slide1 n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
原子光譜 分析技術 PowerPoint Presentation
Download Presentation
原子光譜 分析技術

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 57

原子光譜 分析技術 - PowerPoint PPT Presentation


  • 99 Views
  • Uploaded on

原子光譜 分析技術. 黃平志. +. e-. 原子模型. M o 基態. e-. e-. 原子發射過程. + E. +. Light. + E. - E. M o. M *. M o. 回到基態. Excited States. +. +. e-. e-. E = hv. 原子光譜. (Planck, 1900). 原子光譜. 放射光譜 M o + 熱或電 M * M o + light 吸收光譜 M o + light M * M o + Floresence.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about '原子光譜 分析技術' - kaemon


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide2

+

e-

原子模型

M o 基態

slide3

e-

e-

原子發射過程

+ E

+

Light

+ E

- E

Mo

M*

Mo

回到基態

slide4

Excited

States

+

+

e-

e-

E = hv

原子光譜

(Planck, 1900)

slide5
原子光譜
  • 放射光譜

Mo + 熱或電 M* Mo + light

  • 吸收光譜

Mo + light M* Mo + Floresence

na 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1
Na 1s22s22p63s1

589nm和589.6nm二條譜線強度最強(黃色),此即鈉在火焰中之顏色

slide7
原子譜線之寬度

樣品吸收峰

0.003 nm

0.001 nm

光源發射波

slide9
各類原子光譜儀比較

發展現況

火燄式 AA 發展良好

石墨爐AA 發展良好

氫化器 AA/ICP 發展良好且因流動注入系統而

進步中

ICP 發展且進步中

ICP-MS 發展中的新技術

slide10
原子光譜儀分析技術比較
  • 分析速度

火燄式 AA 快速 ( 單元素 ) 中等速度 (掃描式多元素)

石墨爐AA 慢速 ( 單元素 ) 中等速度 (掃描式、同步式 多元素)

氫化器 AA/ICP 中等速度 (自動化分析)

ICP 中等速度 (掃描式) 快速 (同步式)

ICP-MS 快速

slide11
原子光譜儀分析技術比較
  • 分析感度

火燄式 AA 中等

石墨爐AA 極佳

氫化器 AA/ICP 極佳; 固定元素

ICP 中等(垂直式觀測) 極佳(水平式觀測)

ICP-MS 極佳

slide12
原子光譜儀分析技術比較
  • 干擾問題

火燄式 AA 較少;已知問題

石墨爐AA 較多;可以STPF控制

氫化器 AA/ICP 較少;已知問題

ICP 物理;光譜干擾

ICP-MS 較少;質譜重疊

slide13
原子光譜儀分析技術比較
  • 成本

火燄式 AA 低至中價位

石墨爐AA 中至高價位

氫化器 AA/ICP 低至中價位

ICP 中至極高價位

ICP-MS 一般來說都很貴

slide14
比耳定律

0.08

  • A = a b c
  • A = 吸收度

a = 吸收常數

b = 光徑長度

c = 樣品濃度

  • 對已知樣品與特定儀器而言a和b是常數
  • 因此 : A = k ×c

Abs

0

0

1

2

3

Conc

slide16

AAS儀器光譜儀組件

Monochromator

Chopper

Light

Source

Detector

Results

Sample Cell

slide17
光源種類
  • 線光源:中空陰極燈Hollow Cathode Lamp
  • 連續光源:氘燈
  • 原子吸收譜線之寬度甚為狹窄,如採用連續光譜作為輻射源時,因單射光器之限制,其有效帶寬遠大於吸收譜線寬,故會形成吸收斜率小、靈敏度差及非線性之標準曲線。故一般均採用線光源
slide18

中空陰極燈

Ne or Ar填充氣體

陰極

slide19

+

+

+

+

-

-

-

-

M*

Mo

Ne+

中空陰極管發射過程

1. Ionization

2. Sputtering

Mo

Neo Ne+

Ne+

3. Excitation

4. Emission

M*

Light

Mo

slide20
燈管電流之影響
  • 燈管電流大:
    • 光譜變寬
    • 自身吸收
    • 使用時間限縮短
  • 燈管電流小:強度弱
slide22

無電極放電燈管

  • 優點
  • 吸收度更高
  • 感度較佳
  • 壽命較長
  • 燈管強度高
  • 缺點
  • 須要預熱
  • 須要電源供應器
slide23
原子化方式

原子化:將樣品中待測元素轉變為基態原子蒸氣,並對光源發射的光譜產生共振吸收

  • 火焰
  • 電熱式石墨管。
  • 汞:以化學還原的方式產生汞原子
  • 砷、硒:如使用氫化產生器將砷還原成AsH3。
slide25

M+ + e-

離子化

M*

Mo

M*

激發態原子

MA

Mo + Ao

原子化原子

Solution

蒸發形成固態顆粒

Solid

霧化器

廢液管路

火焰原子化過程
slide26
原子化條件:
  • 火焰類型:氧化、還原、中性(燃料空氣比)
  • 火焰位置(調整燃燒器位置)
slide27
火焰原子化器

燃燒頭

混合腔

底蓋

霧化器

Flow spoiler

撞擊珠

characteristic concentration sensitivity
特徵濃度  Characteristic Concentration (Sensitivity)

定義:樣品產生1﹪(0.0044 吸收度) 吸收時的濃度

特徵濃度= 0.0044 x 標準品濃度

 標準品吸收度

5 mg/L Fe 標準品產生 0.12 吸收度

特徵濃度(mg/L) = 0.0044abs x 5 mg/L /0.12

特徵濃度= 0.18 mg/L

characteristic concentration
特徵濃度Characteristic Concentration
  • 用來調校儀器
  • 調整至變異性小於建議值之20%
  • 特徵濃度越低越好
  • 檢核固定條件下儀器表現
slide31

3X

偵測極限

0.06 mg/l

X

noise

偵測極限= 0.06 mg/L

  • 定義
  • 通常為雜訊之標準偏差(Std Dev)三倍的濃度
  • 常以空白試液或適當之低濃度標準品為基準
slide35

單光器

Photomultiplier

Tube

Exit Slit

Grating

Entrance Slit

Lamp

slide36

Quartz window

Light

Photocathode

e-

Dynode

Dynode

Dynode

Current

偵測器 Photomultiplier Tube

slide37

固態半導體偵測器 SSD

  • 高量子效率
  • 內鍵式低雜訊 CMOS訊號放大器
  • 最佳 signal-to-noise比值
slide38
原子吸光法之干擾
  • 化學性干擾
  • 離子化干擾
  • 光譜干擾a.不同元素吸收同一波長之光線

b.背景吸收 分子吸收( Molecular absorption)散射(Scattering)

  • 物理性干擾
slide39
化學性干擾
  • 待測元素與其他元素之間的化學作用而引起的干擾。形成耐火性化合物或低揮發性化合物。
  • 解決方法:
    • 加入釋放劑(realeasing agent)和保護劑 ( protective agent )
    • 提高火焰溫度或改變火焰狀態
    • 化學分離.
    • 配製與試樣溶液相似組成的標準溶液
ionization interferences
離子化干擾(ionization interferences)
  • 待測元素的基態原子在火焰溫度下產生離子化,而使吸收度下降的影響。
  • 解決方法﹕
    • 控制較低火焰溫度,降低其離子化程度。
    • 在試樣溶液中加入一定量的易游離元素,使其在火焰中產生足夠的電子濃度。常用的元素有Na、K、Rb、Cs...等。
    • 配製與試樣溶液相似組成的標準溶液
spectral interference
光譜干擾(spectral interference)
  • 不同元素吸收同一波長之譜線Tb, Mg: 285.2nm,Cr, Os: 290.0nmGe, Ca:422.7nm對策:採用其他波長分析

分析前之化學分離

  • 背景吸收分子吸收( Molecular absorption)散射(Scattering)對策:背景校正(Background correction)重氫燈Zeeman effect化學分離:溶劑萃取,離子交換
slide42
背景校正
  • 雙線校正法:利用與吸收譜線波長相近之譜線測定背景吸收,再行校正。
  • 連續光譜校正法:使用氘燈之連續光譜,因吸收波長甚為狹窄,故原子吸收對連續光譜造成之強度降低可忽略,中空陰極燈測總吸收,氘燈測背景,再行校正。
  • ZEEMAN EFFECT
  • SOURCE SELF-REVERSAL :光源自迴性的背景校正
zeeman effect background correction
Zeeman effect background correction
  • Zeeman effect:
    • 在磁場作用下簡併的譜線發生分裂的現象
  • 校正原理:
    • 原子化器外加磁場後,隨旋轉偏振器的轉動,當平行磁場的偏振光通過火焰時,產生總吸收;當垂直磁場的偏振光通過火焰時,只產生背景吸收
zeeman effect
Zeeman effect
  • 原子蒸氣於強磁場(~10 kG)下,每一電子躍遷能階會有數個分裂之線譜。這些線光譜間距約為0.01 nm
zeeman effect1
Zeeman effect之應用

Zeeman effect

產生之光譜

  • p與s吸收光之相位不同, p僅吸收與磁場相位平行之光源, s則吸收與磁場相位垂直之光源

s- p s+

zeeman effect background correction1
Zeeman effect background correction
  • 方式:
    • 共振線調制法(應用較多):分為恆定磁場調制方式和可變磁場調制方式。於原子化器外加磁場
    • 光源調制法:於中空陰極射線管外加磁場,多應用於原子放射光譜
  • 優點:
    • 校正能力強(可校正背景A≧1)
    • 可校正波長範圍寬(190~900nm)
    • 可直測複雜基質之樣品(如尿液、血液)
zeeman effect3
ZEEMAN EFFECT
  • 中空陰極燈源輻射通過一轉動的極化器 (polarizer) , 將光束分成兩互相垂直的平面極化輻射。
  • 一11kG永久磁鐵環繞石墨爐並將能階分裂成三個吸收峰。
    • 中央峰僅吸收與磁場平行的平面極化輻射,在光源輻射被極化的同樣半圈中,分析物會發生吸收輻射,而在另外半圈則無分析物之吸收發生
    • 由基質產物引起之寬帶狀分子吸收和散射在兩個半圈中均會產生,如此可得背景校正值。
icp torch
ICP Torch
  • 氬氣被導入三同心環圓管(火炬) 。
  • 施加約700~1500瓦之RF功率(27或40MHz)至線圈時,交流電於線圈內前後流動或振盪,使火炬上端區域建立電磁場。
  • 氬氣經火炬渦卷而上,部份電子由氬原子游離,電子被磁場吸引並加速,此種利用線圈施加能量至電子之方式被稱為感應藕合(inductive coupling)
  • 高能電子與其他氬原子碰撞,釋出更多電子,經由連鎖反應,最後形成有一定電離度之氣體。此由離子、電子及中性粒子所組成,具導電特性,電流通過時可產生很高的溫度,謂之INDUCTIVELY COUPLED PLASMA DISCHARGE
slide56
ICP 原子發射過程
  • 溶液態之樣品經由霧化器導入,形成粒徑微小之氣溶膠,再進入電漿內。
  • 高溫之電漿將氣溶膠去溶劑而留存微小之粒子
  • 微小之粒子藉由電漿之能量分解成氣態之單一分子
  • 單一分子解離成原子(部分躍升至激發態)
  • 激發態原子發射一定波長譜線,而回至基態。
slide57

報告完畢

敬請指導