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光譜儀的譜線激發

作者:光譜儀2017-04-18 21:30:12

1、光譜線的産生

光譜線是原子中的電子從某一高能級向某一低能級躍遷時釋放出的輻射能所産生的。所謂光譜線的激發實際爲原子的激發。原子中的電子從低能級向高能級過渡是光譜線産生的關鍵。顯然要使原子激發,必須從外部把足夠的能量交付給被激發的原子,這種能量交付的過程稱爲激發,而激發光譜的裝置成爲光源。由于原子軌道的不連續性,因而原子躍遷時的能級也是不連續的,因此得到的光譜爲不連續的線狀光譜。

2、特征譜線

由于每一原子中的電子能級很多,原子激發後將有各種躍遷情況出現。電子在激發後跳回基態的途中可以直接回到基態,也可以經幾次在中間軌道停留,再回到基態。停留一次,輻**一次能量,即産生一條光譜線。因爲原子外層電子在每一運動軌道上都具有一固定能量,所以電子在每兩個相鄰軌道之間躍遷時,釋放出的能量也是定值,即光譜線的波長也是定值(輻射頻率是定值)。據量子論,釋放出的能量ΔE與輻**的光波長λ有如下關系:

                 ΔE=Eh-El=ch/λ
式中:ΔE 释放出的能量,
Eh 高能態的能量,
El 低能態的能量, 
c 光速(3X1010厘米/秒)
h 勃朗克常数
λ 辐射光的波长 
一個元素可能産生的發射光譜線是相當多而相當複雜的,但是由于每一個元素的原子都有其特定的原子結構,即特定的能級等次,所以各元素的原子只能輻**它的特有波長的光,即所謂各元素的特征譜線。而光譜儀則是根據情況,某一元素選擇某一條或某幾條光譜線來作定性和定量分析所用。

羅馬金公式

據實驗得知,某元素光譜線強度與濃度之間存在一定函數關系:I=acb

a.與激發溫度和試樣蒸汽擴散速度等因素有關的參數

b.自吸系數

在一定條件下,a和b均爲常數。將上式取對數,則得:

lgI=blgc+ lga

上式为光谱定量分析的基本公式,称羅馬金公式。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、光電直讀光譜分析譜線的選擇

光電光譜分析選用的分析線,必需符合下列要求。

直讀光譜分析時,一般都采用內標法。因內標法進行分析時常采用多條分析線和一條內標線組成,常用試料中的基體元素爲內標元素。組成的線對要求均稱,就是當激發光源有波動時,兩條線對的譜線強度雖有變化,但強度比或相對強度能保持不變。

如R表示强度比即 R=I1/I0

I1爲分析線的強度,I0爲內標線強度,表明I1和I0同時變,而R則不受影響。R與含量C之間有線性關系。

在光電直讀光譜分析時,有很多分析通道,要安裝許多內標通道有困難,因此采用一個內標線。但有人認爲再要提高光電光譜分析的准確度還得采用不同的內標線,這還有待于光電轉換元件的小型化來解決。

光電法時,有時還用內標線來控制曝光量,稱爲自動曝光,也就是樣品在曝光時,分析線和內標分別向各自積分電容充電,當內標線的積分電容器充電達到某一預定的電壓時,自動截止曝光。此時分析線的積分電容器充電達到的電壓即代表分析線的強度I,並且亦即代表分析線的強度比R(因爲R=I1/I0,而此時I0保持常數)這個強度I或強度比R就由測光讀數所表示。現在一般采用計時曝光法較爲普遍。

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