原子特征谱线
原子发射光谱分析 (2)
火焰 电弧 火花
直流电弧 交流电弧
电感耦合等离子体，ICP 激光光源
（1）、直流电弧：接触引燃，二次电子发射放电
L
E 220~380V V
5~30A
G
R
A
直流电作为激发能源，电压150 ～380V，电流5～ 30A；
两支石墨电极，试样放置在一支电极(下电极)的凹槽内；
阴极释放的电子不断撞击阳极，产生高温阳极斑（4000 K）；
等离子体是一种电离度大于0.1%的电离气体，由电子、 离子、原子和分子所组成，其中电子数目和离子数目基本相等， 整体呈现中性。
通常产生等离子体的气体为氩气。 最常用的等离子体光源是直流等离子焰（DCP）、电感耦 合高频等离子炬（ICP）、容耦微波等离子炬（CMP）和微波诱 导等离子体（MIP）等。
电感耦合等离子体
ms 光谱的多重性(M)：
M=2S+1
内量子数(J)：光谱支项 J = L+S、•••、 L-S J = S+L、•••、 S-L
(LS )
(S >L)
（二）.原子的能级与能级图
1．光谱项：原子发射光谱是由原子或离子的核外电子在高低级间跃迁 而产生的，原子或离子的能级通常用光谱项符号来表示：
n2S+1LJ or n M LJ
第八章 原子发射光谱分析法
•原子光谱法（Atomic spectroscopy methods）是基于激 发（热能、电能或光能）下的气态原子的外层电子的能级 间跃迁过程中吸收或发射的特征谱线而建立的光学分析法。 •研究与光谱线有关的特征物理量：波长和强度 波长—定性 强度—定量 •原子光谱类型 原子发射光谱：发射（吸收热能、激发以后回到基态时） 原子荧光光谱：发射（吸收光辐射、激发以后回到基态时） 原子吸收光谱：吸收（吸收光辐射、基态到激发态时） •分析对象：元素分析（Elemental analysis）
选修3-5波粒二象性、原子结构、原子核知识小结
选修3-5波粒二象性、原子结构、原子核知识小结(总6页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除第17章《波粒二象性》知识小结考点93、普朗克能量子假说黑体和黑体辐射引言：历史背景——19世纪末，人们认为经典物理学已形成完整体系，只剩下修补、完善工作。
但仍存在光速问题和黑体辐射问题。
（前者引发了相对论，后者引发了量子力学）另：光的干涉、衍射实验已证实光是一种波，光的偏振实验已证实光是横波，并由物理学家麦克斯韦预言、由赫兹实验证实光是电磁波。
1、黑体与黑体辐射①热辐射：一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关（还与材料的种类和表面状况有关），这种现象叫热辐射；规律：当温度升高时，热辐射中较短波长的成分越来越强。
除热辐射外，物体的表面还会吸收和反射电磁波。
②黑体、黑体辐射：黑体是指能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体；黑体辐射的特点：辐射的电磁波强度按波长的分布只与黑体的温度有关。
③黑体辐射的实验规律：a、当温度升高时，各种波长的电磁波的辐射强度都增加；b、当温度升高时，辐射强度的最大值向波长较短（即频率较大）的方向移动。
④经典理论解释的困难：在经典理论解释中有两个人的研究较出色，但都存在缺陷。
维恩公式：在短波区与实验非常接近，而长波区与实验偏离很大；瑞利公式：在长波区与实验基本一致，而短波区与实验严重不符，不但不符，而且当波长趋于0（即频率很大）时，辐射强度趋于无穷大——史称“紫外灾难”。
2、能量子（普朗克）2①内容：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍，其辐射或吸收的能量也只能以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收。
这个不可再分的最小能量值叫能量子。
★★1900年普朗克能量子假设重点强调微观粒子的能量是不连续的，即电磁波在吸收和辐射时是一份一份的，但没有指明电磁的传播是不连续的，另外真正说明物质世界量子性质的科学家是爱因斯坦。
第03章 原子吸收光谱分析
7
• 各种元素的基态至第一激发态跃迁最易发生，吸收最强，最灵 敏线——主共振吸收线。 • 各种元素的原子结构和外层电子排布不同，由基态至第一激发 态跃迁吸收能量不同，共振线不同——具有特征性。
• 利用基态的原子蒸气对光源辐射的特征谱线（共振线）的吸收
可以进行定量分析。 • 光谱位于光谱的紫外区和可见区。
• 准确度高，分析速度快；
• 应用广泛。 • 局限：不能对多元素同时测定（需更换光源）、对难 熔元素测定灵敏度和精密度较低、对于成分复杂样品 干扰较严重、对多数非金属元素不能直接测定。
5
元素周期表中可用原子吸收光谱法分析的元素
6
3.2 原子吸收光谱法的基本原理
3.2.1 原子吸收光谱的产生
• 基态原子吸收其共振辐射，外层电子由基态跃迁至激发态 而产生原子吸收光谱。
收定律，有:
I I 0e
Kvl
• 或
I0 A lg 0.434 K v l I
21
• 采用锐线光源进行测量，则Δv发< < Δv
吸
，在辐射线宽度范围内，Kν可近似
发射线
认为不变，并近似等于峰值时的吸收 系数K0，则：
I0 A lg 0.434 K 0l I
22
• 峰值吸收系数K0与谱线的宽度有关，在通常原子吸收测定条
• 由于原子在空间作无规则热运动所导致的，故也称为热变宽。
2v0 vD c
2(ln 2) RT T 7 7.1610 v0 Ar Ar
• Doppler 变宽随温度升高、谱线频率升高和相对原子质量减小而 变宽。
11
3.压力变宽（ 10-3nm）
• 当原子吸收区气体压力变大时，相互碰撞引起的变宽是 不可忽略的。原子之间的相互碰撞导致能级变化，激发 态原子平均寿命缩短，引起谱线变宽。 • 劳伦兹（Lorentz）变宽：待测元素原子和其他粒子碰撞。
原子吸收光谱法(AAS)
局限性：测不同的元素需不同的元 素灯，不能同时测多元素，难熔元 素、非金属元素测定困难。
原子吸收光谱法基本原理
1.原子的能级与跃迁
基态第一激发态,吸收一定频率的辐射能量。 产生共振吸收线（简称共振线） 吸收光谱 激发态基态,发射出一定频率的辐射。 产生共振吸收线（也简称共振线） 发射光谱
原子吸收光谱法基本原理
A kc
原子吸收分光度计
原子吸收分光度计
原子吸收分光度计
光源
原子化器
单色器
检测系统
思考：光学系统（单色器）为什么在原子化器和检 测系统之间？
光 源
提供待测元素的特征光谱。获得较高的 灵敏度和准确度。 光源应满足如下要求； （1）能发射待测元素的共振线； （2）能发射锐线； （3）辐射光强度大，稳定性好。
2.元素的特征谱线
（1）各种元素的原子结构和外层电子排布不同 基态第一激发态:
跃迁吸收能量不同——具有特征性。
（2）各种元素的基态第一激发态
最易发生，吸收最强，最灵敏线。特征谱线。
（3）利用原子蒸气对特征谱线的吸收可以进行定量分析
原子吸收光谱法基本原理
从光源发射出具有待测元素特征 谱线的光，通过试样蒸气时，被蒸气 中待测元素的基态原子所吸收，吸收 的程度与被测元素的含量成正比。故 可根据测得的吸光度，求得试样中被 测元素的含量。
将待测试样在专门的氢化物生成器中产生氢
化物，送入原子化器中检测。
单色器
•作用：将待测元素的吸收线与邻近线分开
•组件：色散元件 ( 棱镜、光栅 ) ，凹凸镜、 狭缝等
检测系统
•作用: 将待测元素光信号转换为电信号， 经放大数据处理显示结果。 •组件: 检测器、放大器、对数变换器、显 示记录装置。
仪器分析名词解释
基线：无试样通过检测器时，检测到的信号即为基线。
共振线：由激发态直接跃迁到基态时所辐射的谱线。
自蚀线：自吸最强的谱线。
基线漂移：基线随时间定向的变化基线噪声：由各种因素引起的基线起伏最后线：元素谱线的强度是随试样中该元素的含量的减少而降低，并且在元素含量降低时其中有一部分灵敏度较低，强度较弱的谱线将渐次消失，而这些灵敏线则将在最后消失。
特征谱线：由于各种元素原子结构的不同，在光源的激发作用下，可以产生许多按一定波长次序排列的谱线组。
基态：在正常情况下，原子处于稳定状态，它的能量是最低的，这种状态称为基态。
生色团：若在饱和碳氢化合物中，引入含有π键的不饱和基团，将使这一化合物的最大吸收峰波长移至紫外及可见区范围内，这种基团称为生色团。
助色团：能使吸收峰波长向长波长方向移动的杂原子基团。
电分析化学法：利用物质的电学及电化学性质来进行分析的方法。
保留时间：被测组分从进样到柱后出现最大浓度值时所需要的时间。
最小检出量:检测器的响应值为3倍噪声水平时的试样浓度（质量）。
反相液相色谱：在分配色谱中，组分在色谱柱上的保留程度，取决于它们在固定相和流动相之间的分配系数，组分在固定相上的保留时间越长，固定相与流动相之间的极性差值越大，当流动相的极性大于固定相得极性，即为反相液相色谱。
正相液相色谱:在分配色谱中，组分在色谱柱上的保留程度，取决于它们在固定相和流动相之间的分配系数，组分在固定相上的保留时间越长，固定相与流动相之间的极性差值越大，当流动相的极性小于固定相的极性，即为正相液相色谱。
灵敏线：指各元素谱线中处于基态或者处于较低能时所辐射的谱线。
分析线：分析中根据最后线或者最灵敏度来分析试样，这样的谱线即为分析线。
化学位移:在有机化合物中，氢核周围的电子云密度有差异，共振频率也不同，即引起共振吸收峰的位移。
梯度洗脱：流动相中含有两种（或更多）不同极性的容剂，在分离过程中按一定的程序连续改变流动相中溶剂的配比和极性，通过流动相中极性的变化来改变分离组的容量因子K和选择性因子，以提高分离效果。
原子吸收分光光度法 - 2
原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法成医原子吸收光谱分析（Atomic Absorption Spectrometry, AAS）又称原子吸收分光光度分析。
原子吸收光谱分析是基于试样蒸气相中被测元素的基态原子对由光源发出的该原子的特征性窄频辐射产生共振吸收，其吸光度在一定范围内与蒸气相中被测元素的基态原子浓度成正比，以此测定试样中该元素含量的一种仪器分析方法。
原子吸收光谱分析法是利用基态原子对特征波长的辐射吸收现象的一种测量方法。
通常原子处于基态，对于每种元素，其原子的基态跃迁到激发态所需能量是一定的，这种特定的能量称为特征谱线。
在原子吸收光谱法中，利用空心阴极灯作为光源，发射出某一元素特征波长，通过原子蒸气以后，原子蒸气对该特征波长光产生吸收，根据光的吸收程度计算元素原子浓度。
LOGO原子吸收产生：原子外层电子在能级之间的跃迁。
1.共振吸收线：原子外层电子从基态跃迁至第一激发态所产生的吸收谱线。
2. 共振发射线：原子外层电子从第一激发态直接跃迁至基态所辐射的谱线。
3. 共振线：共振发射线和共振吸收线都简称为共振线。
共振线：特征谱线，元素的灵敏线。
LOGO 光源原子化系统分光系统检测系统原子吸收分光光度计由四部份组成一、光源1、种类：空心阴极灯、蒸汽放电灯、无极放电灯。
最为常用是空心阴极度灯。
2、作用：发射出待测元素的特征光谱。
二、原子化器１.原子化：把试样中待测元素转化为基态原子的过程称为原子化。
２.原子化器：完成原子化过程的装置。
３.种类：火焰原子化器、石墨炉原子化器、冷原子化器。
⑴火焰原子化器：分为预混合型和全消耗型。
常用预混合型。
组成：由雾化器、雾化室、燃烧器组成。
⑵石墨炉原子化器作用：将试液均匀雾化，除去较大的雾滴。
使试样蒸发、干燥、解离（还原），产生大量基态原子。
1. 干燥 2. 灰化 3. 原子化4. 净化三、分光器（分光系统或叫单色器）1、组成：入射光狭缝和出射光狭缝、光栅/棱镜、准直镜/物镜。
仪器分析 第七章 原子吸收光谱法
第七章原子吸收光谱法1.原子吸收光谱的历史2.原子吸收光谱的特点3.原子吸收光谱与紫外可见吸收光谱的区别4.原子吸收光谱分析过程第一节概述1. 原子吸收光谱的历史◆1802年，沃拉斯顿(Wollaston)在研究太阳连续光谱时，首次发现太阳连续光谱中出现暗线。
◆1817年，夫琅和费(Fraunhofer)研究太阳连续光谱时再次发现这些暗线，但无法解释暗线产生的原因。
2/1363/1361825年，法国著名哲学家孔德在哲学讲义中说“恒星的化学组成是人类绝对不能得到的知识”◆1859年，本生、基尔霍夫研究碱金属和碱土金属火焰光谱时，发现钠蒸气发出的光通过温度较低的钠蒸气时，会引起钠光的吸收，并且钠在光谱中位置相同。
发射线与暗线D◆太阳光谱暗线：太阳外围大气圈中钠原子对太阳光谱中钠辐射特征波长光进行吸收的结果。
4/1365/136太阳中含有94种稳定和放射性元素：氢(71％)、氮(27％)、氧、碳、氖、硅、铁等。
◆1955年，澳大利亚物理学家Walsh（沃尔什）发表了著名论文《原子吸收光谱法在分析化学中的应用》，奠定了原子吸收光谱法的基础。
◆1960年以后，原子吸收光谱法得到迅速发展，成为微量、痕量金属元素的可靠分析方法。
6/1362. 原子吸收光谱法的特点✓检出限低：10-10～10-14g。
✓准确度高：1%～5%。
✓选择性好：一般情况下共存元素无干扰。
✓应用范围广：可测定70多种元素。
✗缺点：难熔元素、非金属元素测定困难，不能实现多元素同时分析。
7/1363. 原子吸收与紫外可见吸收的区别✓相同点：利用物质对辐射的吸收进行分析。
✗不同点：◆吸收机理不同：紫外可见为溶液中分子或离子宽带吸收，带宽为几纳米至几十纳米；原子吸收为气态基态原子的窄带吸收，带宽仅为10-3nm。
◆光源不同。
◆试样处理、实验方法及对仪器的要求不同。
8/1364. 原子吸收光谱分析过程◆确定待测元素。
◆选择该元素相应锐线光源，发射出特征谱线。
第三章 原子发射光谱
第一节 原子发射光谱 分析基本原理
一、概述 二、原子发射光谱的产生 三、谱线强度 四、谱线自吸与自蚀
2018/11/30
Varian 710—ES全谱直读电感耦合等离子发射光谱仪
2018/11/30
一、概述
原子发射光谱分析法（AES）： 依据各种元素的原子或离子在热激发或电激发下,由基态 跃迁到激发态，返回到基态时，发射出特征光谱，依据特征 光谱进行定性、定量的分析方法。
缺点：
第二节 原子发射光谱分析 仪器类型与结构流 程
一、光源
二、分光系统
三、检测器
2018/11/30
原子发射光谱分析的三个主要过程:
样品蒸发、原子化，原子激发并产生光辐射。 分光，形成按波长顺序排列的光谱。 检测光谱中谱线的波长和强度。
光源
分光系统
原子发射光谱仪方框图
检测器
2018/11/30
ห้องสมุดไป่ตู้
基态元素M
E 特征辐射
激发态M*
2018/11/30
二、原子发射光谱的产生
必须明确如下几个问题： （1）原子中外层电子能级分布是量子化的，△E不是连续的 ，则λ或ν也是不连续的，原子光谱是线光谱； （2）同一原子中，电子能级很多，有各种不同的能级跃迁， 所以有各种△E不同的值，即可以发射出许多不同 λ或 ν 的辐射线。但跃迁要遵循“光谱选律”，不是任何能
1. 电弧光源
电弧光源：
直流电弧发生器
（a）直流电弧；
（b）交流电弧。
（1）直流电弧：
直流电源作为激发能源，电压150 ～380V，电流5～ 30A
；石墨作电极，试样放置在一支电极(下电极)的凹槽内；使
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
原子特征谱线
原子特征谱线是光谱学中的一个重要概念，它是指当一束具有连续波长的光线通过气体、液体或固体时，由于物质对不同波长的光的吸收、发射或散射程度不同，使得透过物质后的光线在光谱仪上呈现出一系列特定的暗线或亮线。
这些暗线或亮线被称为原子特征谱线。
原子特征谱线的产生原理主要与原子的内部结构有关。
原子由原子核和电子组成，电子在原子核周围按照一定的能级分布。
当光照射到原子时，如果光子的能量与某个电子跃迁所需的能量相等，那么这个电子就会从较低的能级跃迁到较高的能级，同时吸收一个光子。
反之，当电子从较高的能级跃迁到较低的能级时，会释放出一个光子。
这个过程就导致了原子特征谱线的产生。
原子特征谱线具有以下特点：
1. 谱线的位置：原子特征谱线的位置是由原子内部电子跃迁所对应的能量决定的。
不同元素的原子具有不同的电子能级结构，因此它们的原子特征谱线位置也不同。
2. 谱线的强度：原子特征谱线的强度取决于原子中处于特定能级的电子数目。
能级上的电子数目越多，跃迁概率越大，谱线强度越强；反之，能级上的电子数目越少，跃迁概率越小，谱线强度越弱。
3. 谱线的宽度：原子特征谱线的宽度与原子内部的自然辐射过程有关。
自然辐射过程会导致电子在不同能级之间随机跃迁，从而使得谱线具有一定的宽度。
4. 谱线的多普勒效应：当光源和观察者相对运动时，观察到的原子特征谱线会发生红移或蓝移现象。
这是因为光源的运动导致光子频率发生变化，从而改变了原子特征谱线的位置。
原子特征谱线在科学研究和实际应用中具有重要意义。
例如，通过分析原子特征谱线可
以确定物质的化学成分、测量物质的温度等。
此外，原子特征谱线还被广泛应用于激光技术、光纤通信等领域。