电感耦合等离子体原子发射光谱测定稀土元素含量虚拟仿真实验省级一流课程

蔡琥南昌大学上线时间：2022年

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目的1：通过虚拟仿真原子发射光谱仪的认知，使学生了解原子发射光谱仪的基本构造和工作原理。目的2：通过虚拟仿真交互操作，掌握原子发射光谱仪测试的基本步骤和使用方法。目的3：结合稀土采集分离和纯化虚拟实验中稀土含量测定需求，掌握原子发射光谱定量分析原理在稀土矿中各种稀土含量测定中的应用。目的4: 通过稀土采集、稀土分离、稀土纯化、稀土含量测定等多个虚拟仿真实验项目教学相互呼应，详细探讨稀土分配规律，理解稀土分离提取改进措施，培养学生利用大型仪器解决复杂问题的综合能力和高级思维。

（1）实验原理：

实验项目为电感耦合等离子体原子发射光谱仪（ICP-AES）用于稀土含量测定。其仪器实验原理过程主要分为三个环节：激发、分光和检测。

（1）激发。稀土试样由载气带入雾化系统进行雾化，以气溶胶形式进入炬管轴内通道，在焰炬的高温作用下和惰性氩气气氛中，溶质的气溶胶在等离子体光源中被迅速原子化、激发和电离。

（2）分光。利用光谱仪器中光路系统和分光系统把光源发射的光分解为按波长排列的光谱。

（3）检测。利用光电器件检测光谱，按所测得的光谱波长和发射光强度进行定量分析。

其中利用原子发射光谱进行微量化学物质定量分析原理：

被激发的原子和离子发射出很强的原子谱线和离子谱线，各元素发射的特征谱线及其强度经过分光、光电转换、检测和数据处理。

设激发光源中被测定的元素基态原子数和激发态原子数分别为N₀和N_i，应遵循玻尔兹曼分布定律。

                N_i=K N₀ e^(－E_i^/kT)

式中K为统计常数，k为玻尔兹曼常数，T是等离子体的温度。而在两能级之间的跃迁所产生的谱线强度I_ij与基态原子数目N_i成正比，基态原子数与试样中该元素浓度成正比。因此，在一定的条件下谱线强度与被测元素浓度成正比，可以得到谱线强度I_ij与含量c的函数关系式：

I_ij=ac^b

这个关系式称为罗马金公式，是光谱定量分析依据的基本公式。式中a、b在一定条件下为常数。a是与试样的蒸发、激发过程和试样组成有关的一个参数。B称为自吸系数，它的数值与谱线自吸收有关。当谱线强度不大没有自吸时，b=1；反之，有自吸时，b<1，且自吸越大，b值越小。  

知识点：

共 3 个

1. 1. 基本知识及原理

2. 2. 原子发射光谱仪基本操作

3. 3. 注意事项及故障处理