原子发射光谱法

原子发射光谱法，是指利用被激发原子发出的辐射线形成的光谱与标准光谱比较，识别物质中含有何种物质的分析方法。用电弧、火花等为激发源，使气态原子或离子受激发后发射出紫外和可见区域的辐射。

原子发射光谱法

• 特点
  • 优点
    • 可多元素同时测定，应用范围广
    • 选择性高
    • 分析速度快
    • 检出限低
    • 准确度较高
    • ICP-AES线性范围宽
  • 缺点
    • 相对分析法，需要标准样进行对照
    • 只能测元素浓度，不能测元素存在形态
    • 不能检测非金属元素
• 产生
  • 运动状态
    • 单电子
      • 主量子数n
        • 决定电子的主要能量和电子离核的远近
        • n=1，2，3…
      • 角量子数l
        • 决定同一电子云中不同原子轨道的形状
        • l=0，1，…，n-1
      • 磁量子数m
        • 表示电子云在空间的不同取向
        • m=0，±1，…，±l
      • 自旋量子数s
        • 表示电子自旋的方向
        • s=±1/2
    • 多电子
      • 主量子数n
      • 总角量子数L
        • L=（l1+l2），（l1+l2-1），…，｜l1-l2｜
        • 取值为0，1，2，3，…符号为S，P，D，F…
      • 总自旋量子数S
        • S=N/2，N/2-1，N/2-2，…，1/2或0
        • N：不成对的价电子数
      • 内量子数J
        • J=L+S，L+S-1，L+S-2，…，｜L-S｜
  • 光谱项
  • 能级跃迁
    • 用光谱项符号表示
  • 光谱选律
    • 主量子数n变化为整数，包括0
    • △L= ±1
    • △S=0
    • △J=0、1，当J=0禁戒
• 谱线强度及影响因素
  • 谱线强度影响因素
    • 跃迁概率，成正比
    • 基态原子数，成正比
    • 统计权重，成正比
    • 激发能，成负指数关系
    • 激发温度，温度升高，强度增大
  • 自吸
    • 原子在光源中心部位辐射，被光源边缘处于低能态（低温状态）的同类原子吸收
• 原子发射光谱仪器
  • 激发光源
    • 直流电弧
      • 适于难熔、易激发、痕量物质的定性和半定量分析
    • 交流电弧
      • 适于易熔、难激发、低含量元素的定量分析
    • 电火花
      • 适于易熔、难激发、高含量元素的定量分析
    • 电感耦合等离子体
      • 检出限低，稳定性好，线性范围宽，抗干扰能力强，碱金属电离造成影响小
  • 分光系统（单色器）
    • 棱镜分光系统
    • 光栅分光系统
    • 性能指标
      • 色散率
        • 将不同波长的光分开的能力
      • 分辨率
        • 能正确分辨出紧邻两条谱线的能力
        • K：光谱级次，N：光栅总刻线
  • 检测系统
    • 光电发射器件
      • 光电管
      • 光电倍增光
      • 单谱线检测
    • 半导体光电器件
      • 电感耦合器件
        • 多谱线检测
• 定性分析
  • 依据
    • 只要鉴别出某元素2～3条灵敏线，即可确定元素存在
  • 共振线
    • 电子由激发态直接跃迁至基态时辐射的谱线
  • 第一共振线
    • 由第一激发态直接跃迁至基态的谱线
  • 定性分析方法
    • 标准光谱比较法（铁谱比较法）
      • 谱线多、谱线间距离分配均匀、定位准确
    • 标准样品光谱比较法
      • 鉴定指定的少数元素，不适合样品全分析
  • 半定量分析方法
    • 谱线强度（黑度）比较法
    • 谱线呈现法
• 定量分析
  • 关系式
    • I：谱线强度，b：自吸系数
      • 无自吸：b=1；有自吸：b<1
  • 标准曲线法
  • 标准加入法
  • 应用
    • 岩矿分析、冶金过程监控、环境监测、生化临床分析、材料分析