
原子發(fā)射光譜分析(Atomic Emission Spectrosmetry, AES),是根據(jù)處于激發(fā)態(tài)的待測元素原子回到基態(tài)時發(fā)射的特征譜線對待測元素進行分析的方法。
學(xué)習(xí)原子發(fā)射光譜儀之前的幾個概念一定要知道:激發(fā)電位(Excited potential)、原子線、共振線(Resonance line)、電離電位(Ionization potential)和離子線。
激發(fā)電位(Excited potential):將原子中的一個外層電子從基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)所需的能量,通常以電子伏特來( eV )表示。每條譜線對應(yīng)一激發(fā)電位。
原子線:原子外層電子的躍遷所發(fā)射的譜線,以I表示,如Na(I)
共振線(Resonance line):由激發(fā)態(tài)直接躍遷至基態(tài)時所輻射的譜線,激發(fā)電位小、易激發(fā)、譜線強。
電離電位(Ionization potential)和離子線:原子受激后得到足夠能量而失去電子,成為離子——電離;所需的能量稱為電離電位;離子N外層電子躍遷——離子線。以II,III,IV等表示。
原子發(fā)射光譜的產(chǎn)生
原子的核外電子一般處在基態(tài)運動,當(dāng)獲取足夠的能量后,就會從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài),處于激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定(壽命小于10-8 s),迅速回到基態(tài)時,就要釋放出多余的能量,若此能量以光的形式出顯,即得到發(fā)射光譜(線光譜)。
發(fā)射的光波長為:
每個元素有自己獨特的特征光譜。
產(chǎn)生過程:
能量(電或熱、光)→基態(tài)原命br /> 外層電子(低能態(tài)E1→高能態(tài)E2)
外層電子(低能態(tài)E1→高能態(tài)E2)
發(fā)出特征頻率(n)的光子:
DE = E2-E1 = hn=hc/l
從上式可見,每一條所發(fā)射的譜線的波長,取決于躍遷前后兩個能級之差。
只需根據(jù)是否出現(xiàn)元素的特征頻率或波長的譜線即可斷定試樣中是否存在該原子。
原子發(fā)射光譜線
原子的能級層次比較多,因此所發(fā)出仄紫咭彩侵詼嗟摹Ⅻ/p>
激發(fā)電位,低能態(tài)電子被激發(fā)到高能態(tài)需要的能量。
共振線、主共振線,由激發(fā)態(tài)直接躍遷至基態(tài)時輻射的譜線稱為共振線。由一激發(fā)態(tài)直接躍遷至基態(tài)的譜線稱為主共振線(一共振線)。
原子發(fā)射光譜儀器的構(gòu)成
激發(fā)光源
激發(fā)光源對試樣有兩個方面的作用:
①蒸發(fā)——首先,
光源通常是決定測定靈敏度、準(zhǔn)確度的重要因素。
激發(fā)源的類型:
直流電?。―CA)
低壓交流電?。ˋCA)
高壓火花
電感耦合等離子體ICP(Inductively Coupled Plasma)
微波等離子體
分光系統(tǒng)
將樣品中待測元素的激發(fā)態(tài)原子或離子所發(fā)射的特征光經(jīng)分光后,得到按波長順序排列的光譜。
類型分光原件類型:
棱鏡分光系統(tǒng)(折射)紫外和可見光區(qū)和光柵分光系統(tǒng)(衍射和干涉)兩種。
棱鏡:棱鏡的色散作用是基于構(gòu)成棱鏡的光學(xué)材料 對不同波長的光具有不同的折射率。波長大的折射率小,波長小的折射率大。
光柵:光柵攝譜儀應(yīng)用衍射光柵作為色散元件,
檢測系統(tǒng)
將原子的發(fā)射光譜記錄或檢測下來,常用的檢測方法有:目視法,
目視法
用眼睛來觀察譜線強度的方法稱為看譜法,這種方法僅適用于可見光波段,常用的儀器叫看譜鏡。
攝譜法
把經(jīng)過分光系統(tǒng)分光后得到的光照在感光板上,感光板感光、顯影、定影、得到許多距離不等、黑度不同的光譜線
光電檢測系統(tǒng)
利用光電倍增管作光電轉(zhuǎn)換元件,;檢測速度快,線性響應(yīng)范圍寬。
原子發(fā)射光譜分析法的特點
(1)可多元素同時檢測各元素同時發(fā)射各自的特征光譜;
(3)選擇性高各元素具有不同的特征光譜;
(4)檢出限較低10~0.1μg⋅g-1(一般光源);ng⋅g-1(ICP)
(5)準(zhǔn)確度較高5%~10% (一般光源); <1%(ICP) ;
(6)ICP-AES性能優(yōu)越線性范圍4~6數(shù)量級,可測高、中、低不同含量試樣;
缺點:只能用于元素分析,不能確定其存在的狀態(tài)結(jié)構(gòu);非金屬元素不能檢測或靈敏度低。如惰性氣體、鹵素等元素幾乎無法分析;儀器設(shè)備比較復(fù)雜、昂貴。