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原子发射光谱法(三)
【来源/作者】周世华 【更新日期】2017-03-25

2、仪器的结构和参数

顺序等离子体光谱仪的测量可控制系统如图4.13所示。控制系统的核心是一台计算机。它的功能是通过伺服放大器控制光栅移动,根据谱线强度及背景强度自动选择光电倍增管电压,根据分析线波长自动选择滤光片和选择接通3个光电倍增管中的一个。为了校正波长漂移而用汞灯所发射的15条谱线校正波长误差也是由控制器完成的。

切尔尼一特尔那平面光栅分光系统的主要参数如下:

焦距:O.75m

相对孔径:f/8

光栅:1200线/mm

线色散率:O.5nm/mm(178~380nm),1.Onm/mm(380~780nm)

扫描波长:O.0009nm(178~380nm),O.0018nm(380~780nm)

仪器的主要功能如下:①绘制扫描光谱图,进行元素的定性分析,选择分析线,选择扣除光谱背景波长;②进行单一元素的定量分析;③进行多元素的定量分析;④用差谱技术研究光谱干扰;⑤进行数据处理,打印分析报告。

七、 实验技术

(一)经典电光源的试样处理

1、固体金属及合金等导电材料的处理

(1)块状金属及合金试样处理:用金刚砂纸将金属表面打磨成均匀光滑表面。表面不应有氧化层,试样应有足够的质量和大小(至少应大于燃斑直径3~5mm)。

(2)棒状金属及合金试样处理:用车床加工成直径8~10mm的棒,顶端成直径2mm的平面。若加工成锥体更佳,这样放电稳定。圆柱形棒状金属也不应有氧化层,以免影响导电。

(3)丝状金属及合金试样处理:细金属丝可卷作一团置于石墨电极孔中,或者重新熔化成金属块,较粗的金属丝可卷成直径为8~10mm的棒状。

(4)碎金属屑试样处理:首先用酸或丙酮洗去表面污物,烘干后磨成粉状,用石墨电极全燃烧法测定,或者将粉末混入石墨粉末后压成片状进行分析。

2、非导体固体试样

非金属氧化物、陶瓷、土壤等试样在4000C烧20~30min后,磨细,加入缓冲剂及内标,置于石墨电极孔中用电弧激发。

3、植物样品的处理

将植物样品置于坩埚内放在马弗炉中灰化,在灰化后的灰分中混入缓冲剂及内标进行分析,或将灰化后的灰分用酸溶解,滴在用液体石蜡涂过的平头电极上讲行分析。

4、生物试样的处理

可用高压罐溶样法处理,然后滴到电极上分析。

5、液体试样的处理

液体试样经稀释或加内标后可用转盘石墨电极分析,也可滴到铜电极或石墨电极上进行分析,或者用石墨粉吸收后置于电极孔中分析。

(二)等离子体光谱法的试样前处理

电感耦合等离子光谱法一般采用溶液样品。各类样品均应转化为溶液进行分析(个别仪器有固体进样器,可分析块状金属试样)。转化成液体样品的方法,常用酸溶解法,只有个别试样才用碱熔融法。等离子体光谱用试样处理的原则是尽量不引入盐类或其他成盐试剂,以免增加溶液中固体物的量,含盐量高会造成进样雾化器的堵塞及雾化斜率的改变,引入较大误差。一般尽量采用硝酸或盐酸等处理样品,尽量不用硫酸或高氯酸等黏度较大的浓酸溶解样品。处理后试液中残余酸不宜过高,一般为5%~10%。样品溶液中酸度和标准溶液的酸度应一致。

(三)经典光源光谱分析用标准试样的制备

块状、棒状固体金属分析用标准试样均应用相应组成和形状的标准试样。一般由相应金属熔炼而成,然后再确定其准确化学成分。

溶液样品分析用标准样品也采用相应组成的液体标样,它可由相应的金属或盐类溶解后按比例合成。由于经典光源稳定性较差,故应加入内标元素。

(四)等离子体光源光谱分析用标准样品的制备

通常用合成法配制标准溶液。应用纯金属或高纯盐配成单一元素的储备液,然后按试样组成要求混合在一起,并调整酸度为一定值。这种方法制备标准溶液时应考虑混合后的阴离子可能对某些阳离子的影响,如氯离子对银离子的影响等。

另一制备等离子体光源光谱分析用标准溶液的方法是用相应组成的固体标准试样溶于酸来制成。这种方法比较简单而且阴离子种类容易控制,但目前尚不能按需要得到想用的固体标准样品。

八、实验

1、发射光谱定性分析

实验目的:

(1)学会用铁光谱比较法定性判断试样中所含未知元素的分析方法。

(2)掌握映谱仪的原理及使用方法。

方法原理:

利用标有各元素特征线和灵敏线的铁光谱图,逐条检视样品光谱中的谱线,以确定试样的定性组成。本实验采用选择2~3条灵敏线或特征线组的方法来判断某一元素的存在。

仪器与试剂:

仪器:中型光谱仪、映谱仪、元素发射光谱图、天津Ⅱ型感光板、光谱纯石墨电极。

试剂:光谱纯铁棒、光谱纯碳粉、光谱纯MgCO。、大理石粉、合金钢棒、自来水样。

2、实验内容与步骤

(1)试样准备。自来水样:用干渣法。在平头电极表面滴一滴1%聚苯乙烯一苯溶液,待苯自然挥发后,滴一滴自来水样溶液,在红外灯下干燥备用。大理石粉样:大理石粉末样品与光谱纯碳粉按1∶5混合装在碳电极孔中备用。合金钢试样:表面用砂纸磨光,露出新鲜表面,然后用乙醇棉球擦除砂尘备用。

(2)安装感光板。在暗室中把感光板放人暗盒内,特别注意乳剂面应朝向光线入射的方向,否则感光板的玻璃将把光谱中的紫外部分吸收掉。把暗盒装到摄谱仪上。

(3)按摄谱计划及摄谱条件拍摄光谱。摄谱仪及参数:Q-24型、狭缝7μm、遮光板5mm、相对孔径15。

(4)将哈特曼光栏调到光路上。

(5)摄谱计划如下表所示。

注意事项:

(1)在暗房操作时,注意感光板不要装反,乳剂面应朝向入射光方向。如果感光板装反,玻璃吸收紫外光,将得不到完整的紫外发射光谱。

(2)摄谱时应按时开启摄谱仪快门。

(3)冲洗感光板时,一定要先显影后定影,此程序倒置将丢失全部摄取的光谱。

(4)接通激发光源时,不要触摸电极架,以免触电。

(5)息弧辐射很强的紫外光,切勿直接观察,以免伤害眼睛。

数据处理:

(1)记录摄谱条件,包括光源、电流、曝光时间、试样种类等。

(2)插上暗盒挡板,按暗室操作方法冲洗感光板。

(3)用比较光谱法识谱,以铁光谱作为标准波长,在映谱仪上,把元素光谱图按顺序逐张地与所摄取的铁光谱重叠,观察试样光谱中出现谱线所属的元素。要有意识地观察一些元素特征光谱,如Cu 324.754nm和Cu 327.397nm,A1309.271nm和A1 308.216nm,B 249.678nm和B 249.778nm。

(4)数据记录及实验报告。

(5)记录所观察到的试样光谱中谱线及归属,确定铜试样中杂质元素种类。

2、乳剂特性曲线的绘制

实验目的:

(1)掌握用阶梯减光板和铁谱线组绘制乳剂特性曲线。

(2)了解感光板乳剂特性曲线在摄谱法光谱分析中的应用。

(3)掌握测微光度计的使用方法。

实验原理:

摄谱法光谱分析是将光谱记录在感光板上,然后利用感光乳剂变黑色的程度与谱线光强度之间的关系,换算出谱线黑度与曝光量之间的关系(I-S曲线),故必须绘制出这一曲线,才能算出谱线强度。曝光量H与黑度的关系曲线即为乳剂特性曲线,可以用绘图法求得。本实验用阶梯减光板或铁谱线组法绘制乳剂特性曲线。

仪器与试剂:

仪器:摄谱仪、交流电弧发生器、映谱仪、测微光度计、天津紫外I型感光板、铁电极。

试剂:显影液、定影液。

实验内容与步骤:

1)阶梯减光板法

实验步骤如下:

(1)摄谱计划如下表所示。

摄谱仪为Q一24型,狭缝25μm,遮光板5mm,相对孔径15。

(2)暗室处理,显影,定影。

(3)在映谱仪上观察所摄光谱,选取3条强度不同的铁谱线,记下其波长,测量其黑度。

(4)利用已知的九阶减光板的各阶梯透过率,换算出lgI,然后,以lgI为横坐标,以S为纵坐标,在方格纸上绘制乳剂特性曲线,以其中较直的一条为基础,将其他两条线平移至基线上,绘制完整的乳剂特性曲线。从乳剂特性曲线上,可求出感光板的反衬度值。

2)铁谱线组法

采用光栏高度为1mm,摄谱仪及暗室处理后,按表4.1所示波长测量该8条铁谱线的黑度,利用表4.1所给出的lgI值,如前绘制乳剂特性曲线。

注意事项:

(1)调整光栏时,注意将光栏孔对准摄谱仪狭缝。

(2)暗房操作时注意不要装反感光板。

数据处理:

(1)记录摄谱所用电流参数、曝光时间、入射狭缝宽度。

(2)在映谱仪上选择3条不同强度的铁谱线,记录其波长值。

(3)记录在测微光度计上测出的每一阶梯光谱的黑度值,并绘出完整的乳剂特性曲线。

参考资料:现代仪器分析实验与技术


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