根據(jù)原子的特征發(fā)射光譜來研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和測定物質(zhì)的化學(xué)成分的方法稱為“原子發(fā)射光譜分析”。原子發(fā)射光譜法是光學(xué)分析法中產(chǎn)生與發(fā)展zui早的一種。 原子發(fā)射光譜法是利用物質(zhì)在熱激發(fā)或電激發(fā)下,每種元素的原子或離子發(fā)射特征光譜來判斷物質(zhì)的組成,而進(jìn)行元素的定性與定量分析的方法。
發(fā)射光譜通常用化學(xué)火焰、電火花、電弧、激光和各種等離子體光源激發(fā)而獲得。
目前zui廣泛應(yīng)用的原子發(fā)射光譜光源是等離子體。包括:
? 電感耦合等離子體(Inductively Coupled Plasma,ICP)
? 直流等離子體(Direct-current Plasma,DCP)
? 微波等離子體(Microwave Plasma,MWP)
基本原理:
原子發(fā)射光譜的產(chǎn)生
通常情況下,原子處于基態(tài),在激發(fā)光作用下,原子獲得足夠的能量,外層電子由基態(tài)躍遷到較高的能級狀態(tài)即激發(fā)態(tài)。處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的,其壽命小于10-8s,外層電子就從高能級向較低能級或基態(tài)躍遷。多余能量以電磁輻射的形式發(fā)射出去,從而產(chǎn)生發(fā)射光譜。這樣產(chǎn)生的光譜是線狀光譜。
譜線波長與能量的關(guān)系如下:
λ=hc/ (E2-E1 )
式中E2、E1分別為高能級與低能級的能量,
λ為波長,h為Planck常數(shù),c為光速。
處于高能級的電子經(jīng)過幾個中間能級躍遷回到原能級,可產(chǎn)生幾種不同波長的光,在光譜中形成幾條譜線。一種元素可以產(chǎn)生不同波長的譜線,它們組成該元素的原子光譜。
不同元素的電子結(jié)構(gòu)不同,其原子光譜也不同,具有明顯的特征。
由于待測元素原子的能級結(jié)構(gòu)不同,因此發(fā)射譜線的特征不同,據(jù)此可對樣品進(jìn)行定性分析;
而根據(jù)待測元素原子的濃度不同,因此發(fā)射強度不同,可實現(xiàn)元素的定量測定。
分析過程主要分三步:激發(fā)、分光、檢測
1、激發(fā):利用激光光源使試樣蒸發(fā)氣化,離解或分解為原子狀態(tài),原子也可以進(jìn)一步電離成離子狀態(tài),原子或離子在光源中激光發(fā)光。
2、分光:利用光譜儀器把光源發(fā)射的光分解為按波長排列的光譜
3、檢測:利用光電器件檢測光譜,按所測得的光譜波長對試樣進(jìn)行定性分析,或按發(fā)射光強度進(jìn)行定量分析。
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