现代测试技术介绍

现代测试技术介绍―、元素成分分析物质都是由各种元素组成的，要知道一个样品是由哪些元素组成，最重要的分析手段就是原子光谱分析。它是利用原子包括离子所发射的辐射或原子或离子与辐射的相互作用而进行样品分析的一类测试技术。火焰发射光谱仪原子吸收光谱仪原子荧光光谱仪光谱仪示意图图原子光谱分析中应用最广泛的是原子发射光谱法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法和射线荧光光谱法。前三种方法涉及的是原子或离子外层电子的能级跃迁过程中的辐射发射、吸收和荧光的产生图为火焰发光谱法、原子吸收光谱法和原子荧光光谱法最简单的工作原理示意图。三种原子光谱法的关键都是使试样产生原子蒸气游离态气体原子或离子。产生原子蒸气的手段有火焰、电孤、电热原子化器、射频等离子体以及激光等，其中火焰是最简单和广泛使用的原子蒸气源之一。在原子发射光谱法图中，试样的气态原子蒸气进一步受热激发，使原子或离子外层电子由最低能态称基态激发到较高能态称激发态，当其返回低能态或基态时，便发射出在紫外和可见光区域内的特征辐射，这就是发射光谱。根据原子结构理论，由于原子的电子能级高低和分布是每一种元素所特有的，因此元素都有各自的特征光谱而谱线的强度与其元素的含量成正比。因此原子发射光谱法可用作元素的定性分析和定量分析。在原子吸收光谱法图中，辐射源辐射出待测元素的特征辐射通过样品的原子蒸气时，被蒸气中待测元素的基态原子所吸收。由辐射强度的减弱程度即可以求出待测元素的含量。在原子荧光光谱法图中，当样品的原子蒸气受一次辐射源照射，待测元素基态原子吸收辐射后跃迁到较高能态激发态，激发态原子再以辐射跃迁形式过渡到基态。由此而获得的辐射光谱称为原子荣光光谱。荧光光谱的观测方向与一次辐射方向成 90°角。通过测量待测元素的原子蒸气在辐射能激发下所产生的原子荧光强度可以非常灵敏地测量元素的含量。三种原子光谱分析仪除上述各自的特点外，正如图所示，利用单色器对光源进行分光、光源强度的检测和记录是三种仪器所共同的。射线荧光光谱法涉及的是原子内层电子能级的跃迁。当用射线轰击试样中的原子时，一个电子从原子的内层例如层被袭击，此时较高能级电子层例如层的一个电子会立即填补空位,同时多余的能量被释放出来。如果这种能量以辐射形式释放，则产生次级射线，也称为荧光，各种元素所发射的荧光的波长决定于它们的原子序数，原子序数越高，荧光的波长越短。所以根据荧光的波长可以对元素进...