仪器分析04-原子发射光谱概要.ppt

光谱仪 光栅摄谱仪 WSP－1型平面光栅摄谱仪 由光源B发射的光经三透镜L及狭缝S后投射到反射镜P1上，经反射后投射至凹面反射镜M下方的准光镜O1上，经O1反射以平行光束照射到平面光栅G上，复合光经光栅色散后，按波长顺序分开，不同波长的各平行光束又投射到凹面反射镜上方的物镜O2，平行光被聚焦到感光板的乳剂面上，得到按波长顺序展开的光谱。 光栅摄谱仪的性能指标 色散率：与波长无关 实际中常用倒线色散率表示，一般常用?/mm。此值越小，色散能力越大。 分辨率：高于棱镜，光栅宽、刻痕多，分辨率R大 R = m N， 其中m为光谱级次，N为光栅总刻度数 两种摄谱仪的性能比较 ? 原理 色散率与分辨率 波段范围 集光 使用范围 棱镜 折射 低、与λ有关 窄、已定 弱 一般元素 光栅 衍射 高、与λ无关 宽、可任选 强 谱线复杂元素 例子 某光栅光谱仪，光栅刻数为600条/mm，光栅面积为5x5cm2，试问： 光栅的理论分辨率为多少？（一级光谱） 一级光谱中波长为3100.30?和3100.66?的双线能否分开？ 双线波长差别为0.36?，能分开。 谱线检测仪器 光谱感光板 感光板放置在摄谱仪投影物镜的焦面上，一次曝光可以永久记录光谱的许多谱线。感光板感光后经显影、定影处理，呈现出黑色条纹状的光谱图。然后置于映谱仪上观测谱线的位置进行光谱定性分析，置于测微光度计上测量谱线的黑度进行光谱定量分析。 光电直读式光谱仪 一般与ICP光源配合使用，优点：分析速度快，准确度高，适合于较宽的波长范围，对含量相差很大的不同元素也可同时进行分析，线性范围宽。 四、光谱分析方法 Spectrum Analysis 定性分析 光谱定性分析原理 元素的特征谱线是光谱定性的依据 分析线：复杂元素的谱线可能多至数千条，只选择其中几条特征谱线检验，称其为分析线； 最后线：浓度逐渐减小，谱线强度减小，最后消失的谱线； 灵敏线：最易激发的能级所产生的谱线，每种元素都有一条或几条谱线最强的线，即灵敏线。最后线也是最灵敏线； 光谱定性分析方法 标准试样光谱比较法：被测样品与标准样品在相同条件下并列摄谱，以确定元素的存在。 铁光谱比较法：最常用的方法。用试样与纯铁并列摄谱，以铁光谱作波长标尺，判断其他元素的存在。 波长测定法：用仪器和铁谱结合准确测定谱线波长 为什么选铁谱？ （1）谱线多：在210～660nm范围内有约4600条谱线； （2）谱线间距离分配均匀：容易对比，适用面广； （3）定位准确：已准确测量了铁谱每一条谱线的波长。 标准谱图：将其他元素的分析线标记在铁谱上，铁谱起到标尺的作用。 谱线检查：将试样与纯铁在完全相同条件下摄谱，将两谱片在映谱器(放大器)上对齐、放大20倍，检查待测元素的分析线是否存在，并与标准谱图对比确定。可同时进行多元素测定。 光谱定性分析步骤 试样预处理 摄谱 摄谱顺序：碳电极(空白)、铁谱、试样； 分段暴光法：先在小电流(5A)激发光源摄取易挥发元素光谱调节光阑，改变暴光位置后，加大电流(10A)，再次暴光摄取难挥发元素光谱； 采用哈特曼光阑，可多次暴光而不影响谱线相对位置，便于对比。 检查谱线 一般有两条以上灵敏线出现，可确认该元素存在 防止过度检出或漏检 光谱的半定量分析 能够给出样品中某种元素的大致含量 适用于对要求的准确度不高的情况 钢材与合金的分类 矿产的品位的大致估计 采用摄谱法中的比较黑度法 须配制一个基体与试样组成近似的被测元素的标准系列 在映谱仪上用目视法直接比较试样与标准系列中被测元素分析线的黑度 半定量分析的例子 例如，分析矿石中的铅，即找出试样中灵敏线283.3 nm，再以标准系列中的铅283.3nm线相比较，如果试样中的铅线的黑度介于0.01% - 0.001%之间，并接近于0.01%，则可表示为0.01% - 0.001%。 例如,铅的谱线呈现法 Pb % 谱线特征 0.001 2833.069 清晰可见 2614.178和2802.00弱 0.003 2833.069 清晰可见 2614.178增强2802.00变清晰 0.01 上述谱线增强,2663.17和2873.32出 0.03 上述谱线都增强 0.10 上述谱线更增强,没有出现新谱线 0.30 2393.8, 2577.26 出现 定量分析 光谱定量分析主要是根据谱线强度与被测元素浓度的关系来进行的。当温度一定时谱线强度I与被测元素浓度c成正比，即 I = ac 当考虑到谱线自吸时，有如下关系式