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21.瑞利散射:
入射光在线度小于光的波长的颗粒上散射的现象。
22.拉曼散射:
如果散射是光子与物质分子发生能量交换引起的,即不仅光子的运动方向发生变化,能量也变化,成为~
23.拉曼位移:
散射光的频率与入射光的频率不同,称为~
24.拉曼效应:
光通过介质时由于入射光与分子运动相互作用而引起的频率发生变化的散射。
25.棱镜的色散作用:
当含有不同波长的复合光通过棱镜时,不同波长的光就会因折射率不同而分开,成为~
26.棱镜的分辨率R:
将两条靠的很近的谱线分开的能力。
27.干涉:
当频率相同、振动方向相同、周期相等或周相差保持恒定的波源所发射的相干波互相叠加时。
会产生波的干涉现象。
28.衍射:
光波绕过障碍物而弯曲的向它后面传播的现象。
29.狭缝:
由两片经过精密加工,且具有锐利边缘的金属片组成,其两边必须保持平行,平且处于同一平面。
30.光栅:
一种多狭缝部件,是多狭缝干涉和单狭缝衍射联合作用的结果。
31.溅射:
在电场作用下,质量转重,速度较快的正离子向阴极运动并轰击阴极表面,不但使阴极表面的电子被击出,而且还使阴极表面的原子获得能量从晶格能的缚束中逸出而进入空间的现象。
32.燃烧速度:
指由着火点向燃烧混合气其它点传播的速度。
33.释放剂:
能与干扰物质生成比被测元素更稳定的化合物,使被测元素释放出来的试剂。
34.保护剂:
能与被测元素生成易分解的或更稳定的配合物,防止被测元素与干扰组分生成难离解化合物的试剂。
35.电离干扰:
在高温条件下,原子会电离,使基态原子数减少,吸光度下降的现象。
36.消电离剂:
比被测元素电离电位低的元素,相同条件下消电剂首先电离,产生大量电子,抑制被测元素的电离。
37.吸收线重叠:
共存元素吸收线与被测元素分析线波长很接近时,两谱线重叠或部分重叠的现象。
38.分子吸收:
在原子化过程中生成的分子对辐射的吸收。
39.特征浓度:
能产生1%吸收信号时所对应的被测元素的浓度。
40.检出限:
以特定的分析方法,以适当的置信水平被检出最低浓度或最小量。
41.趋肤效应:
交变电流通过导体时,由于感应作用引起导体截面电流分布不均匀,愈近导体表面电流密度越大的现象。
42.光谱背景:
在线状光谱上,叠加着由于连续光谱和分子带状光谱等造成的谱线强度。
43.轫致辐射:
由电子通过荷电粒子库伦场时受到加速或减速引起的连续辐射。
44.激发电位:
原子中某一外层电子由基态激发到高能级所需要的能量称~
45.共振线:
由激发态向基态跃迁所发射的谱线。
46.能级图:
把原子中所有可能存在的状态的光谱项-能级及能级跃迁用图解的形式表示出来。
47.禁戒跃迁线:
不符合光谱选律的谱线。
48.跃迁几率:
一个原子在单位时间内两个能级之间跃迁的几率。
49.自吸:
原子在高温时被激发,发射某一波长的谱线,而处于低温状态的同类原子又能吸收这一波长的辐射的现象。
50.共振变宽:
由于同类原子相互碰撞引起的。
51.击穿:
当电极间电压增大,电流也随之增大,当电极间电压增大到某一定值时,电流突然增大到差不多只受外电路中电阻的限制,即电极间电阻突然变得很小的现象。
52.自持放电:
在电极间的气体被击穿后,即没外界电离作用,仍然继续保持电离使放电持续,这种放电称~
53.击穿电压:
使电极间击穿而发生自持放电的最小电压。
54.引燃:
使用一个小功率的高频振荡放电器使气体电离,称为~
55.燃烧电压:
自持放电发生后,为了维持放电所必需的电压。
56.阳极斑:
直流电弧工作时,阴极释放出来的电子不断轰击阳极使其表面出现一个炙热的斑点,称为~
57.直流等离子焰:
经惰性气体压缩的大电流直流弧光放电,可获得一股高速喷射的等离子火焰,成为~
58.灵敏线:
是元素激发电位低,强度较大的谱线,多是共振线。
59.最后线:
指当样品中某元素的含量逐渐减少时,最后仍能观察到的几条谱线。
它也是该元素的最灵敏线。
60.光谱载体:
进行光谱定量分析时,在样品中加入一些有利于分析的高纯度物质。
61.共振荧光:
发射与原吸收线波长相同的荧光。
62.非共振荧光:
荧光的波长与激发光不同时,称为~
63.敏化荧光:
受激发的原子与另一种原子碰撞时,把激发能传递给另一个原子使其激发,后者再从辐射形式去激发而发射荧光,即为~
64.anti-stokes荧光:
当自由原子跃迁至某一能级,其获得的能量一部分是由光源激发能供给,另一部分是热能供给,然后返回低能级说发射的荧光为~
65.量子效率:
单位时间内发射的荧光光子数/单位时间内吸收激发光的光子数。
66.stokes位移:
在溶液中分子荧光发射相对于吸收位移到较长的波长,称为~
67.内滤光作用:
溶液中若存在能吸收激发或荧光物质所发射的光能的物质。
就会使荧光减弱的现象。
68.碰撞猝灭:
指处于激发单重态的荧光分子与猝灭剂分子相碰撞,使激发单重态的荧光分子以无辐射跃迁的方式回到基态,产生猝灭作用。
69.外部重原子效应:
含重原子的溶剂,由于重原子的高核电荷引起或增强了溶质分子的自旋-轨函耦合作用,从而增大了S0-S1吸收跃迁和S1-T1间跨越跃迁的几率,有利于磷光的发生和增大磷光的量子产率,这种作用称为~
70.化学发光:
吸收化学能使分子发光的过程。
71.直接发光:
被测物质作为反应物直接参加化学发光反应,生成电子激发态产物分子,此初始激发态能辐射光子。
72.间接发光:
被测物A或B,通过化学反应生成初始激发态产物C*,C*不直接发光,而是将其能量转移给F,使F跃迁回基态,产生发光。
73.第三元素的影响:
由于其它元素存在而影响待测元素谱线强度的作用。
74.离峰校正法:
在被测谱线附近两侧测量背景强度,取其平均值作为被测谱线的背景强度Ib,若是均匀背景,以谱线的任一侧的背景强度作为被测谱线的背景强度。
75.特殊溶剂效应:
指荧光体和溶剂分子间的特殊化学作用。
76.一般溶剂效应:
指溶剂的折射率和介电常数的影响。
77.通带:
单色器从给定光源中分离出某个标称波长或频率处得辐射范围。
78.通带宽度:
在给定单色器标称波长γ0处,透过单色器通带曲线上高度一半峰处所包括的波长范围称为~
79.生色团:
分子中决定电子吸收带波长和强度的原子团及其相关的化学键,称为~
80.助色团:
与生色团相连时,能使生色团的吸收波长移向长波长,吸收强度增加的基团。
81.内部转换:
发生在相同多重度等能态间的一种无辐射跃迁过程。
82.系间跨越:
指不同多重度状态间的一种非辐射跃迁过程。
简答题
1、试比较AES、AFS和AAS仪器结构上的异同点,并比较分析方法的优缺点
答:
相同点:
三者都由光源、单色器和吸收池、检测器、读出器件组成。
不同点:
(1)AES吸收池就是电弧或火花的电极,不需要外加辐射源,AFS和AAS需辐射光源。
(2)AFS的光源辐射方向与检测器接收荧光方向成90°
,AES,AAS光源方向与检测器接收方向一致。
(3)AFS吸收池四面都能透光
优缺点:
(1)三者的检出限都很低
(2)FAAS、FAFS、ICP的精密度、准确度很好,但GFAAS、GFAFS、直流电弧的精密度、准确度较差。
(3)FAAS、FAFS的样品小好多,而GFAAS、GFAFS样品消耗极少,AES样品消耗少。
(4)AAS多元素检测差,而AFS、AES多元素检测好(5)AAS线性范围较窄,AFS、AES线性范围较宽(6)AAS、AFS操作简单,AES操作复杂(7)FAAS、FAFS费用低,GFAAS、GFAFS、ICP、直流电弧费用较高。
分析方法:
相同点:
都是相应能级间跃迁产生的光谱,信号强度与元素性质、谱线特征及外界条件存在依赖关系,遇到的干扰有些是相同的。
(1)研究对象不同:
AES测定待测元素的激发辐射强度;
AFS测定受激跃迁发射荧光强度,激发方式与AES不同;
AAS测定待测原子蒸汽对光源共振线的吸收强度。
(2)谱线数目不同,光谱干扰差别很大。
(3)温度影响不同
2、ICP火焰形成过程
ICP是利用高频感应电流激发Ar气流,产生类似于火焰的激发光源。
试样被雾化器吸入形成细雾并导入等离子炬管,另有高频电磁场提供给等离子体能量,高频电流通过以铜管绕成的感应圈,产生交变电磁场,并将高频电能耦合到石英炬管内。
炬管内的工作气体Ar用高压电火花点燃,炬管内的Ar电离,产生感应电流。
电离产生的电子和离子被电场加速,同时与未电离的气体分子碰撞,使更多气体电离,这些电子和离子各在相反方向沿炬管内闭合回路流动,形成一个电阻很小,电流很大的涡电流,在管口形成稳定的等离子炬焰,释放出大量热能。
3、为什么AES中背景存在会引起工作曲线弯曲?
摄谱法如何进行背景校正?
因为背景存在会形成光谱干扰,在线状光谱上,会叠加由连续辐射或带状光谱等导致的吸收谱线而使结果偏差,引起工作曲线弯曲。
摄谱法校正:
(1)测出背景黑度SB,然后测出待测元素谱线黑度为分析线与背景相加的黑度S(L+B)
(2)由乳剂特性曲线查出lgI(L+B)与lgIB,再计算出I(L+B)和IB(3)将I(L+B)与IB相减即得IL
4、叙述荧光分析中的镜像规则并加以解释
是指荧光吸收光谱和发射光谱呈镜像对称关系。
因为同种原子的激发态振动能级与基态振动能级相似。
分子吸收光谱是由基态激发至第一激发态的各振动能级上所产生的,其形状决定于第一激发态中各振动能级的分布情况。
荧光光谱是激发分子由最低激发态的最低振动能级回到基态的各振动能级上所产生的,其分布决定于各振动能级的分布情况。
由于基态和第一激发态的振动能级分布情况是相似的,因此荧光光谱和吸收光谱的形成是相似的。
5、为什么分子荧光光谱法比紫外-可见光谱分析法测定灵敏度高?
(1)在荧光法中,与浓度相关的是检测在很小的噪声背景上的荧光发射信号的强度,它可以通过增强入射光强度I0或增大荧光信号的放大倍数来提高检测器的灵敏度;
而在吸光光度法中,与浓度相关的吸光度是与检测的透射光强I和入射光强I0有关,检测器必须区别这两个信号的微小差别,否则与低浓度相对应的低吸光度的精确度迅速降低。
(2)由于很多物质的分子在紫外-可见光区都有吸收,其中另有一部分物质的分子再发射荧光,所以荧光法固有的干扰少。
6、比较石墨炉在EIV-ICP-AES和GFAAS中的作用
(1)石墨炉在EIV-ICP-AES中仅起到了蒸发的作用
(2)石墨炉在GFAAS中作用:
石墨管用于进样,炉体控制升温程序,从而影响干燥、灰化、原子化、净化等分析步骤,影响到被测元素原子化效率,合理的操作石墨炉可达到消除或减弱基本干扰,提高原子化效率,消除原子化后残留物质的干扰,因此,石墨炉在GFAAS中起到了重要的作用,对石墨炉的操作会影响到实验的检出限、灵敏度和准确度。
7、光谱法与非光谱法的区别
答:
(1)光谱法:
内部能级发生变化。
原子光谱法是原子外层电子能级跃迁,分子光谱法是分子外层电子能级跃迁
(2)非光谱法:
内部能级不发生变化,仅测定电磁辐射性质改变
8、物体的颜色与什么有关?
物质本身的性质;
照射光的性质;
入射光透进物体内的深浅
主要原因:
物质电子能态的改变,不同能级之间的电子跃迁决定了物质与光的作用。
9、为什么在洁净的空气中,太阳呈现黄色,同时天空呈现蓝色?
在地球表面的人是透过经空气散射的太阳光来看天空的。
在洁净的、未受污染的大气中,大部分的散射是空气中的分子(主要是氧和氮分子)引起的,这些分子的大小比可见光的波长要小得多。
瑞利理论指出,散射光强和波长的四次方成反比(I∝1/λ4),在这种情况下,散射主要影响波长较短的光。
因为蓝色位于光谱的后面,所以天空本身呈现出蓝色。
太阳光直接穿透空气,在散射过程中它失去许多蓝色,所以太阳本身呈现出灿烂的黄色。
10、如何增加光谱仪的角色散率?
增加棱镜的数目,使用这种方法时要考虑成本和光强减小的问题;
增大棱镜的顶角,这种方法将受到入射角大于临界角时发生全反射的限制;
改变棱镜的材料,即改变dn\dλ,在400~800nm,玻璃棱镜比石英棱镜色散率大,在200~400nm,由于玻璃强烈的吸收紫外光,故只能采用石英棱镜。
11、谱图三要素:
位置(能量)、强度(跃迁几率)、波宽
12、光栅的特性:
色散率、分辨能力、闪耀特性
13、消除谱线重叠的方法有哪些?
利用滤光片吸收干扰波长;
利用感光板的灵敏度不同,消除干扰波段;
利用谱级分离器消除干扰。
14、吸收池材质的选择
紫外光区采用石英材料,可见光区,硅酸盐玻璃;
红外光区,根据不同的波长范围选用不同材料的晶体。
15.AAS的优点与不足。
优点:
(1)检出限低,灵敏度低。
(2)分析速度快(3)分析精度好(4)应用范围广
(5)仪器比较简单,操作方便
不足:
多元素同时测定有困难,有相当一些元素的测定灵敏度不够令人满意。
16谱线宽度产生的原因
(1)谱线的自然宽度与原子激发态的固有寿命有关
(2)多普勒变宽,由热运动引起的
(3)压力变宽劳伦兹变宽,与其他粒子碰撞引起的
共振变宽,与同种原子碰撞引起的
(4)场致变宽,自吸效应
17峰值吸收的前提条件
(1)发射线(
)<
吸收线(
)
(2)辐射线与吸收线的中心频率一致
18锐线光源要满足的条件
(1)光源的发射线与吸收线的中心频率一致
(2)发射线的半峰宽<
吸收线的半峰宽
19空心阴极灯工作电流的选择
(1)使用灯电流过小放电不稳定
(2)灯电流过大,溅射作用增强,原子蒸汽密度增大,谱线变宽,甚至引起自吸,导致测量灵敏度降低,灯寿命缩短
20为何空心阴极灯是性能优良的锐线光源?
(1)由于元素可以在空心阴极灯中多次溅射和被激发,气态原子平均停留时间较长,激发效率较高,因而发射谱线强度较大。
(2)由于采用的工作电流小,灯内温度较低,因此热变宽很小。
(3)由于灯内充气压力很低,劳伦兹变宽可以忽略不计。
(4)由于阴极附近的蒸汽相金属原子密度较小,共振宽度很小。
(5)由于蒸汽相原子密度小,温度低,自吸宽度几乎不存在。
因此使用空心阴极灯可以得到强度大,谱线很窄的待测元素的特征共振线。
空心阴极灯如何工作?
在空心阴极间施加300-500V电压,使惰性气体发生辉光放电,阴极电子在飞向阳极时撞击Ar原子而发生电离,电离后的阳离子在电场力的作用下,轰击阴极空心筒内衬表面,使金属离子溅射,形成原子蒸汽云,其中部分处在激发态,发射出内衬元素的特征共振辐射,同时出现内充惰性气体的光谱。
原子吸收分光光度计和紫外可见分光光度计的不同
(1)光源系统使用锐线光源并进行调制
(2)使用原子化器进样
(3)单色器的功能要求及在光路中位置不同,对单色器的分辨率要求不高,放置在原子化器之后,目的是分离火焰的连续发射光谱,防止光电倍增管检测器被强光照射而损坏。
21对原子化器的基本要求
(1)具有足够高的原子化效率
(2)具有良好的稳定性和重现性(3)操作简单及低的干扰水平
22如何选择原子化器的火焰温度和火焰?
(1)选择火焰的温度应使待测元素恰能分解和基态自由原子为好,温度过高会增加原子电离或激发,而使基态自由原子减少,导致分析灵敏度降低
(2)选择火焰时还应考虑火焰本身对光的吸收,烃类火焰在短波区有较大的吸收,而氢火焰透射性能则好的多,对分析线位于短波区的元素的测定,在选择火焰时应考虑火焰透射性能的影响
23原子吸收的干扰及抑制
a物理干扰:
试液与标准溶液物理性质有差异而产生干扰,非选择性的,对试样各元素的影响基本是相似的
消除方法:
(1)配置与被测试样组分相同的标准溶液
(2)采用标准加入法(3)若试样浓度高,采用稀释法
b化学干扰:
由于被测元素与共存组分发生化学反应生成稳定的化合物,影响被测元素的原子化
选择合适的原子化方法,提高原子化温度
加入释放剂
加入保护剂
对于石墨炉原子化法,在试样中加入基本改进剂。
标准加入法
若都无效,用溶剂萃取法
c电离干扰:
在高温条件下,原子会电离,使基态原子数减少,吸光度降低
加入过量的消电离剂
d光谱干扰:
吸收线重叠
光谱通带内存在的非吸收线
原子化器内直流发射干扰,对灯的发射谱线进行调制
e背景干扰:
原子化过程中产生的光谱干扰
校正方法:
(1)用邻近非共振线校正背景
(2)连续光源校正背景
(3)Zeaman效应校正背景
(4)自吸收效应校正背景
24.GFAAS(石墨炉原子吸收法)原子化条件选择
(1)光谱仪条件稳定高强度光源,窄狭缝,灵敏检测器,扣除背景
(2)取样和预处理
(3)热解灰化条件选择,热解温度(最佳选择低于开始损失温度20—30℃),升温速率,保留时间
25.对光源的基本要求
1、发射的共振辐射的半宽度要明显小于吸收线的半宽度/辐射锐线
2、辐射强度大,背景低,低于特征共振辐射强度的1%
3、稳定性好,30分钟之内漂移不超过1%;
噪声小于0.1%
4、使用寿命长于5安培小时
26.原子发射光谱法AES
AES光谱背景来源
1分子辐射②连续辐射③谱线的扩散(分析线附近有很强的扩散性谱线)④电子与离子复合过程产生的连续背景(重要原因)⑤杂散光
背景的扣除:
摄谱法
27.影响AES谱线强度的因素
(1)统计权重谱线强度与激发态和基态的统计权重之比成正比
(2)跃迁几率谱线强度与跃迁几率成正比
(3)激发电位谱线强度与激发电位成负指数关系
(4)激发温度温度升高,谱线强度增大,但温度升高,电离的原子数目也会增多,而相应的原子数减少,使原子谱线强度减弱,离子的谱线强度增大。
(5)基态原子数谱线强度与基态原子数成正比,基态原子数与试样中该元素浓度成正比,因此谱线强度与被测元素浓度成正比。
28.激发光源的作用以及要求
作用:
提供使试样中被测元素原子化和原子激发发光所需的能量
要求:
灵敏度高,稳定性好,光谱背景小,结构简单,操作安全
29.直流电弧发生器的工作原理
(1)引燃电弧
(2)燃弧产生的热电子在通过分析间隙G飞向阳极的过程中被加速,当其撞击在阳极上,形成炽热的阳极斑,温度可达3800k,使试样蒸发和原子化。
电子流过分析间隙时,使蒸气中的气体分子和原子电离,产生的正离子撞击阴极又使阴极发射电子,这个过程反复进行,维持电弧不灭。
原子与电弧中其它粒子碰撞受到激发而发射光谱。
{交流电弧:
灵敏度不如直流电弧,电弧的稳定性优于直流电弧,分析的重现性,精密度较好,适用于定量分析,电弧温度高,激发能力强。
优缺点:
设备简单,绝对灵敏度高,适用于定性分析,适用于难熔矿石及高熔点元素的定量
缺点:
电弧不够稳定使测量结果重视性差,易自吸导致分析灵敏度下降}
30、用Ar做工作气的优点
(1)Ar为单原子惰性气体,不与试样组分形成难离解的稳定化合物
(2)不会像分子那样因解离而消耗能量(3)有良好的激发性能(4)本身光谱简单
31、ICP优缺点
优点:
(1)检出限低
(2)稳定性好,精密度、准确度高(3)自吸效应、基体效应小(4)选择合适的观测高度光谱背景小
缺点:
对非金属测定灵敏度低,仪器价格昂贵,维持费用较高
32、光谱定量分析工作条件的选择
光谱仪;
光源,根据被测元素的含量、元素的特征及分析要求等选择;
狭缝,在定量分析中,为了减少由乳剂不均匀所引起的误差,宜使用较宽的狭缝;
内标元素和内标线;
光谱缓冲剂
33、紫外:
光吸收定律的适用条件及成立条件
待测物为均一的稀溶液,气体等,无溶剂、溶剂及悬浊物引起的散射。
(1)入射光为单色平行光
(2)吸收发生在均匀介质中(3)在吸收过程中,吸收物质互相不发生作用。
34、AFS的优缺点
有较低的检出限,灵敏度高;
干扰较少,谱线比较简单;
分析校准曲线线性范围宽;
能实现多元素同时测定;
仪器简单价廉;
方法精确度似AAS,优于AES;
可用基体改进剂消除干扰。
有些元素灵敏度差和线性范围窄;
荧光弱,杂散光影响大;
应用元素范围有限。
35.AFS与AAS的比较?
共同点:
(1)都需进行有效地原子化
(2)基态原子有效地吸收光射(3)产生的光谱范围均在可见到紫外波段(4)仪器基本组成相似(5)干扰有相似之处
不同点:
(1)AAS为吸收光谱,AFS为发射光谱
(2)AFS不一定要同种原子的锐线光源辐射(3)AFS荧光强度弱,考虑亲散光影响(4)仪器结构不同,AFS需要更强的光源和
更灵敏的检测器(5)某些元素荧光分析更灵敏
36.影响荧光强度的主要因素:
光源强度、激发效率、荧光辐射再吸收
37.AFS的光谱干扰?
(1)散射光产生原因:
(1)波长与激发光源的波长相同
(2)强度与激发光强度成正比
(3)空间各方向传播的强度相同(4)不能通过提高光谱仪分辨率或改进激发光的调制方法与荧光信号区分
消除方法:
放弃共振荧光,改用直跃荧光或阶跃荧光,使荧光发射波长与激发光的波长不
同而被分光系统分离。
(2)谱线重叠和谱带重叠干扰
(3)原子化池的热发射干扰
38.AFS的非光谱干扰?
(1)运输干扰影响雾化器的各种因素
(2)溶质蒸发干扰(3)气相干扰共存物及火焰组分的猝灭干扰(4)原子化池几何形状的影响,形状涉及激发光的有效利用和荧光传播光路中的损失
39.荧光与磷光的根本区别?
荧
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