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一、光譜定性分析的原理

由于各種元素原子結(jié)構(gòu)的不同，在光源的激發(fā)作用下，可以產(chǎn)生一系列特征的光譜線，其波長(zhǎng)λ是由產(chǎn)生躍遷的兩能級(jí)的能量差決定的。

因此，根據(jù)原子光譜中的元素特征譜線就可以確定試樣中是否存在被檢元素。只要試樣光譜中檢出了某元素的2～3條靈敏線，就可以確證試樣中存在該元素。反之，若在試樣中未檢出某元素的靈敏線，就說(shuō)明試樣中不存在被檢元素或者該元素的含量在檢測(cè)靈敏度以下。

靈敏線，是指一些激發(fā)電位低，躍遷幾率大的譜線。一般說(shuō)來(lái)，靈敏線多是一些共振線。由激發(fā)態(tài)直接躍遷至基態(tài)時(shí)所輻射的譜線稱為共振線。當(dāng)由*低能級(jí)的激發(fā)態(tài)（**激發(fā)態(tài)）直接躍遷至基態(tài)時(shí)所輻射的譜線稱為**共振線，一般也是元素的*靈敏線。

各元素靈敏線的波長(zhǎng)，可由光譜波長(zhǎng)表中查到。在波長(zhǎng)表中常用Ⅰ表示原子線，Ⅱ表示一次電離離子發(fā)射的譜線，Ⅲ表示二次電離離子發(fā)射的譜線。

二、定性分析的方法

（1）標(biāo)準(zhǔn)試樣光譜比較法      

如果只檢查少數(shù)幾種指定元素，同時(shí)這幾種元素的純物質(zhì)又比較容易得到時(shí)，采用該法識(shí)譜是比較方便的。利用哈特曼光欄將欲檢查元素的純物質(zhì)光譜并列攝于未知試樣光譜分邊，然后在映譜儀上觀察所攝未知樣品中，是否有欲分析元素的靈敏線出現(xiàn)，即可確認(rèn)該元素是否存在。

（2）元素光譜圖比較法         

對(duì)測(cè)定復(fù)雜組分以及進(jìn)行光譜定性全分析時(shí)，可用“元素光譜圖”比較法。“元素光譜圖”是在一張張放大20倍以后的不同波段的鐵光譜圖上，將各元素的靈敏線按波長(zhǎng)位置標(biāo)插在鐵光譜圖的相應(yīng)位置上而制成。

元素光譜圖是由波長(zhǎng)標(biāo)尺、鐵光譜和元素譜線及其名稱組成。元素符號(hào)底下的數(shù)字表示該元素譜線的具體波長(zhǎng)；右下角標(biāo)的羅馬數(shù)字 Ⅰ，Ⅱ或Ⅲ…等，分別表示該譜線為原子線，一級(jí)離子線或二級(jí)離子線…等；右上角標(biāo)有不同數(shù)字，表示譜線強(qiáng)度的級(jí)別。一般譜線強(qiáng)度分為10級(jí)，級(jí)數(shù)越高，譜線愈強(qiáng)。

鐵的光譜譜線較多，譜線之間的距離較近。其中每條譜線的波長(zhǎng)都被作過(guò)精確的測(cè)定，載于波長(zhǎng)表內(nèi)。在210～660nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)約有4600條譜線，而且在各個(gè)波段中均有容易記憶的特征光譜，所以將鐵光譜作為波長(zhǎng)比較的標(biāo)尺。

定性分析時(shí)，常常把作為波長(zhǎng)標(biāo)尺的純鐵光譜，利用哈特曼光欄同試樣光譜并列拍攝在同一感光板上。將所得譜片置于映譜儀上放大20倍，再與“元素光譜圖”進(jìn)行比較。使“元素光譜圖”上的鐵光譜同映在映譜儀白色屏上的鐵光譜相重合。根據(jù)試樣光譜的譜線和元素光譜圖上各元素靈敏線相重合的情況，就可以確定有關(guān)譜線的波長(zhǎng)及所代表的元素。

三、光譜定性分析工作條件的選擇

①光譜儀          

 一般選用中型攝譜儀，因其色散率較為適中，可將欲測(cè)元素一次攝譜，便于檢出。若試樣屬多譜線、光譜復(fù)雜、譜線干擾嚴(yán)重，如稀土元素等，可采用大型攝譜儀。

②激發(fā)光源       

因直流電弧的電極頭溫度高，有利于試樣蒸發(fā)，**靈敏度高，故在定性分析中常用它作激發(fā)光源。

③電流控制      

為了使易揮發(fā)和難揮發(fā)的元素都能很好地被檢出，一般先使用較小的電流（5～6A），然后用較大的電流（6～20 A），直至試樣蒸發(fā)完畢。試樣揮發(fā)完后，電弧發(fā)出噪聲，并呈現(xiàn)紫色。

④狹縫         

為了減少譜線的重疊干擾和提高分辨率，攝譜時(shí)狹縫應(yīng)小一些，以5～7μm為宜。

⑤運(yùn)用哈特曼光欄           

為了避免攝譜時(shí)因感光板移動(dòng)帶來(lái)的機(jī)械誤差，造成鐵譜與試樣光譜位置不一致，可使用哈特曼光欄將鐵譜并列攝于試樣光譜的旁邊。哈特曼光欄是由金屬制成的多孔板，置于狹縫前導(dǎo)槽內(nèi)。當(dāng)此光欄在導(dǎo)槽移動(dòng)位置時(shí)，光欄上不同缺口（方孔）截取狹縫不同部位，因而能使攝得的光譜落在感光板的不同位置上。由于狹縫的位置不變，只是光欄對(duì)其以不同高度的截取，所以所得的該組光譜的譜線位置固定不變。

圖1 哈特曼光闌置于狹縫前示意圖