发布时间 : 星期六 文章几种现代仪器分析方法简介更新完毕开始阅读
式中b为自吸收系数，当含量很低时，谱线无自吸收，b = 1；当含量较高时，谱线产生自吸收，b＜1；这是因为原子激发、跃迁而产生的光谱是发生在电弧光源中心、温度较高的区域，而其外围的蒸气云温度较低，原子处于基态；含量高，则基态原子多，由电弧中心产生的谱线向外发射时，会被外围蒸气云中同种元素原子所吸收，使谱线减弱。所以，b值与试样中分析元素的含量有关。a值是一个与试样组成、试样的蒸发和激发过程有关的参数。
实际工作中，要把许多条件都控制不变、即使b和a值都固定不变是十分困难的。所以，很少采用测量谱线绝对强度的方法来定量分析。一般采用测量谱线相对强度，即内标法来定量分析。
在被测元素中选一根谱线作为分析线，在基体元素（或加入固定量的其它元素）的谱线中选一根谱线作为内标线，分析线与内标线构成分析线对。设分析线和内标线的谱线强度分别为I和I标，则：
I = a·Cb,I标=a标·
当内标元素的含量固定且内标线无自吸收时，
为一常数，即：I标=K’，
设分析线与内标线的谱线强度比为R，则： R=I∕I标=K·Cb 取对数得到：lgR = blgC+lgK（11—7）
该式为内标法定量分析的基本关系式。在一定的条件下，分析线对的相对强度的对数与被测元素的含量的对数成直线关系。
a和a标受光源的蒸发、激发等条件变化的影响程度基本上一样，所以，光源不稳定对分析线对相对强度的影响基本上可以忽略。内标元素及分析线对应当符合：①内标元素含量必须固定，且分析线与内标线均应没有自吸收。②内标元素与分析元素应具有相近的沸点和化学性质，以减少试样蒸发条件变化的影响。③分析线对应具有相近的激发电位和电离电位，以减少激发条件变化的影响。
（1） 摄谱法 用该法进行定量分析时，是利用感光板上所记录谱线的黑度来表示谱线的强度的。感光板经过曝光、显影和定影后，其曝光部分由于析出金属银而变黑，其变黑的程度称为黑度，定义为：
S=lg 1∕T
T为测量谱线黑度时光线的透光率。感光板上谱线的黑度是由测微光度计测出的。谱线的黑度值与谱线强度之间存在着一定的关系，一定条件下，分析线对的黑度差ΔS与谱线强度的关系为：
ΔS= r·lgR = r·
将该式代入（10—7）式中可得：ΔS = r·lgR = r·blgC+r·lgK （11—8） 式中r为一与感光板性质有关的常数，称为反衬度，这就是摄谱法定量分析的基本公式。
进行定量分析时，在选定的工作条件下，在同一感光板上摄取分析试样和数目不少于三个标准试样的光谱，用标准试样中分析线对的黑度差ΔS与标准试样含量的对数lgC绘制标准曲线，再由试样分析线对的黑度差ΔS值，从标准曲线中求出其含量。
（2） 光电法摄谱法要经过摄谱、暗室处理、取得谱板后还需鉴别谱线、测量黑度和计算才能得到分析结果，分析过程较长。光电法定量分析是利用光电倍增管来接收分析谱线，并将其光强度信号转换成电信号，通过读数系统直接读出谱线强度或分析结果。 五、火焰光度分析法
火焰光度分析是用火焰作为激发光源的一种发射光谱分析法。基本原理与发射光谱法相同，但其仪器结构及操作使用与分光光度法相似，因此常称为火焰光度分析法。
用火焰作为激发光源，由于其温度较低，所以激发能量小。但火焰燃烧时较为稳定，因此，该法具有谱线简单、重现性好等优点。主要用于碱金属和碱土金属等激发电位较低的元素的测定。 1．火焰分光光度计
主要由光源（火焰）、单色器及检测系统三部分组成，如图（11—7）所示。
图11—7火焰分光光度计示意图
光源包括供气系统、喷雾器和燃烧器三部分，其作用是将被测试液雾化、并与燃烧气混合后，在燃烧器上燃烧使被测元素在火焰中受到激发而产生光谱。常用的燃烧气体是空气—丙烷和空气—乙炔，其火焰温度分别约为1900℃和2300℃。分光系统一般用棱镜或光栅作单色器。检测系统一般用光电管或光电倍增管，经放大器放大、由检流计、记录仪或显示器记录读数。 2.定量分析方法
火焰光度法定量分析的依据为：I = a·Cb,由于火焰燃烧较为稳定，参数a 是一个常数，一般试液浓度很低，自吸现象可以忽略， b = 1 ，于是： I=a·C（11—9）
（1）标准曲线法配制一系列待测元素的标准溶液，在选定波长处，用空白喷雾燃烧，调节检流计读数为零，再将浓度最大的标准溶液引入火焰，调节检流计为最大读数。然后，再依此将各标准溶液引入火焰，测出相应读数，将读数对浓度绘制标准曲线。最后，将试液引入火焰测其读数，并由标准曲线求得其含量。
（2）标准加入法在没有自吸的浓度范围内，将待测溶液分为等同的A、B两份，往B中加入已知量的被测元素，然后，将这两份溶液稀释至相同体积，分别进行测定。令IA和IB分别为两溶液在光度计上的读数，CX和CS分别为试液中待测元素和加入的被测元素的浓度，则：
IA=K·CX，IB=K（ CX +CS ）
（11—10）
（3）内标法其原理和内标的选择与摄谱分析的内标法相同。在每一个标准溶液和试液中加入固定量的内标元素，测量待测元素和内标元素的辐射强度的比值，由各比值对相应标准溶液的浓度绘制标准曲线，由试液的比值从标准曲线中求出待测元素的含量。
第三节荧光分析和化学发光分析
一、概述
有些物质的分子或原子吸收了相应的能量被激发至较高能量的激发态后，在返回基态的过程中伴随着光的辐射，这种现象称为分子或原子发光。荧光或磷光(fluorescence or phosphorescence)分析一般是指分子吸收光能而发光的分析；而原子吸收光能而发光的分析，称为原子荧光分析；因吸收化学反应或生物体释放的能量激发而发光的分析称为化学或生物化学发光分析(chemiluminescence analysis or
biochemiluminescence analysis)。由于物质结构的不同，所吸收的能量和发射光的波长就有所不同，据此可进行定性分析；同一种物质，在相同条件下，浓度不同，发光强度不同，据此可进行定量分析。荧光分析和化学发光分析均具有较高的选择性和灵敏度，通常其灵敏度比分子吸光光度法高２～３个数量级。 二、荧光分析的基本原理 1．荧光的产生
荧光的波长，可以与其吸收的激发光波长相同，称之为共振荧光。由于物质吸收了一定波长的光能后，先在其内部进行了无辐射跃迁的能量转移后，再以光的形式释放出来。所以多数情况下，荧光的波长比激发光波长长。这种现象称为斯托克斯位移，斯托克斯位移越大，激发光对荧光的干扰越小，当它们相差大于２０nm时，就可以很好的进行荧光测定。物质对光能的吸收、转移、辐射的的情况，如图(11－8)所示。
图11－8光能的吸收、转移、发射示意图
从图(11－8)中可以看出，物质吸收了光能后，分子中的某些电子从基态的最低振动能级跃迁至较高的电子能级中的某些振动能级后，由于分子间的相互碰撞，消耗了一定的能量(无辐射跃迁)而降落至第一电子激发态的最高振动能级，然后通过振动松弛(无辐射跃迁)跃迁到第一电子激发态的最低振动能级。由此最低振动能级再降落至基态中的某些不同振动能级的同时，发射出比其吸收的波长稍长的光辐射，即荧光。有的物质分子吸收光能并降落至第一电子激发态的最低振动能级后，不继续降落至基态，而是通过再一次无辐射跃迁至一中间的亚稳态(称为系间跨跃)，分子在该亚稳态稍事停留、通过无辐射跃迁至此激发态的最低振动能级后，再发出光辐射而回到基态的各振动能级，这种辐射称之为磷光。当某些分子跃迁至亚稳状态后，通过热激活作用可再回到第一电子激发态的各个振动能级，然后由该激发态的最低振动能级返回基态而发射荧光，这种荧光称为迟滞荧光。荧光和磷光的区别在于其发光途径不同，磷光的能量比荧光低，波长比荧光的长，从激发到发光，磷光所需途径长、时间长，有时在入射光源关闭后，还能看到磷光，其发射时间约在照射后的10—4～10秒之间，而荧光在关闭光源后随即消失，其发射时间约在照射后的10—8～10—14秒之间。 2．激发光谱与荧光光谱
图11－9 硫酸奎宁的激发光谱（a）及荧光光谱（b）
用不同波长的激发光对物质进行扫描，来测定其发射荧光的强度，然后以荧光强度对激发光波长作图，得到荧光物质的激发光谱，即其表观吸收光谱。激发光谱中最高峰的波长、能使荧光物质发射最强的荧光，为该物质的最大激发波长。荧光的产生是由第一电子激发态的最低振动能级开始的，而与分子被激发至哪一能级无关。如果固定激发光的波长和强度不变，对分子发射的荧光波长扫描，依次测定其荧光强度，以荧光强度对相应的荧光波长作图，得到荧光物质的发射光谱，简称荧光光谱。荧光光谱的波长和形状与激发光的波长无关，但荧光强度与其有关。荧光光谱中最高峰的波长，为该物质的最大发射波长，如图（11－9）所示。一般来讲，测定激发光谱时，是将物质的发射波长固定为最大发射波长；测定其荧光光谱时，是将其激发波长固定为最大激发波长。 3．荧光强度与溶液浓度的关系
荧光是由物质吸光后而发出的辐射，因此，溶液的荧光强度与该溶液的吸光度及荧光物质发射的荧光效率有关。溶液被入射光激发后，可以在溶液的各个方向观察到荧光，但由于激发光部分可透过溶液，所以，一般应在与激发光垂直方向观测荧光，如图（11－10）所示。