《原子光谱分析》是“中国分析测试技术丛书”的一个分册。
几十年来,原子光谱分析技术得到长足发展,已经在各行各业获得广泛应用。本书由来自高校分析测试中心,长期工作在原子光谱分析一线的实验技术专家和科学研究专家共同编写。内容主要包括原子吸收光谱分析、原子荧光光谱分析、原子发射光谱分析、电感耦合等离子体质谱分析、X射线荧光光谱分析等,涉及方法的基本原理与仪器装置、进样与联用技术、分析应用等。此外,本书还专门设置一章简要介绍原子光谱分析研究领域的新技术,体现了原子光谱分析不断发展的趋势。
本书可供仪器分析,尤其是原子光谱分析领域的科技人员,高等院校教师、研究生以及高年级本科生阅读;也适用于材料、化学、化工、生物、医药、食品、电子信息、农业、地质等领域的分析工作者参考。
侯贤灯 四川大学教授,博士生导师,享受国务院政府特殊津贴专家。长期从事光谱分析仪器与方法研究,先后承担国家重大科研仪器研制项目、国家自然科学基金重点项目、区域创新联合基金项目等科研任务,2020年以来连续入选Elsevier中国高被引学者。先后任Microchemical Journal副主编,Applied Spectroscopy Reviews、Journal of Analytical Atomic Spectrometry、《分析化学》等学术期刊编委,以及中国分析测试协会常务理事、全国教育装备标准化技术委员会化学分技术委员会副主任委员等。获中国分析测试协会科学技术奖(CAIA奖)一等奖,研制的便携式原子吸收光谱仪获BCEIA金奖、全国发明展览会金奖。
陈明丽 教授,博士生导师,东北大学分析测试中心主任。主要从事样品预处理理论、光谱分析及光谱和质谱联用技术相关研究工作,入选辽宁省“百千万人才工程”千人层次,辽宁省教学名师。担任Talanta、Analytical Sciences副主编,研制了高通量单细胞筛选与分析系统、单细胞光谱-质谱二维分析系统、单个循环肿瘤细胞的筛选与分析系统。获辽宁省科学技术奖(自然科学奖)一等奖,中国分析测试协会科学技术奖(CAIA奖)一等奖。
蒋小明 四川大学研究员,博士生导师。主要从事原子光谱分析方法与仪器相关的研究工作。担任Atomic Spectroscopy等期刊编委。主持国家自然科学基金、四川省重大科学仪器设备专项等科研项目;获中国分析测试协会科学技术奖(CAIA奖)一等奖、中国仪器仪表学会“朱良漪分析仪器创新奖”青年创新奖。
第一章 绪论 001~016
第一节 概述 002
一、原子光谱分析发展简史 002
二、原子光谱分析法在我国的发展概况 003
三、原子光谱分析法的构成 005
第二节 原子光谱分析法的分类 005
一、原子发射光谱分析法 005
二、原子吸收光谱分析法 006
三、原子荧光光谱分析法 006
四、X射线荧光光谱分析法 006
第三节 原子光谱分析法的仪器及术语 007
一、原子光谱分析仪器概述 007
二、光谱仪器组件性能指标及术语 008
第四节 展望 011
参考文献 012
第二章 原子吸收光谱分析 017~082
第一节 概述 018
一、原子吸收光谱分析法的特点 020
二、原子吸收光谱分析的基本术语和概念 021
第二节 原子吸收光谱分析法基本原理 025
一、原子吸收光谱的产生 026
二、原子吸收光谱的谱线波长与数目 026
三、原子吸收光谱的谱线特性 027
第三节 原子化方法 027
一、火焰原子化法 028
二、无火焰原子化法 029
三、氢化物发生原子化法 032
四、冷蒸气发生原子化法 032
第四节 原子吸收光谱法中的干扰及消除方法 032
一、化学干扰 033
二、电离干扰 034
三、光谱干扰 036
四、物理干扰 037
五、背景吸收干扰 037
第五节 原子吸收光谱分析的定量关系 039
一、吸光度与被测元素浓度的关系 039
二、原子吸收测量的基本关系式 040
第六节 原子吸收光谱分析仪器 042
一、原子吸收光谱仪的组成 042
二、光源 043
三、原子化系统 047
四、分光系统 053
五、检测系统 055
六、进样系统 057
第七节 原子吸收光谱分析的实验技术 058
一、进样技术 058
二、化学改进技术 059
三、石墨管改进技术 060
四、平台原子化技术 061
五、探针原子化技术 062
六、背景校正技术 062
七、流动注射联用技术 065
八、原子吸收光谱分析的间接测定技术 067
第八节 分析应用 068
一、金属及合金分析应用 068
二、地质与矿物分析应用 068
三、能源、石油化工分析应用 069
四、环境及水质分析应用 070
五、食品及饲料分析应用 070
六、生化样品分析应用 071
第九节 原子吸收光谱仪器操作、维护与常见故障排除 072
一、安装条件 072
二、仪器的日常维护 073
三、仪器的安全操作与要求 075
四、原子吸收光谱仪常见故障及处理 076
参考文献 077
第三章 原子荧光光谱分析 083~134
第一节 概述 084
一、原子荧光现象 084
二、原子荧光光谱分析的发展简史 084
三、我国原子荧光光谱分析的发展历史 085
第二节 原子荧光分析原理 086
一、原子荧光的基本原理 086
二、原子荧光定量分析基础 089
三、进样技术 090
第三节 原子荧光分析仪 096
一、原子荧光分析仪的结构原理 096
二、化学蒸气发生-原子荧光光谱仪器的使用 107
三、总结与展望 113
第四节 分析方法及其应用 114
一、分析方法及其应用概述 114
二、砷元素 114
三、汞元素 115
四、锑元素 117
五、铋元素 117
六、硒元素 118
七、碲元素 119
八、锗元素 120
九、镉元素 121
十、铅元素 122
十一、锌元素 123
十二、锡元素 123
第五节 原子荧光光谱仪器操作、维护与常见故障排除 124
一、仪器安全操作 124
二、仪器日常维护 125
三、原子荧光光谱仪常见故障及处理 126
参考文献 128
第四章 原子发射光谱分析 135~226
第一节 概述 136
第二节 基本原理 138
一、原子发射光谱的产生 138
二、原子能级与能级图 139
三、原子线与离子线的规律性 142
四、原子发射光谱的谱线特性 145
第三节 原子发射光谱仪器 156
一、基本结构组成 156
二、光源 157
三、试样引入系统 169
四、分光元件 174
五、检测器件 175
六、光谱仪 176
第四节 原子发射光谱主要分析方法 184
一、光谱定性分析 184
二、光谱半定量分析 186
三、光谱定量分析 186
第五节 分析方法性能 191
第六节 分析应用 192
一、主要原子发射光谱分析法的常规应用 192
二、原子发射光谱分析的研究热点及其应用 200
第七节 火花直读光谱仪操作与维护 203
一、分析操作步骤 203
二、仪器操作规程 206
三、仪器的维护 207
四、常见故障排查 208
五、安全注意事项 209
第八节 ICP-AES仪器操作与维护 209
一、进样系统选配与仪器主要参数 209
二、ICP-AES仪器日常分析操作 210
三、ICP-AES仪器的日常维护 215
四、ICP-AES仪器故障排查 216
参考文献 221
第五章 电感耦合等离子体质谱分析 227~302
第一节 ICP-MS分析方法概述 228
一、ICP-MS分析技术的发展 228
二、ICP-MS分析特点 234
第二节 ICP-MS原理及仪器构造 235
一、ICP-MS分析方法原理 235
二、ICP-MS仪器构造 236
第三节 干扰及校正技术 263
一、质谱干扰 263
二、非质谱干扰 267
三、干扰校正/消除技术 268
第四节 ICP-MS分析技术 272
一、样品的制备 272
二、定性分析 273
三、半定量分析 274
四、定量分析 274
五、sp-ICP-MS分析 278
第五节 ICP-MS的应用 281
一、元素总量测定应用 281
二、同位素比值测定应用 284
三、形态分析应用 284
四、sp-ICP-MS及sc-ICP-MS应用 285
五、成像分析应用 289
第六节 ICP-MS仪器操作、维护与常见故障排除 291
一、ICP-MS仪器操作 292
二、ICP-MS仪器的维护 293
三、ICP-MS仪器常见故障排查与处理 295
参考文献 298
第六章 X射线荧光光谱分析 303~350
第一节 概述 304
一、X射线荧光光谱发展历史 304
二、X射线荧光光谱的物理过程 305
三、XRF的仪器结构 308
四、XRF的类型 314
第二节 谱图鉴识与干扰分析 317
一、元素的特征X射线荧光光谱 317
二、XRF中的光谱背景和光谱干扰 318
三、基体效应 319
四、仪器的影响 321
第三节 X射线荧光光谱的数据分析 322
一、定性分析 322
二、无标半定量分析 323
三、定量分析 325
四、痕量分析 328
第四节 样品的制备 328
一、固体熔片 329
二、固体压片 331
三、液体样品 332
第五节 X射线荧光光谱成像技术 334
一、微区X射线荧光光谱仪 334
二、广域X射线荧光扫描成像技术 335
三、同步辐射XRF微区分析 337
第六节 分析应用 338
一、电子电气产品中限用物质分析 338
二、地质和环境样品分析 339
第七节 仪器操作、维护与常见故障排除 341
一、X射线荧光光谱仪的检定和校准 341
二、脉冲高度分析器的调整 344
三、日常维护和常见故障排除 345
参考文献 346
第七章 原子光谱分析新技术 351~391
第一节 进样新技术 352
一、化学蒸气发生 352
二、电热蒸发进样 355
三、激光剥蚀进样 356
第二节 小型化原子光谱仪 358
一、便携式钨丝电热原子吸收光谱仪 358
二、基于微等离子体的小型化原子发射光谱仪 359
第三节 多接收电感耦合等离子体同位素质谱分析 365
一、MC-ICP-MS分析技术的发展 365
二、MC-ICP-MS原理及仪器 365
三、MC-ICP-MS同位素分析 368
第四节 激光电离质谱分析 371
一、激光电离质谱分析概述 371
二、激光电离飞行时间质谱仪的发展 372
三、微型激光电离质谱仪 375
第五节 原子光谱成像分析和生物分析 376
一、生物分析 376
二、单细胞分析 380
三、成像分析 380
第六节 激光诱导击穿光谱分析 381
一、激光诱导击穿光谱基本原理和特点 381
二、LIBS系统硬件组成 383
三、LIBS面临的问题 383
四、LIBS定量化方法 384
第七节 二维原子光谱分析新仪器 385
一、原子光谱/质谱同时测量 385
二、单颗粒/单细胞ICP-MS 386
参考文献 387
索引 392~395