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1、厦门大学精品课程 仪器分析(含实验)设计与编写教师：林竹光设计与编写教师：林竹光 Telephone：2184660(O)Email： 10.1 10.1 概述概述概述概述它它它它是是是是基基基基于于于于物物物物质质质质所所所所产产产产生生生生的的的的原原原原子子子子蒸蒸蒸蒸气气气气对对对对特特特特征征征征谱谱谱谱线线线线的的的的吸吸吸吸取取取取作用来进行定量分析的一种方法。作用来进行定量分析的一种方法。作用来进行定量分析的一种方法。作用来进行定量分析的一种方法。1.1.1.1.原子吸取光谱原子吸取光谱原子吸取光谱原子吸取光谱溶液中的金属离子化合物在高温下能够解离成原子蒸气，溶液中的金属离子化
2、合物在高温下能够解离成原子蒸气，溶液中的金属离子化合物在高温下能够解离成原子蒸气，溶液中的金属离子化合物在高温下能够解离成原子蒸气，两种形态间存在定量关系。两种形态间存在定量关系。两种形态间存在定量关系。两种形态间存在定量关系。当光源放射出的特征波长光辐射通过原子蒸气时，原子中当光源放射出的特征波长光辐射通过原子蒸气时，原子中当光源放射出的特征波长光辐射通过原子蒸气时，原子中当光源放射出的特征波长光辐射通过原子蒸气时，原子中的外层电子吸取能量，特征谱线的光强度减弱。的外层电子吸取能量，特征谱线的光强度减弱。的外层电子吸取能量，特征谱线的光强度减弱。的外层电子吸取能量，特征谱线的光强度减弱。光强
3、度的变更符合朗伯光强度的变更符合朗伯光强度的变更符合朗伯光强度的变更符合朗伯-比耳定律，进行定量分析。比耳定律，进行定量分析。比耳定律，进行定量分析。比耳定律，进行定量分析。v v原子与分子一样原子与分子一样原子与分子一样原子与分子一样,吸取特定能量后吸取特定能量后吸取特定能量后吸取特定能量后,产生基态产生基态产生基态产生基态激发态跃迁；激发态跃迁；激发态跃迁；激发态跃迁；产生原子吸取光谱，即共振吸取。产生原子吸取光谱，即共振吸取。产生原子吸取光谱，即共振吸取。产生原子吸取光谱，即共振吸取。v v原子由基态原子由基态原子由基态原子由基态第一激发态的跃迁第一激发态的跃迁第一激发态的跃迁第一激发态
4、的跃迁,最易发生。最易发生。最易发生。最易发生。v v每种原子的核外电子能级分布不同，当产生由基态每种原子的核外电子能级分布不同，当产生由基态每种原子的核外电子能级分布不同，当产生由基态每种原子的核外电子能级分布不同，当产生由基态第一第一第一第一激发态的跃迁时，吸取特定频率的辐射能量。激发态的跃迁时，吸取特定频率的辐射能量。激发态的跃迁时，吸取特定频率的辐射能量。激发态的跃迁时，吸取特定频率的辐射能量。v v原子吸取光谱是线状光谱。原子吸取光谱是线状光谱。原子吸取光谱是线状光谱。原子吸取光谱是线状光谱。厦门大学精品课程 仪器分析(含实验)设计与编写教师：林竹光设计与编写教师：林竹光 Telep
5、hone：2184660(O)Email：2.2.原子吸取光谱与原子放射光谱的关系原子吸取光谱与原子放射光谱的关系原子吸取光谱与原子放射光谱的关系原子吸取光谱与原子放射光谱的关系共振线与吸取线共振线与吸取线共振线与吸取线共振线与吸取线基态基态基态基态第一激发态第一激发态第一激发态第一激发态基态基态基态基态电电电电,热热热热能能能能h h i ih h i ih h j j原子放射光谱称共振放射线原子放射光谱称共振放射线原子放射光谱称共振放射线原子放射光谱称共振放射线原原原原子子子子共共共共振振振振荧荧荧荧光光光光原子吸取光谱称为原子吸取光谱称为原子吸取光谱称为原子吸取光谱称为共振吸取线共振吸取
6、线共振吸取线共振吸取线基态基态基态基态第一激发态第一激发态第一激发态第一激发态h h i i3.3.基态原子数基态原子数基态原子数基态原子数N N0 0与各激发态原子数与各激发态原子数与各激发态原子数与各激发态原子数N Ni i的关系的关系的关系的关系N Ni i=N N0 0 g gi i/g/g0 0 e e-E Ei/i/kTkT 在高温下，处于热力学平衡状态时，单位体积的基态原子数在高温下，处于热力学平衡状态时，单位体积的基态原子数在高温下，处于热力学平衡状态时，单位体积的基态原子数在高温下，处于热力学平衡状态时，单位体积的基态原子数N N0 0与激发态原子数与激发态原子数与激发态原子
7、数与激发态原子数N Ni i 之间遵守之间遵守之间遵守之间遵守BoltzmannBoltzmann分布定律分布定律分布定律分布定律:原子吸取现象早在上世纪已被人们所知，但始终未能应用于原子吸取现象早在上世纪已被人们所知，但始终未能应用于原子吸取现象早在上世纪已被人们所知，但始终未能应用于原子吸取现象早在上世纪已被人们所知，但始终未能应用于元素的实际分析。元素的实际分析。元素的实际分析。元素的实际分析。19551955年，澳大利亚物理学家沃尔森年，澳大利亚物理学家沃尔森年，澳大利亚物理学家沃尔森年，澳大利亚物理学家沃尔森(Walsh)(Walsh)接受特殊装置，成接受特殊装置，成接受特殊装置，成
8、接受特殊装置，成功地建立了原子吸取分析方法，发表了经典论文：功地建立了原子吸取分析方法，发表了经典论文：功地建立了原子吸取分析方法，发表了经典论文：功地建立了原子吸取分析方法，发表了经典论文：“原子吸取分原子吸取分原子吸取分原子吸取分光光度法在分析化学中的应用光光度法在分析化学中的应用光光度法在分析化学中的应用光光度法在分析化学中的应用”。厦门大学精品课程 仪器分析(含实验)设计与编写教师：林竹光设计与编写教师：林竹光 Telephone：2184660(O)Email：10.2 10.2 原子光谱线的轮廓原子光谱线的轮廓原子光谱线的轮廓原子光谱线的轮廓一一一一.原子光谱线原子光谱线原子光谱线
9、原子光谱线(吸取线吸取线吸取线吸取线)的宽度的宽度的宽度的宽度原子吸取光谱线轮廓图原子吸取光谱线轮廓图原子吸取光谱线轮廓图原子吸取光谱线轮廓图3.3.谱线半宽度谱线半宽度谱线半宽度谱线半宽度(10(10-2-2 )1.1.谱线中心频率谱线中心频率谱线中心频率谱线中心频率2 2 最大吸取系数最大吸取系数最大吸取系数最大吸取系数 0 0K Kv vK K0 0K K0 0/2/2二二二二.原子光谱线变宽的因素原子光谱线变宽的因素原子光谱线变宽的因素原子光谱线变宽的因素1.1.吸取线能量与波长关系吸取线能量与波长关系吸取线能量与波长关系吸取线能量与波长关系=hchc/E E吸吸收收h 发发射射h E
10、0E1E0E1吸吸收收h 发发射射h 不产生能级变宽不产生能级变宽产生能级变宽产生能级变宽厦门大学精品课程 仪器分析(含实验)设计与编写教师：林竹光设计与编写教师：林竹光 Telephone：2184660(O)Email： 式中：式中：式中：式中：M-M-原子量；原子量；原子量；原子量；T-T-确定温度；确定温度；确定温度；确定温度；0-0-谱线中心频率谱线中心频率谱线中心频率谱线中心频率 即即即即使使使使在在在在较较较较低低低低的的的的温温温温度度度度，也也也也比比比比自自自自然然然然宽宽宽宽度度度度 N N来来来来得得得得严严严严峻峻峻峻，是是是是谱谱谱谱线线线线变变变变宽的主要因素宽的
11、主要因素宽的主要因素宽的主要因素.一般状况一般状况一般状况一般状况:D=10-2 .D=10-2 .4.4.压力变宽（碰撞变宽）压力变宽（碰撞变宽）压力变宽（碰撞变宽）压力变宽（碰撞变宽）原子与等离子体中的其他粒子（原子、离子、电子）相互碰撞原子与等离子体中的其他粒子（原子、离子、电子）相互碰撞原子与等离子体中的其他粒子（原子、离子、电子）相互碰撞原子与等离子体中的其他粒子（原子、离子、电子）相互碰撞而使谱线变宽，等离子体蒸气压力愈大，谱线愈宽。而使谱线变宽，等离子体蒸气压力愈大，谱线愈宽。而使谱线变宽，等离子体蒸气压力愈大，谱线愈宽。而使谱线变宽，等离子体蒸气压力愈大，谱线愈宽。v v 同种
12、粒子碰撞同种粒子碰撞同种粒子碰撞同种粒子碰撞称赫尔兹马克（称赫尔兹马克（称赫尔兹马克（称赫尔兹马克（HoltzmankHoltzmank）变宽）变宽）变宽）变宽.v v 异种粒子碰撞异种粒子碰撞异种粒子碰撞异种粒子碰撞称罗论兹（称罗论兹（称罗论兹（称罗论兹（LorentzLorentz）变宽。）变宽。）变宽。）变宽。压力变宽（碰撞变宽）压力变宽（碰撞变宽）压力变宽（碰撞变宽）压力变宽（碰撞变宽）为为为为1010-2-2 ，也是谱线变宽的主要因素，也是谱线变宽的主要因素，也是谱线变宽的主要因素，也是谱线变宽的主要因素.3.3.多普勤宽度多普勤宽度多普勤宽度多普勤宽度 D D （Doppler B
13、roadeningDoppler Broadening）这是由原子在空间作无规热运动所引致的。故又称这是由原子在空间作无规热运动所引致的。故又称这是由原子在空间作无规热运动所引致的。故又称这是由原子在空间作无规热运动所引致的。故又称热变宽。热变宽。热变宽。热变宽。2.2.自然宽度自然宽度自然宽度自然宽度 N N与与与与原原原原子子子子外外外外层层层层电电电电子子子子发发发发生生生生能能能能级级级级间间间间跃跃跃跃迁迁迁迁时时时时激激激激发发发发态态态态原原原原子子子子的的的的寿寿寿寿命命命命有有有有关关关关，是是是是客客客客观存在。一般状况下约相当于观存在。一般状况下约相当于观存在。一般状况下
14、约相当于观存在。一般状况下约相当于10-4,10-4,通常可以忽视。通常可以忽视。通常可以忽视。通常可以忽视。厦门大学精品课程 仪器分析(含实验)设计与编写教师：林竹光设计与编写教师：林竹光 Telephone：2184660(O)Email：6.6.场致变宽场致变宽场致变宽场致变宽斯斯塔塔克克变变宽宽(Stark Broadening):由由于于外外部部的的电电场场或或等等离离子子体体 中中离子、电子所形成的电场引起。离子、电子所形成的电场引起。在在10003000K、0.101MPa状状态态，多多普普勤勤宽宽度度 D和和压压力力变变宽宽(碰撞变宽碰撞变宽)是谱线变宽的主要因素。是谱线变宽的
15、主要因素。齐齐曼曼变变宽宽(Zeeman Broadening):由由于于外外部部的的磁磁场场影影响响，导导致致谱谱线线的的分分裂裂，在在单单色色器器辨辨别别率率无无法法辨辨别时，也产生谱线变宽。别时，也产生谱线变宽。5.5.自吸变宽自吸变宽自吸变宽自吸变宽当基态、气态原子密度较大时产生。当基态、气态原子密度较大时产生。厦门大学精品课程 仪器分析(含实验)设计与编写教师：林竹光设计与编写教师：林竹光 Telephone：2184660(O)Email：一一一一.积分吸取积分吸取积分吸取积分吸取 f f-振子强度振子强度振子强度振子强度e-e-为电子电荷为电子电荷为电子电荷为电子电荷N-N-单位
16、积内的自由原子数单位积内的自由原子数单位积内的自由原子数单位积内的自由原子数m-m-电子的质量电子的质量电子的质量电子的质量10.3 10.3 原子吸取光谱的测量原子吸取光谱的测量原子吸取光谱的测量原子吸取光谱的测量积积积积 分分分分 公公公公 式式式式 0 0K Kv vK K0 0K K0 0/2/21.1.平面衍射光栅辨别率平面衍射光栅辨别率平面衍射光栅辨别率平面衍射光栅辨别率R R式中：式中：式中：式中：是相邻两谱线的平均波长；是相邻两谱线的平均波长；是相邻两谱线的平均波长；是相邻两谱线的平均波长；是相邻两谱线的波长差；是相邻两谱线的波长差；是相邻两谱线的波长差；是相邻两谱线的波长差；
17、k k 是光谱的级次；是光谱的级次；是光谱的级次；是光谱的级次；N N 是光栅的刻线数。是光栅的刻线数。是光栅的刻线数。是光栅的刻线数。二二二二.积分吸取的限制积分吸取的限制积分吸取的限制积分吸取的限制 在在在在50005000的波长，要积分半宽度为的波长，要积分半宽度为的波长，要积分半宽度为的波长，要积分半宽度为0.010.01的谱线，至少要取的谱线，至少要取的谱线，至少要取的谱线，至少要取1010点，每点点，每点点，每点点，每点为为为为0.0010.001。依据辨别率公式，可以计算光栅所需的辨别率。依据辨别率公式，可以计算光栅所需的辨别率。依据辨别率公式，可以计算光栅所需的辨别率。依据辨别
18、率公式，可以计算光栅所需的辨别率R R 和光栅常数和光栅常数和光栅常数和光栅常数d d。目前，目前，目前，目前，光栅常数光栅常数光栅常数光栅常数d d d d 无法达到此要求。无法达到此要求。无法达到此要求。无法达到此要求。厦门大学精品课程 仪器分析(含实验)设计与编写教师：林竹光设计与编写教师：林竹光 Telephone：2184660(O)Email：2.2.单色器的光谱通带单色器的光谱通带单色器的光谱通带单色器的光谱通带光谱通带光谱通带光谱通带光谱通带WW ：WW=D D S S 当光谱通带：当光谱通带：当光谱通带：当光谱通带：WW=0.001=0.001 ，S S=0.007=0.00
19、7（mmmm）式中：式中：式中：式中：S S-缝宽度（缝宽度（缝宽度（缝宽度（mmmm）D D-倒线色散率（倒线色散率（倒线色散率（倒线色散率（nm/mmnm/mm）倒线色散率：倒线色散率：倒线色散率：倒线色散率：D D=S S/WW=0.001=0.001 10 10-6-6nm /0.007(mm)nm /0.007(mm)=1.4 =1.4 10 10-7-7(nm/mm(nm/mm）目前，目前，目前，目前，倒线色散率倒线色散率倒线色散率倒线色散率D D也无法达到此要求。也无法达到此要求。也无法达到此要求。也无法达到此要求。3.3.检测器的灵敏度检测器的灵敏度检测器的灵敏度检测器的灵敏度
20、即使即使即使即使光栅常数光栅常数光栅常数光栅常数d d d d 、光谱通带光谱通带光谱通带光谱通带WW、倒线色散率倒线色散率倒线色散率倒线色散率D D都达到此要求，还要都达到此要求，还要都达到此要求，还要都达到此要求，还要考虑到检测器的灵敏度考虑到检测器的灵敏度考虑到检测器的灵敏度考虑到检测器的灵敏度;在以上条件下检测器的灵敏度也无法达到要求。在以上条件下检测器的灵敏度也无法达到要求。在以上条件下检测器的灵敏度也无法达到要求。在以上条件下检测器的灵敏度也无法达到要求。综合以上探讨综合以上探讨综合以上探讨综合以上探讨:假如我们测量假如我们测量假如我们测量假如我们测量Kvd,Kvd,就可求出原子浓
21、度就可求出原子浓度就可求出原子浓度就可求出原子浓度N N，但是谱线宽度为，但是谱线宽度为，但是谱线宽度为，但是谱线宽度为10-210-2左右。须要用高辨别率的分光仪器，高灵敏度的检测器这是目前难以达到左右。须要用高辨别率的分光仪器，高灵敏度的检测器这是目前难以达到左右。须要用高辨别率的分光仪器，高灵敏度的检测器这是目前难以达到左右。须要用高辨别率的分光仪器，高灵敏度的检测器这是目前难以达到的。这就是早在的。这就是早在的。这就是早在的。这就是早在100100多年前就已发觉原子吸取的现象，但始终难以运用于多年前就已发觉原子吸取的现象，但始终难以运用于多年前就已发觉原子吸取的现象，但始终难以运用于多
22、年前就已发觉原子吸取的现象，但始终难以运用于分析科学的缘由。分析科学的缘由。分析科学的缘由。分析科学的缘由。厦门大学精品课程 仪器分析(含实验)设计与编写教师：林竹光设计与编写教师：林竹光 Telephone：2184660(O)Email：三三三三.峰值吸取峰值吸取峰值吸取峰值吸取积分吸取与火焰中基态积分吸取与火焰中基态积分吸取与火焰中基态积分吸取与火焰中基态原子数的关系为：原子数的关系为：原子数的关系为：原子数的关系为：当仅考虑原子的热运动时，当仅考虑原子的热运动时，当仅考虑原子的热运动时，当仅考虑原子的热运动时，吸取系数的关系为：吸取系数的关系为：吸取系数的关系为：吸取系数的关系为：把式
23、（把式（把式（把式（2 2）积分后，得到：）积分后，得到：）积分后，得到：）积分后，得到：1.1.积分吸取与峰值吸取的关系：积分吸取与峰值吸取的关系：积分吸取与峰值吸取的关系：积分吸取与峰值吸取的关系：1955 1955年澳大利亚学者沃尔森年澳大利亚学者沃尔森年澳大利亚学者沃尔森年澳大利亚学者沃尔森(Walsh)(Walsh)提出，在温度不太高的稳定火焰条件下，峰值吸取系数与火焰提出，在温度不太高的稳定火焰条件下，峰值吸取系数与火焰提出，在温度不太高的稳定火焰条件下，峰值吸取系数与火焰提出，在温度不太高的稳定火焰条件下，峰值吸取系数与火焰中被测元素的原子浓度也正比。中被测元素的原子浓度也正比。
24、中被测元素的原子浓度也正比。中被测元素的原子浓度也正比。合并式（合并式（合并式（合并式（1 1）与（）与（）与（）与（3 3）整理后，得到：整理后，得到：整理后，得到：整理后，得到：整理后，得到：整理后，得到：整理后，得到：整理后，得到：由式（由式（由式（由式（4 4）可以得出峰值吸取系数）可以得出峰值吸取系数）可以得出峰值吸取系数）可以得出峰值吸取系数K0K0与自由原子数与自由原子数与自由原子数与自由原子数N N成正比成正比成正比成正比.厦门大学精品课程 仪器分析(含实验)设计与编写教师：林竹光设计与编写教师：林竹光 Telephone：2184660(O)Email：2.2.峰值吸取与浓度
25、关系成立的条件峰值吸取与浓度关系成立的条件峰值吸取与浓度关系成立的条件峰值吸取与浓度关系成立的条件发发发发射射射射h h E E0 0E E1 1吸吸吸吸收收收收h h 能级变宽小能级变宽小能级变宽小能级变宽小能级变宽较大能级变宽较大能级变宽较大能级变宽较大E E0 0E E1 1 0-0-吸收吸收吸收吸收K Kv vK K0 0K K0 0/2/2吸收吸收吸收吸收发射发射发射发射 0-0-发射发射发射发射K Kv vK K0 0K K0 0/2/2AASAAS的定量依据：的定量依据：的定量依据：的定量依据：峰值吸取代替积分吸取峰值吸取代替积分吸取峰值吸取代替积分吸取峰值吸取代替积分吸取须要特
26、殊的锐线光源须要特殊的锐线光源须要特殊的锐线光源须要特殊的锐线光源所谓的锐线光源：所谓的锐线光源：所谓的锐线光源：所谓的锐线光源：放放放放射射射射 吸吸吸吸取取取取 0-0-0-0-放放放放射射射射=0-0-0-0-吸吸吸吸取取取取0.010.10.010.10.0050.0050.02 0.02 厦门大学精品课程 仪器分析(含实验)设计与编写教师：林竹光设计与编写教师：林竹光 Telephone：2184660(O)Email： I It t=I I0 0exp(-exp(-K K L L)四四四四.光吸取定律光吸取定律光吸取定律光吸取定律光吸取定律光吸取定律光吸取定律光吸取定律-定量分析的
27、依据定量分析的依据定量分析的依据定量分析的依据:A A=-log=-logT T=-log=-log I It t/I I0 0 =-log exp(-=-log exp(-K K L L)=0.43)=0.43K K L L简化为：简化为：简化为：简化为：A A=k N Lk N L当用锐线光源时当用锐线光源时当用锐线光源时当用锐线光源时将将将将K K0 0 代替代替代替代替 K K ,用吸光度表示用吸光度表示用吸光度表示用吸光度表示:因为：因为：因为：因为：N NC C所以：所以：所以：所以：A A=KCKC定定定定量量量量分分分分析析析析的的的的依依依依据据据据I I0 0I It tL
28、 L式中：式中：式中：式中：It-It-透光率透光率透光率透光率 I0-I0-入射光入射光入射光入射光 K-K-吸取系数吸取系数吸取系数吸取系数 L-L-蒸气厚度蒸气厚度蒸气厚度蒸气厚度厦门大学精品课程 仪器分析(含实验)设计与编写教师：林竹光设计与编写教师：林竹光 Telephone：2184660(O)Email：一一一一.组成框图与工作原理组成框图与工作原理组成框图与工作原理组成框图与工作原理10.4 10.4 原子吸取分光光度计原子吸取分光光度计原子吸取分光光度计原子吸取分光光度计1.1.组成框图组成框图组成框图组成框图空空空空心心心心阴阴阴阴极极极极灯灯灯灯原原原原子子子子化化化化器
29、器器器单单单单色色色色器器器器检检检检测测测测器器器器处处处处理理理理与与与与控控控控制制制制数据处理和仪器控制数据处理和仪器控制数据处理和仪器控制数据处理和仪器控制火焰原子化器火焰原子化器火焰原子化器火焰原子化器单色器单色器单色器单色器光电倍增管光电倍增管光电倍增管光电倍增管雾化器和雾化室雾化器和雾化室雾化器和雾化室雾化器和雾化室空心阴极灯空心阴极灯空心阴极灯空心阴极灯厦门大学精品课程 仪器分析(含实验)设计与编写教师：林竹光设计与编写教师：林竹光 Telephone：2184660(O)Email：2.2.组成类型组成类型组成类型组成类型单道单光束单道单光束单道单光束单道单光束单道双光束单
30、道双光束单道双光束单道双光束3.3.光源的调制：机械调制：切光器；电学调制：占空比光源的调制：机械调制：切光器；电学调制：占空比光源的调制：机械调制：切光器；电学调制：占空比光源的调制：机械调制：切光器；电学调制：占空比厦门大学精品课程 仪器分析(含实验)设计与编写教师：林竹光设计与编写教师：林竹光 Telephone：2184660(O)Email：1 1构造构造构造构造 二二二二.光源（空心阴极灯）光源（空心阴极灯）光源（空心阴极灯）光源（空心阴极灯）空空空空心心心心阴阴阴阴极极极极:钨钨钨钨棒棒棒棒作作作作成成成成圆圆圆圆筒筒筒筒形形形形筒筒筒筒内内内内熔熔熔熔入被测元素入被测元素入被测
31、元素入被测元素阳阳阳阳 极极极极:钨棒装有钛、锆钨棒装有钛、锆钨棒装有钛、锆钨棒装有钛、锆,钽金属钽金属钽金属钽金属作成的阳极作成的阳极作成的阳极作成的阳极管内充气：管内充气：管内充气：管内充气：氩或氖氩或氖氩或氖氩或氖 133.3266.6Pa133.3266.6Pa工作电压：工作电压：工作电压：工作电压：150300150300伏伏伏伏启启启启动动动动电电电电压压压压：300500300500伏伏伏伏 要要要要求求求求稳稳稳稳流流流流电电电电源供电。源供电。源供电。源供电。2.2.锐线光产生原理锐线光产生原理锐线光产生原理锐线光产生原理在在在在高高高高压压压压电电电电场场场场下下下下,阴阴
32、阴阴极极极极电电电电子子子子向向向向阳阳阳阳极极极极高高高高速速速速飞飞飞飞溅溅溅溅放放放放电电电电,并并并并与与与与载载载载气气气气原原原原子子子子碰碰碰碰撞撞撞撞,使之电离放出二次电子使之电离放出二次电子使之电离放出二次电子使之电离放出二次电子,而使场内正离子和电子增加以维持电流。而使场内正离子和电子增加以维持电流。而使场内正离子和电子增加以维持电流。而使场内正离子和电子增加以维持电流。载载载载气气气气阳阳阳阳离离离离子子子子在在在在电电电电场场场场中中中中大大大大大大大大加加加加速速速速,轰轰轰轰击击击击阴阴阴阴极极极极表表表表面面面面时时时时可可可可将将将将被被被被测测测测元元元元素素
33、素素的的的的原子从晶格中轰击出来原子从晶格中轰击出来原子从晶格中轰击出来原子从晶格中轰击出来,即溅射。即溅射。即溅射。即溅射。溅溅溅溅射射射射出出出出的的的的原原原原子子子子大大大大量量量量聚聚聚聚集集集集在在在在空空空空心心心心阴阴阴阴极极极极内内内内,经经经经与与与与其其其其它它它它粒粒粒粒子子子子碰碰碰碰撞撞撞撞而而而而被被被被激激激激发发发发,放射出相应元素的特征谱线放射出相应元素的特征谱线放射出相应元素的特征谱线放射出相应元素的特征谱线-共振谱线。共振谱线。共振谱线。共振谱线。即放射线半宽度远小于吸取即放射线半宽度远小于吸取即放射线半宽度远小于吸取即放射线半宽度远小于吸取线半宽度光源
34、线半宽度光源线半宽度光源线半宽度光源.Hollow Cathode Lamp-HCLHollow Cathode Lamp-HCL厦门大学精品课程 仪器分析(含实验)设计与编写教师：林竹光设计与编写教师：林竹光 Telephone：2184660(O)Email：3.3.对光源的要求对光源的要求对光源的要求对光源的要求辐辐辐辐射射射射强强强强度度度度大大大大，稳稳稳稳定定定定性性性性高高高高，锐锐锐锐线线线线性性性性强强强强，背背背背景景景景小小小小等等等等。要要要要用用用用被被被被测测测测元元元元素素素素做做做做阴阴阴阴极材料极材料极材料极材料 所以有些物质无法实现。所以有些物质无法实现。所
35、以有些物质无法实现。所以有些物质无法实现。厦门大学精品课程 仪器分析(含实验)设计与编写教师：林竹光设计与编写教师：林竹光 Telephone：2184660(O)Email：三三三三.原子化器原子化器原子化器原子化器火焰原子化火焰原子化火焰原子化火焰原子化石墨炉石墨炉石墨炉石墨炉(电热电热电热电热)原子化原子化原子化原子化ICPICP原子化原子化原子化原子化氢化物原子化氢化物原子化氢化物原子化氢化物原子化冷原子化冷原子化冷原子化冷原子化1.1.原子化器的作用原子化器的作用原子化器的作用原子化器的作用 2.2.原子化器的类型原子化器的类型原子化器的类型原子化器的类型 气态、基态原子蒸气越多，测
36、定的灵敏度、精确度越高。气态、基态原子蒸气越多，测定的灵敏度、精确度越高。气态、基态原子蒸气越多，测定的灵敏度、精确度越高。气态、基态原子蒸气越多，测定的灵敏度、精确度越高。下列的副反应越少，测定的灵敏度、精确度越高。下列的副反应越少，测定的灵敏度、精确度越高。下列的副反应越少，测定的灵敏度、精确度越高。下列的副反应越少，测定的灵敏度、精确度越高。厦门大学精品课程 仪器分析(含实验)设计与编写教师：林竹光设计与编写教师：林竹光 Telephone：2184660(O)Email：火焰火焰燃烧器燃烧器混合室混合室混合室混合室撞击球撞击球撞击球撞击球毛细管毛细管毛细管毛细管助燃助燃助燃助燃气入气入
37、气入气入口口口口燃气入口燃气入口燃气入口燃气入口排液口排液口排液口排液口1 1）火焰原子化器）火焰原子化器）火焰原子化器）火焰原子化器火火火火焰焰焰焰原原原原子子子子化化化化器器器器图图图图雾化器雾化器雾化器雾化器混合室混合室混合室混合室自动进样器自动进样器自动进样器自动进样器燃烧器燃烧器燃烧器燃烧器A.A.构造：四部分组成：雾化器，预混合室，燃烧器，火焰。构造：四部分组成：雾化器，预混合室，燃烧器，火焰。构造：四部分组成：雾化器，预混合室，燃烧器，火焰。构造：四部分组成：雾化器，预混合室，燃烧器，火焰。雾雾雾雾 化化化化 器：器：器：器：由不锈钢或聚四氟乙烯由不锈钢或聚四氟乙烯由不锈钢或聚四
38、氟乙烯由不锈钢或聚四氟乙烯做成。做成。做成。做成。预预预预混混混混合合合合室室室室：由由由由不不不不锈锈锈锈钢钢钢钢、聚聚聚聚四四四四氟氟氟氟乙乙乙乙烯烯烯烯等材料做成。等材料做成。等材料做成。等材料做成。燃燃燃燃 烧烧烧烧 器：器：器：器：单缝、双缝和三缝。单缝、双缝和三缝。单缝、双缝和三缝。单缝、双缝和三缝。5 5、10cm10cm。火火火火 焰：焰：焰：焰：雾化器雾化器雾化器雾化器混合室混合室混合室混合室燃烧器燃烧器燃烧器燃烧器火焰火焰火焰火焰火焰火焰火焰火焰厦门大学精品课程 仪器分析(含实验)设计与编写教师：林竹光设计与编写教师：林竹光 Telephone：2184660(O)Emai
39、l：a)a)燃烧速度：燃烧速度：燃烧速度：燃烧速度：是指火焰由着火点向可燃混凝气其它点传播的速度。是指火焰由着火点向可燃混凝气其它点传播的速度。是指火焰由着火点向可燃混凝气其它点传播的速度。是指火焰由着火点向可燃混凝气其它点传播的速度。B.B.化学火焰的基本特性化学火焰的基本特性化学火焰的基本特性化学火焰的基本特性b)b)火焰温度与发火温度火焰温度与发火温度火焰温度与发火温度火焰温度与发火温度火焰类型火焰类型火焰类型火焰类型发火温度发火温度发火温度发火温度 0 0C C燃烧速度燃烧速度燃烧速度燃烧速度cmcm s s-1-1火焰温度火焰温度火焰温度火焰温度0 0C C空气空气空气空气-乙乙乙乙
40、炔炔炔炔35035016016023002300空气空气空气空气-氢氢氢氢气气气气53053032032020502050笑气笑气笑气笑气-乙乙乙乙炔炔炔炔40040018018029552955燃气供气速度过大，导致燃气供气速度过大，导致燃气供气速度过大，导致燃气供气速度过大，导致吹灭吹灭吹灭吹灭燃气供气速度不足将会引起燃气供气速度不足将会引起燃气供气速度不足将会引起燃气供气速度不足将会引起回火回火回火回火点点点点火火火火时时时时：先先先先通通通通助助助助燃燃燃燃气气气气，后后后后通通通通燃气，马上点火燃气，马上点火燃气，马上点火燃气，马上点火.熄熄熄熄灭灭灭灭时时时时：先先先先断断断断燃燃
41、燃燃气气气气，待待待待火火火火焰焰焰焰熄熄熄熄灭灭灭灭后后后后，再再再再断断断断助助助助燃燃燃燃气气气气.三三三三种种种种不不不不同同同同类类类类型型型型火火火火焰焰焰焰的的的的吸吸吸吸取取取取率率率率空气空气-乙炔乙炔空气空气-氢气氢气氧气氧气-氢气氢气c)c)火焰的吸取率火焰的吸取率火焰的吸取率火焰的吸取率e.g.196.0 nm e.g.196.0 nm 测定测定测定测定SeSe 193.7 nm 193.7 nm 测定测定测定测定As As 宜接受氩气宜接受氩气宜接受氩气宜接受氩气-氢气火焰氢气火焰氢气火焰氢气火焰波长小于波长小于波长小于波长小于190.0nm190.0nm属于真紫外区
42、，一般的仪器无法测定属于真紫外区，一般的仪器无法测定属于真紫外区，一般的仪器无法测定属于真紫外区，一般的仪器无法测定厦门大学精品课程 仪器分析(含实验)设计与编写教师：林竹光设计与编写教师：林竹光 Telephone：2184660(O)Email：a)a)中性火焰：这类火焰，温度高、稳定、干扰小、背景低，适合中性火焰：这类火焰，温度高、稳定、干扰小、背景低，适合中性火焰：这类火焰，温度高、稳定、干扰小、背景低，适合中性火焰：这类火焰，温度高、稳定、干扰小、背景低，适合于很多元素的测定。于很多元素的测定。于很多元素的测定。于很多元素的测定。b)b)富燃火焰：还原性火焰，燃烧不完全，温度略低于中
43、性火焰；富燃火焰：还原性火焰，燃烧不完全，温度略低于中性火焰；富燃火焰：还原性火焰，燃烧不完全，温度略低于中性火焰；富燃火焰：还原性火焰，燃烧不完全，温度略低于中性火焰；具有还原性；适合于易形成难解离氧化物的元素测具有还原性；适合于易形成难解离氧化物的元素测具有还原性；适合于易形成难解离氧化物的元素测具有还原性；适合于易形成难解离氧化物的元素测定；干扰较多；背景高。如锡等。定；干扰较多；背景高。如锡等。定；干扰较多；背景高。如锡等。定；干扰较多；背景高。如锡等。c)c)贫燃火焰：氧化性火焰；它的温度较低，有较强的氧化性，有贫燃火焰：氧化性火焰；它的温度较低，有较强的氧化性，有贫燃火焰：氧化性火
44、焰；它的温度较低，有较强的氧化性，有贫燃火焰：氧化性火焰；它的温度较低，有较强的氧化性，有利于测定易解离，易电离元素，如碱、碱土金属。利于测定易解离，易电离元素，如碱、碱土金属。利于测定易解离，易电离元素，如碱、碱土金属。利于测定易解离，易电离元素，如碱、碱土金属。C.C.化学火焰的氧化与还原特性化学火焰的氧化与还原特性化学火焰的氧化与还原特性化学火焰的氧化与还原特性依据火焰燃气与助燃气的比例不同，火焰可以分为三类。依据火焰燃气与助燃气的比例不同，火焰可以分为三类。依据火焰燃气与助燃气的比例不同，火焰可以分为三类。依据火焰燃气与助燃气的比例不同，火焰可以分为三类。优点：优点：优点：优点：空气空
45、气空气空气-乙炔火焰乙炔火焰乙炔火焰乙炔火焰(2300(23000 0C):C):3030多种金属元素的测定多种金属元素的测定多种金属元素的测定多种金属元素的测定,10,10-4-4%10%10%含量。含量。含量。含量。笑气笑气笑气笑气-乙炔火焰乙炔火焰乙炔火焰乙炔火焰(2955(29550 0C):C):7070多种金属元素的测定多种金属元素的测定多种金属元素的测定多种金属元素的测定,10,10-4-4%10%10%含量。含量。含量。含量。D.D.火焰原子化器特点火焰原子化器特点火焰原子化器特点火焰原子化器特点厦门大学精品课程 仪器分析(含实验)设计与编写教师：林竹光设计与编写教师：林竹光
46、Telephone：2184660(O)Email：雾化器和雾化室雾化器和雾化室雾化器和雾化室雾化器和雾化室火焰原子化器火焰原子化器火焰原子化器火焰原子化器2 2）石墨炉原子化器（非火焰、电热原子化器）石墨炉原子化器（非火焰、电热原子化器）石墨炉原子化器（非火焰、电热原子化器）石墨炉原子化器（非火焰、电热原子化器）A A 工作原理工作原理工作原理工作原理数据处理和仪器控制数据处理和仪器控制数据处理和仪器控制数据处理和仪器控制单色器单色器单色器单色器光电倍增管光电倍增管光电倍增管光电倍增管空心阴极灯空心阴极灯空心阴极灯空心阴极灯石墨炉原子化器石墨炉原子化器石墨炉原子化器石墨炉原子化器缺点：同轴气
47、动雾化器的雾化效率低。缺点：同轴气动雾化器的雾化效率低。缺点：同轴气动雾化器的雾化效率低。缺点：同轴气动雾化器的雾化效率低。510%510%火焰的原子化效率低、还伴随着困难的火焰反应火焰的原子化效率低、还伴随着困难的火焰反应火焰的原子化效率低、还伴随着困难的火焰反应火焰的原子化效率低、还伴随着困难的火焰反应 原子蒸气在光程中的滞留时间短原子蒸气在光程中的滞留时间短原子蒸气在光程中的滞留时间短原子蒸气在光程中的滞留时间短 10-4s 10-4s 大量气体的稀释作用，限制了检测限的降低大量气体的稀释作用，限制了检测限的降低大量气体的稀释作用，限制了检测限的降低大量气体的稀释作用，限制了检测限的降低
48、 只能测定液体样品只能测定液体样品只能测定液体样品只能测定液体样品厦门大学精品课程 仪器分析(含实验)设计与编写教师：林竹光设计与编写教师：林竹光 Telephone：2184660(O)Email：+-石墨管石墨管石墨管石墨管正电极正电极正电极正电极负电极负电极负电极负电极外爱护气套外爱护气套外爱护气套外爱护气套石英窗石英窗石英窗石英窗外爱护外爱护外爱护外爱护气入口气入口气入口气入口冷却水套冷却水套冷却水套冷却水套冷却水入口冷却水入口冷却水入口冷却水入口冷却水出口冷却水出口冷却水出口冷却水出口进样进样进样进样内爱护内爱护内爱护内爱护气入口气入口气入口气入口外爱护气出口外爱护气出口外爱护气出口
49、外爱护气出口内爱护气出口内爱护气出口内爱护气出口内爱护气出口样品烟气出口样品烟气出口样品烟气出口样品烟气出口入射光入射光入射光入射光 I I0 0透射光透射光透射光透射光 I It tB.B.构造构造构造构造a)a)电源：电源：电源：电源：1224V 0500 A 1224V 0500 A 直流电直流电直流电直流电 b)b)炉体炉体炉体炉体:冷却水、套；内、外惰性气体冷却水、套；内、外惰性气体冷却水、套；内、外惰性气体冷却水、套；内、外惰性气体Ar Ar c)c)石墨管石墨管石墨管石墨管:光谱纯石墨光谱纯石墨光谱纯石墨光谱纯石墨 长长长长28mm28mm、内径、内径、内径、内径8mm 8mm
50、厦门大学精品课程 仪器分析(含实验)设计与编写教师：林竹光设计与编写教师：林竹光 Telephone：2184660(O)Email：温温温温度度度度或或或或电电电电流流流流时间时间时间时间C.C.石墨炉原子化器的工作程序石墨炉原子化器的工作程序石墨炉原子化器的工作程序石墨炉原子化器的工作程序a)a)进样程序进样程序进样程序进样程序 01000100 l lb)b)干燥程序干燥程序干燥程序干燥程序 溶剂的沸点溶剂的沸点溶剂的沸点溶剂的沸点 1.5s/1.5s/l l 2060s2060s室室室室温温温温干燥干燥干燥干燥升温升温升温升温斜率斜率斜率斜率干燥保干燥保干燥保干燥保持温度持温度持温度持