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精简解析原子发射光谱分析法的工作原理

2020.8.03

  原子发射光谱法是利用物质在热激发或电激发下,每种元素的原子或离子发射特征光谱来判断物质的组成,而进行元素的定性与定量分析的。原子发射光谱法可对约70种元素(金属元素及磷、硅、砷、碳、硼等非金属元素)进行分析。在一般情况下,用于1%以下含量的组份测定,检出限可达ppm,精密度为±10%左右,线性范围约2个数量级。这种方法可有效地用于测量高、中、低含量的元素。

  原子发射光谱分析法的工作原理:

  原子发射光谱法是利用原子或 离子在一定条件下受激而发射的特征光谱来研究物质化学组成的分析方法。根据激发机理不同,原子发射光谱有3种类型:

  ①原子的核外光学电子在受热能和电能激 原子发射光谱 发而发射的光谱,通常所称的 原子发射光谱法是指以电弧、电火花和电 火焰(如ICP等)为激发光源来得到原子光谱的分析方法。以化学 火焰为激发光源来得到原子发射光谱的,专称为 火焰光度法。

  ②原子核外 光学电子受到 光能激发而发射的光谱,称为 原子荧光(见原子荧光光谱分析)。

  ③原子受到X射线光子或其他微观粒子激发使内层电子电离而出现空穴,较外层的电子跃迁到空穴,同时产生次级X射线即X射线荧光(见X射线荧光光谱分析)。在通常的情况下,原子处于基态。 基态原子受到激发跃迁到 能量较高的 激发态。 激发态原子是不稳定的,平均寿命为10-10~10-8秒。随后激发原子就要跃迁回到低能态或 基态,同时释放出多余的 能量,如果以辐射的形式释放 能量,该能量就是释放光子的能量。因为原子核外电子能量是 量子化的,因此伴随电子跃迁而释放的光子能量就等于电子发生跃迁的两能级的能量差 ,式中h为 普朗克常数;c为光速;ν和λ分别为 发射谱线的特征频率和特征波长。

  根据谱线的特征频率和特征波长可以进行定性分析。常用的光谱定性分析方法有铁光谱 比较法和标准试样光谱比较法。

  原子发射光谱的谱线强度I与试样中被测组分的浓度c成正比。据此可以进行光谱 定量分析。光谱定量分析所依据的基本关系式是I=acb,式中b是自 吸收系数,α为 比例系数。为了补偿因实验条件波动而引起的谱线强度变化,通常用 分析线和内标线强度比对元素含量的关系来进行光谱定量分析,称为 内标法。常用的定量分析方法是 标准曲线法和 标准加入法。

  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。在正常状态下,原子处于基态,原子在受到热(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)。

  文章链接:仪器设备网 https://www.instrumentsinfo.com/technology/show-4743.html


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