光譜儀的構(gòu)造原理

 

    光譜儀是以原子在輻射能激發(fā)下發(fā)射的熒光強(qiáng)度進(jìn)行定量分析的發(fā)射光譜分析法。根據(jù)熒光產(chǎn)生機(jī)理的不同，原子熒光的類型達(dá)到十余種，但在實(shí)際分析中主要有：

 

    1、共振熒光

 

    處于基態(tài)或低能態(tài)的原子， 吸收光源中的共振輻射躍遷到能態(tài)， 處于能態(tài)的原子在返回基態(tài)或相同低能態(tài)的過程中， 發(fā)射出與激發(fā)光源輻射相同波長的熒光，這種熒光稱為共振熒光。

 

    2、直躍線熒光

 

    當(dāng)處于基態(tài)的價(jià)電子受激躍遷至能態(tài)（E2），處于能態(tài)的激發(fā)態(tài)電子在躍遷到低能態(tài)（E1）（但不是基態(tài)）所發(fā)射出的熒光被稱為直躍線熒光。

 

    3、階躍線熒光

 

    當(dāng)價(jià)電子從基態(tài)躍遷至能態(tài)（E2）后， 由于受激碰撞損失部分能量而降至較低的能態(tài)（E1）。從較低能態(tài)（E1）回到基態(tài)（E0）時所發(fā)出的熒光稱為階躍線熒光。

 

    4、熱助階躍線熒光

 

    基態(tài)原子通過吸收光輻射躍遷至能態(tài)（E2）， 處于能態(tài)的價(jià)電子在熱能的作用下進(jìn)一步激發(fā)， 電子躍遷至與能級E2相近的更能態(tài)E3。當(dāng)去激發(fā)至低能態(tài)（E1）（不是基態(tài)）時所發(fā)出的次級光被稱為熱助階躍線熒光。

 

    5、敏化熒光

 

    當(dāng)受激的種原子與第二種原子發(fā)生非彈性碰撞時， 可能把能量傳給第二種原子， 從而使第二個原子被激發(fā)， 受激的第二種原子去激發(fā)過程中所產(chǎn)生的熒光叫敏化熒光。

 

    原子吸收和原子熒光結(jié)構(gòu)類似，也可以分成四部分：激發(fā)光源、原子化器、光學(xué)系統(tǒng)和檢測器。

 

    激發(fā)光源

 

    可用連續(xù)光源或銳線光源。常用的連續(xù)光源是氙弧燈，常用的銳線光源是強(qiáng)度空心陰極燈、無極放電燈、激光等。連續(xù)光源穩(wěn)定，操作簡便，壽命長，光譜儀能用于多元素同時分析，但檢出限較差。銳線光源輻射強(qiáng)度，穩(wěn)定，可得到更好的檢出限。

 

    1、空心陰極燈-工作原理

 

    空心陰極燈是一種特殊的低壓放電現(xiàn)象，在陰陽兩極之間加以300~500V的電壓，這樣兩極之間形成一個電場，電子在電場中運(yùn)動，并與周圍充入的惰性氣體分子發(fā)生碰撞， 使這些惰性氣體電離。氣體中的正離子速移向陰極，陰極在速離子碰撞的過程中濺射出陰極元素的基態(tài)原子，這些基態(tài)原子與周圍的的離子發(fā)生碰撞被激發(fā)到激發(fā)態(tài)，這些被激發(fā)的能態(tài)原子在返回基態(tài)的過程中會發(fā)射出該元素的特征譜線 .

 

    2、心陰極燈–特點(diǎn)

 

    燈結(jié)構(gòu)簡單、空心陰極燈制作工藝成熟；

 

    工作性能穩(wěn)定 ,壽命一般可以大于3000mA?h ,發(fā)光穩(wěn)定性1小時漂移在±2%以內(nèi) 發(fā)射強(qiáng)度基本可以滿足常規(guī)分析要求；

 

    對儀器的光源部分的電源無特別要求，也不需要其他輔助設(shè)施；

 

    HCL作為原子熒光的激發(fā)光源也有其美中不足的地方，主要是輻射能量偏低，限制了原子熒光分析檢出下限的進(jìn)一步降低。

 

    3、空心陰極燈的維護(hù)

 

    選取適當(dāng)大小的燈電流；

 

    低熔點(diǎn)元素的燈在使用過程中不能有較大的震動，使用完畢后必須待燈管冷卻后才能取下，以防陰極填充物被倒出或空心陰極變形；

 

    激活處理。如果燈不經(jīng)常使用，則每隔一定時間在額定工作電流下點(diǎn)燃30min；

 

    光譜儀注意不要沾污發(fā)射線出射窗口，也不要有手指直接觸摸出射窗口。