2009-7-31
第十三章原子发射光谱分析法一、概述
generalization
二、原子发射光谱的产生
formation of atomic
emission spectra
三、谱线强度
spectrum line intensity
四、谱线自吸与自蚀
self-absorption and
selp reversal of spectrum
line
第一节原子发射光谱分析基本原理
atomic emission
spectrometry,AES
basic principle of AES
2009-7-31
一、概述
generalization
原子发射光谱分析法 （ atomic emission spectroscopy
,AES）,元素在受到热或电激发时,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 。
1859年,基尔霍夫 (Kirchhoff G R),本生 (Bunsen R W)
研制第一台用于光谱分析的分光镜,实现了光谱检验；
1930年以后,建立了光谱定量分析方法；
原子光谱 ＜＞ 原子结构 ＜＞ 原子结构理论＜＞ 新元素在原子吸收光谱分析法建立后,其在分析化学中的作用下降,新光源 (ICP),新仪器的出现,作用加强 。
2009-7-31
原子发射光谱分析法的特点,
(1)可多元素同时检测 各元素同时发射各自的 特征光谱 ；
(2)分析速度快 试样不需处理，同时对几十种元素进行定量分析 (光电直读仪 )；
(3)选择性高 各元素具有不同的特征光谱；
(4)检出限较低 10～ 0.1?g?g-1(一般光源 )； ng?g-1(ICP）
(5)准确度较高 5%～ 10% (一般光源）； <1% (ICP) ；
(6)ICP-AES性能优越 线性范围 4～ 6数量级,可测高、中
、低不同含量试样；
缺点,非金属元素不能检测或灵敏度低 。
2009-7-31
二、原子发射光谱的产生
formation of atomic emission spectra
在正常状态下,元素处于基态,元素在受到热 （ 火焰 ）
或电 （ 电火花 ） 激发时,由基态跃迁到激发态,返回到基态时,发射出 特征光谱 （ 线状光谱 ） ；
特征辐射基态元素 M 激发态 M*
热能、电能
E
2009-7-31
原子的共振线与离子的电离线原子由第一激发态到基态的跃迁：
第一共振线,最易发生，能量最小 ；
原子获得足够的能量 (电离能 )产生电离,失去一个电子，
一次电离。
离子由第一激发态到基态的跃迁 (离子发射的谱线 )：
电离线,其与电离能大小无关，离子的特征共振线 。
原子谱线表,I 表示原子发射的谱线；
II 表示一次电离离子发射的谱线；
III表示二次电离离子发射的谱线；
Mg,I 285.21 nm ； II 280.27 nm；
2009-7-31
Na 能级图由各种高能级跃迁到同一低能级时发射的一系列光谱线；
2009-7-31
K 元素的 能级图
2009-7-31
Mg 元素的能级图
2009-7-31
三、谱线强度 spectrum line intensity
原子由某一激发态 i 向低能级 j 跃迁,所发射的谱线强度与激发态原子数成正比 。
在热力学平衡时,单位体积的基态原子数 N0与激发态原子数 Ni的之间的分布遵守玻耳兹曼分布定律：
kT
E i
eNggN 0
0
i
i
gi,g0为激发态与基态的统计权重； Ei,为激发能； k为玻耳兹曼常数； T为激发温度；
发射谱线强度,Iij = Ni Aijh?ij
h为 Plank常数； Aij两个能级间的跃迁几率；?ij发射谱线的频率 。 将 Ni代入上式,得：
2009-7-31
谱线强度影响谱线强度的因素,
（ 1）激发能越小，谱线强度越强；
（ 2）温度升高，谱线强度增大，但易电离。
kT
E
ij
i
eNhA
g
gI
0ij
0
i
ij?
2009-7-31
四、谱线的自吸与自蚀
self-absorption and self reversal of spectrum line
等离子体,以气态形式存在的包含分子,离子,电子等粒子的整体电中性集合体 。 等离子体内温度和原子浓度的分布不均匀,中间的温度,激发态原子浓度高,边缘反之 。
自吸,中心发射的辐射被边缘的同种基态原子吸收,使辐射强度降低的现象 。
元素浓度低时,不出现自吸 。 随浓度增加,自吸越严重,当达到一定值时,谱线中心完全吸收,如同出现两条线,这种现象称为 自蚀 。
谱线表,r,自吸； R,自蚀；
2009-7-31
内容选择第一节 原子发射光谱分析基本原理
basic principle of Atomic emission spectrometry
第二节 发射光谱分析装置与仪器
device and instrument of AES
第三节 等离子体发射光谱仪
plasma emission spectrometry
第四节 定性,定量分析方法
qualitative and quantitative analysis method
结束
第十三章原子发射光谱分析法一、概述
generalization
二、原子发射光谱的产生
formation of atomic
emission spectra
三、谱线强度
spectrum line intensity
四、谱线自吸与自蚀
self-absorption and
selp reversal of spectrum
line
第一节原子发射光谱分析基本原理
atomic emission
spectrometry,AES
basic principle of AES
2009-7-31
一、概述
generalization
原子发射光谱分析法 （ atomic emission spectroscopy
,AES）,元素在受到热或电激发时,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 。
1859年,基尔霍夫 (Kirchhoff G R),本生 (Bunsen R W)
研制第一台用于光谱分析的分光镜,实现了光谱检验；
1930年以后,建立了光谱定量分析方法；
原子光谱 ＜＞ 原子结构 ＜＞ 原子结构理论＜＞ 新元素在原子吸收光谱分析法建立后,其在分析化学中的作用下降,新光源 (ICP),新仪器的出现,作用加强 。
2009-7-31
原子发射光谱分析法的特点,
(1)可多元素同时检测 各元素同时发射各自的 特征光谱 ；
(2)分析速度快 试样不需处理，同时对几十种元素进行定量分析 (光电直读仪 )；
(3)选择性高 各元素具有不同的特征光谱；
(4)检出限较低 10～ 0.1?g?g-1(一般光源 )； ng?g-1(ICP）
(5)准确度较高 5%～ 10% (一般光源）； <1% (ICP) ；
(6)ICP-AES性能优越 线性范围 4～ 6数量级,可测高、中
、低不同含量试样；
缺点,非金属元素不能检测或灵敏度低 。
2009-7-31
二、原子发射光谱的产生
formation of atomic emission spectra
在正常状态下,元素处于基态,元素在受到热 （ 火焰 ）
或电 （ 电火花 ） 激发时,由基态跃迁到激发态,返回到基态时,发射出 特征光谱 （ 线状光谱 ） ；
特征辐射基态元素 M 激发态 M*
热能、电能
E
2009-7-31
原子的共振线与离子的电离线原子由第一激发态到基态的跃迁：
第一共振线,最易发生，能量最小 ；
原子获得足够的能量 (电离能 )产生电离,失去一个电子，
一次电离。
离子由第一激发态到基态的跃迁 (离子发射的谱线 )：
电离线,其与电离能大小无关，离子的特征共振线 。
原子谱线表,I 表示原子发射的谱线；
II 表示一次电离离子发射的谱线；
III表示二次电离离子发射的谱线；
Mg,I 285.21 nm ； II 280.27 nm；
2009-7-31
Na 能级图由各种高能级跃迁到同一低能级时发射的一系列光谱线；
2009-7-31
K 元素的 能级图
2009-7-31
Mg 元素的能级图
2009-7-31
三、谱线强度 spectrum line intensity
原子由某一激发态 i 向低能级 j 跃迁,所发射的谱线强度与激发态原子数成正比 。
在热力学平衡时,单位体积的基态原子数 N0与激发态原子数 Ni的之间的分布遵守玻耳兹曼分布定律：
kT
E i
eNggN 0
0
i
i
gi,g0为激发态与基态的统计权重； Ei,为激发能； k为玻耳兹曼常数； T为激发温度；
发射谱线强度,Iij = Ni Aijh?ij
h为 Plank常数； Aij两个能级间的跃迁几率；?ij发射谱线的频率 。 将 Ni代入上式,得：
2009-7-31
谱线强度影响谱线强度的因素,
（ 1）激发能越小，谱线强度越强；
（ 2）温度升高，谱线强度增大，但易电离。
kT
E
ij
i
eNhA
g
gI
0ij
0
i
ij?
2009-7-31
四、谱线的自吸与自蚀
self-absorption and self reversal of spectrum line
等离子体,以气态形式存在的包含分子,离子,电子等粒子的整体电中性集合体 。 等离子体内温度和原子浓度的分布不均匀,中间的温度,激发态原子浓度高,边缘反之 。
自吸,中心发射的辐射被边缘的同种基态原子吸收,使辐射强度降低的现象 。
元素浓度低时,不出现自吸 。 随浓度增加,自吸越严重,当达到一定值时,谱线中心完全吸收,如同出现两条线,这种现象称为 自蚀 。
谱线表,r,自吸； R,自蚀；
2009-7-31
内容选择第一节 原子发射光谱分析基本原理
basic principle of Atomic emission spectrometry
第二节 发射光谱分析装置与仪器
device and instrument of AES
第三节 等离子体发射光谱仪
plasma emission spectrometry
第四节 定性,定量分析方法
qualitative and quantitative analysis method
结束
