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第二编 原子发射光谱分析 Atomic emission spectroscopy （AES） 第五章 激发光源 第一节 概述 原子发射光谱法是根据处于激发态的待测元素原子回到基态时发射的特征谱线对待测元素进行分析的方法。 原子发射光谱的产生： 原子由激发态回到基态（或跃迁到较低能级）时，若以光的形式放出能量，就得到了发射光谱。其谱线的波长决定于跃迁时的两个能级的能量差，即： △E=E2－E1=hc/λ=hν或λ= hc/△E 式中E2为较高能级的能量；E1较低能级的能量；h为普朗克常数（6.626×10-34J·s）；λ为谱线的波长；ν为谱线的频率；c为光速（3×1010cm/s） 原子发射光谱法包括了三个主要的过程，即： 由光源提供能量使样品蒸发、形成气态原子、并进一步使气态原子激发而产生光辐射； 将所发出的复合光经单色器分解成按波长顺序排列的谱线，形成光谱； 用检测器检测光谱中谱线的波长和强度。 　 由于待测元素原子的能级结构不同，因此发射谱线的特征不同，据此可对样品进行定性分析；而根据待测元素原子的浓度不同，因此发射强度不同，可实现元素的定量测定。 第一节 概 述 一、激发光源的功能及性能要求 1、所有元素完全原子化， 2、激发能可控制， 3、具有充分的激发能可激发所有元素， 4、惰性化学气氛， 5、无背景， 6、可接受溶液、气体或固体， 7、可承受各种溶液和溶剂， 8、同时进行多元素分析， 9、原子化和激发条件可再现， 10、准确而精密的分析结果， 11、购置和维护费用低，且容易操作。 二、激发光源种类及特点 光源的作用 首先，把试样中的组分蒸发离解为气态原子，然后使这些气态原子激发，使之产生特征光谱。因此光源的主要作用是提供试样蒸发、原子化和激发所需的能量。 第二节 电弧光源的特性 一、常压下气体放电原理 电光源就是用电的方式使样品激发。这种光源是采取两个电极，通上电流使电极之间形成一个光源。将分析样品引入电极间隙，在电极间产生放电，使样品激发而发射光谱。 P48-49：非自持放电 自持放电 击穿 二、直流电弧光源的特性 （一）直流电弧放电的特性 直流电弧 利用直流电作为激发能源。常用电压为150～380V，电流为5—30A。可变电阻(称作镇流电阻)用以稳定和调节电流的大小，电感(有铁心)用来减小电流的波动。G为放电间隙。点弧时，先将G的两个电极接触使之通电，由于通电时接触点的电阻很大而发热，点燃电弧。然后将两电极拉开，使之相距4-6mm。此时，炽热阴极尖端就会发射出热的电子流，热电子流在电场的作用下，以很大的速度奔向G的阳极，当阳极受到高速电子的轰击时，产生高热，使试样物质从电极表面蒸发出来，变成蒸气，蒸发的原子因与电子碰撞，电离成正离子，并以高速运动冲击阴极。于是，电子、原子、离子在分析间隙互相碰撞，交换能量，引起试样原子激发，发射出光谱线。 直流电弧特点： a）样品蒸发能力强（阳极斑）---进入电弧的待测物多---绝对灵敏度高---尤其适于定性分析；同时也适于部分矿物、岩石等难熔样品及稀土难熔元素定量； b）电极温度，阳极温度（蒸发温度）可达3800K,阴极温度＜3000K，电极头（阳极）温度高（与其它光源比较），蒸发能力强，分析的绝对灵敏度高，适用于难挥发试样的分析； c）电弧温度（激发温度），一般可达4000—7000K，激发温度不高，尚难以激发电离电位高的元素。 d ) 放电不稳定，弧光游移不定，分析重现性差； e ) 弧层较厚，自吸严重； f ) 安全性差。 交流电弧特点： 1）蒸发温度比直流电弧略低；电弧温度比直流电弧略 高； 2）电弧稳定，重现性好，适于大多数元素的定量分析； 3）放电温度较高，激发能力较强； 4）电极温度相对较低，样品蒸发能力比直流电弧差，因而对难熔盐分析的灵敏度略差于直流电弧。 火花特点： 1）放电稳定，分析重现性好； 2）放电间隙长，电极温度（蒸发温度）低，检出现低，多适于分析易熔金属、合金样品及高含量元素分析； 3）激发温度高（瞬间可达10000K）适于难激发元素分析。 第四节 新型等离子体光源 一、新型等离子体光源的提出和分类 二、等离子炬管与ICP的形成 在有气体的石英管外套装一个高频感应线圈，感应线圈与高频发生器连接。当高频电流通过线圈时，在管的内外形成强烈的振荡磁场。管内磁力线沿轴线方向，管外磁力线成椭圆闭合回路。 一旦管内气体开始电离（如用点火器），电子和离子则受到高频磁场所加速，产生碰撞电离，电子和离子急剧增加，此时在气体中感应产生涡流。