了解一下光譜分析儀的分析原理以及過(guò)程吧
2022-03-23
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光譜分析儀的分析原理是將光源輻射出的待測(cè)元素的特征光譜通過(guò)樣品的蒸汽中待測(cè)元素的基態(tài)原子所吸收,由發(fā)射光譜被減弱的程度,進(jìn)而求得樣品中待測(cè)元素的含量。
它符合郎珀-比爾定律 A= -lg I/I o= -LgT = KCL 式中I為透射光強(qiáng)度,I0為發(fā)射光強(qiáng)度,T為透射比,L為光通過(guò)原子化器光程由于L是不變值所以A=KC。
物理原理任何元素的原子都是由原子核和繞核運(yùn)動(dòng)的電子組成的,原子核外電子按其能量的高低分層分布而形成不同的能級(jí),因此,一個(gè)原子核可以具有多種能級(jí)狀態(tài)。能量低的能級(jí)狀態(tài)稱為基態(tài)能級(jí)(E0=0),其余能級(jí)稱為激發(fā)態(tài)能級(jí),而能低的激發(fā)態(tài)則稱為第一激發(fā)態(tài)。
正常情況下,原子處于基態(tài),核外電子在各自能量低的軌道上運(yùn)動(dòng)。如果將一定外界能量如光能提供給該基態(tài)原子,當(dāng)外界光能量E恰好等于該基態(tài)原子中基態(tài)和某一較高能級(jí)之間的能級(jí)差E時(shí),該原子將吸收這一特征波長(zhǎng)的光,外層電子由基態(tài)躍遷到相應(yīng)的激發(fā)態(tài),而產(chǎn)生原子吸收光譜。
電子躍遷到較高能級(jí)以后處于激發(fā)態(tài),但激發(fā)態(tài)電子是不穩(wěn)定的,大約經(jīng)過(guò)10^-8秒以后,激發(fā)態(tài)電子將返回基態(tài)或其它較低能級(jí),并將電子躍遷時(shí)所吸收的能量以光的形式釋放出去,這個(gè)過(guò)程稱原子發(fā)射光譜??梢?jiàn)原子吸收光譜過(guò)程吸收輻射能量,而原子發(fā)射光譜過(guò)程則釋放輻射能量。
發(fā)射光譜分析的過(guò)程
1.把試樣在能量的作用下蒸發(fā)、原子化(轉(zhuǎn)變成氣態(tài)原子),并使氣態(tài)原子的外層電子激發(fā)至高能態(tài)。當(dāng)從較高的能級(jí)躍遷到較低的能級(jí)時(shí),原子將釋放出多余的能量而發(fā)射出特征譜線。這一過(guò)程稱為蒸發(fā)、原子化和激發(fā),需借助于激發(fā)光源來(lái)實(shí)現(xiàn)。
2.把原子所產(chǎn)生的輻射進(jìn)行色散分光,按波長(zhǎng)順序記錄在感光板上,就可呈現(xiàn)出有規(guī)則的光譜線條,即光譜圖。系借助于攝譜儀器的分光和檢測(cè)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。
3.根據(jù)所得光譜圖進(jìn)行定性鑒定或定量分析。由于不同元素的原子結(jié)構(gòu)不同,當(dāng)被激發(fā)后發(fā)射光譜線的波長(zhǎng)不盡相同,即每種元素都有其特征的波長(zhǎng),故根據(jù)這些元素的特征光譜就可以準(zhǔn)確無(wú)誤的鑒別元素的存在(定性分析),而這些光譜線的強(qiáng)度與試樣中該元素的含量有關(guān),因此還可利用這些譜線的強(qiáng)度來(lái)測(cè)定元素的含量(定量分析)。