，分析结果的再现性差；
(5)弧层较厚，容易产生自吸现象，不适合于高含量定量分析．
直流电弧主要用于矿物和纯物质中痕量杂质的定性、定量分析，不宜用于高含量定量分析和金属、合金分析．
交流电弧光源特点：
(1)弧焰温度比直流电弧稍高，有利于元素的激发；
(2)电极头温度比直流电弧低，不利于难挥发元素的蒸发；
(3)电弧放电稳定，分析结果再现性好；
(4)弧层稍厚，也易产生自吸现象．
交流电弧光源适用于金属、合金定性、定量分析．
高压电容火花光源特点：
(1)电极瞬间温度很高，激发能量大，可激发电离电位高的元素；
(2)电极头温度低，不利于元素的蒸发；
(3)稳定性好，再现性好；
(4)自吸现象小，适用于高含量元素分析．
电火花光源适用于低熔点金属、合金的分析，高含量元素的分析，难激发元素的分析．
电等离子体源（ICP）的优点：
(1)检出限低，可达10-3~10-4µg·g-1；
(2)精密度高，可达≤1%；
(3)基体和第三元素影响小，准确度高；
(4)工作曲线线性范围宽，可达4~5个数量级；
(5)光谱背景一般较小，多元素同时测定．
电感耦合等离子体焰光源(ICP)是原子发射光谱分析理想的激发光源．ICP原子发射光谱分析(ICP-AES)的应用十分广泛，并已成为当今环境科学、材料科学及生命科学等重要领域中各种材料的元素分析的有效方法之一．另外，ICP与其他分析技术的联用也引人注目．比如，ICP为原子化器与原子吸收、原子荧光分析联用(ICP-AAS或ICP-AFS)，ICP为离子源与质谱联用(ICP-MS)和ICP-AES为检测器与色谱(气相、液相)联用等．是分析液体试样的最佳光源。

必须针对所分析对象的性质和分析任务的要求，考虑如下几个方面：
①分析元素的性质首先要考虑待分析元素的挥发性及它们的电离电位大小。

对易挥发易电离的元素，如碱金属可以采用火焰光源。

对难挥发元素可考虑采用直流电弧光源。

对一些难激发的元素，可考虑采用火花光源。

以利于这些元素的测定。

②分析元素的含量低含量元素需有较高的绝对灵敏度，而绝对灵敏度大小决定于激发温度和被测元素进入分析间隙的量，应采用电弧光源。

而对高含量的元素，要求测定准确度较高，可采用火花光源。

③试样的形状及性质对块状金属合金，火花和电弧光源均适合，而对一些导电性差的粉末类样品，则常采用电弧光源。

④光谱定性还是定量分析定性分析要求灵敏度高，常采用直流电弧。

而定量分析要求准确度高一些，常使用稳定性较好的火花光源和交流电弧，但当测定极痕量元素时，常采用灵敏度较高的直流电弧。

选择光源时要考虑一系列问题，有时这些问题是矛盾的，但是只要抓住主要矛盾，从蒸发温度、激发温度和放电稳定性三方面综合考虑，就能得到较理想的效果。

4. 下面几种常用的激发光源中, 最稳定的是(4 )
(1) 直流电弧；(2) 交流电弧；(3) 电火花；(4) 高频电感耦合等离子体
5.试从电极头温度、弧焰温度、稳定性及主要用途比较三种常用光源（直流、交流电弧，高压火花）的性能。

高压火花）的性能。

主要用于易熔金属合金试样的分析及高含量不适宜用于高含量定量分析及低熔点元素分高，高压
高于
交流4000-直流
稳定弧焰电极头元素的定量分析及难激发元素的测定。

常用于金属、合金中低含量元素的定量分析。

析，但可很好地应用于矿石等的定性、半定量及痕量元素的定量分析。

主要用途高10000
K 低火花较高直流
电弧较低电弧
较差7000
K
高电弧性温度温度光源
6. 矿物中微量Ag 、Cu 的发射光谱定性分析应采用的光源是 ( 2 )
(1) I CP 光源； (2) 直流电弧光源； (3) 低压交流电弧光源； (4) 高压火花光源
7.在发射光谱分析中，具有低干扰、高精度、低检测限和大线性范围的光源是：( )
A.直流电弧
B.低压交流电弧
C.高压火花
D.电感耦合等离子体
8. 下面哪些激发光源中，要求把试样首先制成溶液，然后将试液雾化，以气溶胶的方式引入光源的激发区进行激发：( )
A.等离子体激发光源
B.辉光放电
C.激光微探针
D.交流电弧
9. 下列哪一种说法是正确的：( )
A.一个元素的“最后线”就是这个元素的“最灵敏线”
B. 一个元素的“最后线”，往往也是这个元素的“最灵敏线”，但不一定是“最强线”
C. “最后线”就是这个元素的“最强线”
D. “最后线”就是这个元素的“最强线”，也就是“最灵敏线”
10. 绘出下列函数的一般图像，并说明其用途：( )
(1) S = f (H ) S 为谱线的黑度, H 为曝光量。

(2) I = f (c ) I 为谱线的强度，c 为分析物浓度。

(3) ∆S = f (c ) ∆S 为分析线对黑度差，c 为分析物浓度。

11.影响谱线强度的因素是什么，哪些是主要因素。

答： （原子线）
从上式可以看出，影响谱线强度(I)的因素有：
(1)激发电位(E)，I 与E 是负指数关系，E 越大，I 越小；
(2)跃迁几率(A)，I 与A 成正比；
(3)统计权重(g1/g2)，统计权重是与能级简并度有关的常数，I 与g1/g2成正比；
(4)激发温度(T)，T 升高，I 增大，但I 与T 关系往往是曲线关系，谱线各有其最合适的温度，在此温度时，I 最大；
(5)基态原子(N0)，I 与N0成正比，由于N0是元素的浓度(C)决定的，所以在一定条件下，N0正比于浓度C ，这是光谱定量分析的依据．
假如是离子线，其I除与上述因素有关外，还与元素的电离电位(V)有关．
12.光谱标样的制备要求有哪些？
答：不论用哪种方法制备光谱标准样品，都必须满足以下条件：
（1）标准样品化学成分应极为准确。

（2）标准样品中各成分分布极为均匀。

（3）标准样品的尺寸、形状、热处理过程、物理性能和制造方法应与待测样品相同。

（4）标准样品基体成分应与待测试样相同或尽可能接近。

（5）标准样品要有足够的稳定性，特别是待测元素的含量，应在长时期内保持不变。