实验一 原子发射光谱定性半定量分析 一、概述 二、仪器装置 三、实验步骤

一、概述 基本原理 原子发射光谱法是根据待测元素发射出的特征光谱而对元素组成进行分析的方法。 当基态原子获得一定能量后，外层电子可由基态跃迁至较高能级，此时原子处于激发状态。激发态的原子是不稳定的，在返回基态过程中，多余能量便以光的形式发射出来。由于各原子内部结构不同，发射出的谱线带有特征性，故称为特征光谱。 测量各元素特征光谱的波长和强度便可对元素进行定性和定量分析。

原子发射光谱法的特点 原子发射光谱法灵敏度高，10-3-10-9g； 选择性好；可同时分析儿十种元素； 线性范围宽，约2个数量级，但若采用电感藕合等离子体光源，则线性范围可扩大至6-7个数量级； 不足之处：是谱线干扰较严重，对一些非金属元素还不能测定。

二、仪器装置 原子发射光谱分析过程： 试样蒸发--激发和发射--复合光分光--谱线记录检测 原子发射光谱法分析示意图

每一种元素因其原子结构不同，受激发后都可以产生自己的特征光谱，每一种元素的特征光谱通常包含有很多谱线，谱线的强度各不相同。一个试样如含有若干种元素，谱线上就有这若干种元素的特征光谱，特征光谱的条数多少与各元素含量高低有关。当某元素含量降低时，其光谱中的弱线相继消失，而不被检出。最后消失的几条谱线叫“灵敏线”定性分析一般只需找出某元素的灵敏线（一般为2~3条）即可确定该元素的存在。

辩认谱片上的谱线是哪种元素的常用方法是铁光谱比较法。 铁光谱比较法：在同一感光板上并列地摄取样品光谱和铁光谱，将所得谱片放在铁谱图上标有各元素灵敏谱线相应的位置。根据试样谱线和元素光谱图上的元素灵敏谱线相重合的情况，就可直接判定有关谱线的波长及所代表的元素。

定性分析使用的标准光谱线图 元素标准光谱线

1. 光谱半定量分析 与目视比色法相似；测量试样中元素的大致浓度范围； 应用：用于钢材、合金等的分类、矿石品位分级等大批量试样的快速测定。 谱线强度比较法：测定一系列不同含量的待测元素标准光谱系列，在完全相同条件下(同时摄谱)，测定试样中待测元素光谱，选择灵敏线，比较标准谱图与试样谱图中灵敏线的黑度，确定含量范围。

谱线呈现法，被测元素的谱线数目随含量增加而增多，含量很低时，仅有1~2条最灵敏线出现，随着试样含量的增高，一些次灵敏线也逐渐出现。因此可在确定的实验条件下用标准样品把元素含量和相应出现的谱线编成谱线呈现表。分析试样时，利用谱线呈现表可以很快地估计出样品中某元素的半定量结果。

三、实验步骤 1、准备电极 纯铁电极用砂轮磨去氧化层，并磨成圆锥形，电极头表面要光滑对称。 石墨电极：上电极圆锥形，下电极有孔（孔深4—6mm） 2、装样品 样品装入电极孔内，注意样品装满压紧。 3、装干板 将干板、暗盒、玻璃刀、切板架一起带到暗室。打开暗盒，开红灯关白灯，取出干板乳剂面向下，放于切板架上，裁成与暗盒相等的尺寸，乳剂面向下放进暗盒里盖好，开白灯。

4、摄谱 1）将暗盒装于摄谱仪上，拉出暗盒挡板。 2）铁电极装电极架上，开对光灯调上、下极位置。 3）调狭缝 5u，遮光板5mm，板移50，光阑推到|258|处的2上，接通220V、110V电源，接下黑色电键“START”，调电流3A，燃弧，开快门同时按停秒，曝光5秒，停止燃弧。 4)换为石墨电极，板移不变，推光阑至|3|电流3A燃弧。曝光20秒，调大电流为10A，光阑推至|4|继续曝光40秒，接下红色电键停止燃弧。 5、换新的石墨电极。其它条件不变。推光阑至|6|和|7|，在低电流和高电流下重复对该样品摄谱。 6、暗室操作 在红灯下从暗盒中取出摄好谱的干板，乳剂面向上放入18~20℃的显影液中，显影2分钟半。定影2分钟。半定影8分钟，取出用水充分冲洗晾干。

7、识谱（铁光谱比较法） 1）谱片置于映谱仪置片台上 按如下要求做好记录 铁 光 谱 3A 5″ 2 50 电 流 曝光（秒） 光 阑 板 移 铁 光 谱 3A 5″ 2 50 样品（一次） 3A 20″ 3 50 样品（一次） 10A 40″ 4 50 铁 光 谱 3A 5″ 5 50 样品（二次） 3A 20″ 6 50 样品（二次） 10A 40″ 7 50 铁 光 谱 3A 5″ 8 50

2）接通映谱仪电源 3）调整物镜使谱片谱线象清晰 4）使用谱线图（共13张），将图中的铁谱线与铁谱片上铁谱线相重合。如果样品中欲测元素的谱线与谱线图中已标明的某元素谱线出现的位置相重合，则该元素可能存在从谱线表中知该元素这一谱线没有另外元素谱线干扰。可确认该元素存在于样品中。否则，应进行下列步骤。 5）继续查找该元素的其它灵敏线和特征谱线组是否出现，一般有两条以上的灵敏线出现才能确认该元素存在。 6）了解该元素灵敏线可能干扰的情况。从谱线表中查出可能干扰的元素。在这些元素中首先排除掉那些在工作的光源条件下不可能被激发的元素和由于样品的特点不可能存在的元素。

7）其余可能干扰的元素，应逐个检查它们的灵敏线，如某元素的灵敏线光谱中没有，则认为不存在这个元素的干扰。如在光谱中有其灵敏线，可能是分析元素谱线上叠加干扰元素的的谱线。在这种情况下，进行下一步骤，以期得出肯定判断。 8）在该线附近再找出一条干扰元素的谱线（与原干扰强度相同或稍强一些）进行比较，如该分析元素灵敏线黑度大于或等于找出的干扰元素谱线的黑度，则可判定分析元素存在。例：样品中含铁量高时。则锆3438·23A被铁3438·31A（强度10）所重叠，可与铁3437·95A（强度15）的黑度比较，如锆3438·23A的黑度大于或等于铁3437·95A时可确定锆的存在，又如钼3170·347A与铁3170·346A重叠时，可用铁3171·663A的黑度比较，确定钼是否存在。