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10、原子吸收理论知识——赛曼(Zeaman)效应校正背景

原子吸收理论知识——赛曼(Zeaman)效应校正背景
 

 塞曼效应由来
在1896年Pieter Zeeman发现火焰中钠的原子发射光谱线,当置于强磁场的极间(数千高斯场强)分裂成三条或更多的偏光成分。知道了塞曼裂变有两种,正常的和异常的。(见下图)
正常塞曼效应
在磁场的感应下,原子发射或原子吸收光谱线裂变为三个成分,中间的π成分不偏离和保持在原来的波长,它是平行于磁场的偏振线,两个σ成分,高的(σ+)和低的(σ-)和原波长移位和波长间隔相等,它们是垂直于磁场的偏振线, s+和s-成分和p 成分的总强度等于未改变前的谱线的强度。
数个明显正常塞曼效应的有:Be、 Mg、 Ca、 Sr、Ba、 Cd 和 Zn,在图1(a)中列举了用285.2镁线为例,在10kG磁场作用下,s+ 和s-成分从p 成分分开至0.0038nm。

异常塞曼效应
异常塞曼效应正确显示同一结构,但大于1条 p  成分和大于2条 s 成分。用AA测定的大多数元素 出现这种效应, 图1(b)列举了在589.0 Na线,下面列出从场致裂变的成分波长。  

塞曼效应扣背景,磁场仅对原子有作用,对大量的分子和固体微粒不作用。没有(或轻微)位移的平行于磁场的偏振成分用于测量总的吸收(原子吸收+背景),与共振线偏离位移的垂直于磁场的偏振成分用以测量背景吸收。完成塞曼扣背景的方法。在实践中,仪器上实施塞曼背景扣除可以采用不同的途径和使用方法。
 
当仅使用石墨炉进行原子化时,最理想是利用塞曼效应进行背景校正。塞曼效应是指光通过加在石墨炉上的强磁场时,引起光谱线发生分裂的现象。
Zeeman方法: 
光源调制——磁场加在光源上。
吸收线调制——磁场加在原子能器上——使用广泛。
塞曼效应分为正常塞曼和反常塞曼效应:
 
a、正常塞曼效应背景校正
 
光的方向与磁场方向垂直,在强磁场作用下,原子吸收线分裂为π和δ+组分:π平行于磁场方向,波长不变;δ+组分垂直于磁场方向,波长分别向长波与短波移动。这两个分量之间的主要差别是π分量只能吸收与磁场平行的偏振光,而δ+分量只能吸收与磁场垂直的偏振光,而且很弱。引起的分子完全等同地吸收平行与垂直的偏振光。即δ+组分为背景吸收,π组分为原子吸收。
 
在原子化器上加一电磁铁,电磁铁仅原子化阶段被激磁,偏振器是固定不变的,它只让垂直于磁场方向的偏振光通过原子化器,去掉平行于磁场方向的偏振光。在零磁场时,吸收线不发生分裂,测得的是被测元素的原子吸收与背景吸收的总吸光度值。激磁时测得的仅为背景吸收的吸光度值,两次测定吸光度之差,就是校正了背景吸收后被测元素的净吸光度值。
 
正常塞曼的缺点是在光路中加有偏振器,去掉平行于磁场方向的偏振光,使光的能量损失了一半,大大降低了检测的灵敏度。
 
b、反常塞曼效应背景校正
 光的方向与磁场方向水平,当光通过在原子化器上加一电磁铁,在强磁场作用下,抑制了π组分(原子吸收)的产生,只产生δ+组分(背景吸收)。在不通电无磁场存在下,空心阴极灯的共振线通过石墨炉,测得待测元素和背景吸收的总和。通电后在强磁场存在下,产生反常塞曼效应,此时只有共振线分裂后产生的δ+组分通过石墨炉,其不被基态原子吸收,仅测得背景吸收。通过两次吸光度之差,即可进行背景校正。反常塞曼由于光路中没有偏振器,光的能量较正常塞曼多50%,检测灵敏度较正常塞曼高
 
塞曼效应使用同一光源进行测量,是非常理想的校正方法,它要求光能集中同方向地通过电磁场中线进行分裂,但在火焰分析中,由于火焰中的固体颗粒对锐性光源产生多种散射、光偏离,燃烧时粒子互相碰撞等因素产生许多不可预见因素,造成光谱线分裂紊乱,在火焰中的应用极不理想。并且,塞曼效应的检测灵敏度低于氘灯校正法。
该法是在磁场作用下,简并的谱线发生分裂的现象。
 
从方式上有两种:
 
1.恒磁场调制方式
吸收线分裂为π 和两个 σ±,π组分平行于磁场方向波长不变,σ± 组分垂直于磁场方向,波长分别向长波和短波方向移动。
光源发射线通过起偏器后变为偏振光,某时刻平行于磁场方向的偏振光通过时,吸收线组分和背景产生吸收,得到原子吸收和背景吸收总吸光度;另一时刻垂直于磁场的偏振光通过原子能器时只有背景吸收,没有原子吸收,两者之差即为原子吸收。

 
 
2.可变磁场调节方式
磁场变化   零磁======激磁
零磁时, 原子+背景吸收; 激磁时, 仅背景吸收,他们之差为原子吸收。

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TAGS: 赛曼 原子 效应
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