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光谱仪的谱线激发

作者:光谱仪2017-04-18 21:30:12

1、光谱线的产生

光谱线是原子中的电子从某一高能级向某一低能级跃迁时释放出的辐射能所产生的。所谓光谱线的激发实际为原子的激发。原子中的电子从低能级向高能级过渡是光谱线产生的关键。显然要使原子激发,必须从外部把足够的能量交付给被激发的原子,这种能量交付的过程称为激发,而激发光谱的装置成为光源。由于原子轨道的不连续性,因而原子跃迁时的能级也是不连续的,因此得到的光谱为不连续的线状光谱。

2、特征谱线

由于每一原子中的电子能级很多,原子激发后将有各种跃迁情况出现。电子在激发后跳回基态的途中可以直接回到基态,也可以经几次在中间轨道停留,再回到基态。停留一次,辐**一次能量,即产生一条光谱线。因为原子外层电子在每一运动轨道上都具有一固定能量,所以电子在每两个相邻轨道之间跃迁时,释放出的能量也是定值,即光谱线的波长也是定值(辐射频率是定值)。据量子论,释放出的能量ΔE与辐**的光波长λ有如下关系:

                 ΔE=Eh-El=ch/λ
式中:ΔE 释放出的能量,
Eh 高能态的能量,
El 低能态的能量, 
c 光速(3X1010厘米/秒)
h 勃朗克常数
λ 辐射光的波长 
一个元素可能产生的发射光谱线是相当多而相当复杂的,但是由于每一个元素的原子都有其特定的原子结构,即特定的能级等次,所以各元素的原子只能辐**它的特有波长的光,即所谓各元素的特征谱线。而光谱仪则是根据情况,某一元素选择某一条或某几条光谱线来作定性和定量分析所用。

罗马金公式

据实验得知,某元素光谱线强度与浓度之间存在一定函数关系:I=acb

a.与激发温度和试样蒸汽扩散速度等因素有关的参数

b.自吸系数

在一定条件下,a和b均为常数。将上式取对数,则得:

lgI=blgc+ lga

上式为光谱定量分析的基本公式,称罗马金公式。即若以lgI对lgc作曲线,所得曲线在一定范围内成直线,这种定量方法称为绝对强度法。

 

3、光电直读光谱分析谱线的选择

光电光谱分析选用的分析线,必需符合下列要求。

直读光谱分析时,一般都采用内标法。因内标法进行分析时常采用多条分析线和一条内标线组成,常用试料中的基体元素为内标元素。组成的线对要求均称,就是当激发光源有波动时,两条线对的谱线强度虽有变化,但强度比或相对强度能保持不变。

如R表示强度比即 R=I1/I0

I1为分析线的强度,I0为内标线强度,表明I1和I0同时变,而R则不受影响。R与含量C之间有线性关系。

在光电直读光谱分析时,有很多分析通道,要安装许多内标通道有困难,因此采用一个内标线。但有人认为再要提高光电光谱分析的准确度还得采用不同的内标线,这还有待于光电转换元件的小型化来解决。

光电法时,有时还用内标线来控制曝光量,称为自动曝光,也就是样品在曝光时,分析线和内标分别向各自积分电容充电,当内标线的积分电容器充电达到某一预定的电压时,自动截止曝光。此时分析线的积分电容器充电达到的电压即代表分析线的强度I,并且亦即代表分析线的强度比R(因为R=I1/I0,而此时I0保持常数)这个强度I或强度比R就由测光读数所表示。现在一般采用计时曝光法较为普遍。

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