1. طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
فصل پنجم:
طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
هدف کلی:
آشنائی با مبانی نظری , دستگاهوری و کاربردهای روشهای فوق اين روشها برای اندازه گيريهای کمی وتجزيه وتحليل عناصر بسيار متداولند

2. نشر شعله اي (Flame Emission) :
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
نشر شعله اي (Flame Emission) :
نمونه گونه مورد نظر در شعله به حالت اتمي تبديل مي شود
الكترونهاي ظرفيت اتمهاي مورد نظر با جذب انرژي حرارتي به سطوح انرژي بالاتر ارتقاء پيدا مي كنند
در برگشت به حالت پايه از خود تابش نشر كرده
شدت تابش نشر شده متناسب با غلظت آن گونه در محلول اوليه است

3. فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
طيف سنج نشر شعله اي

4. Classic Flame Atomic Absorption Spectrometry
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
Classic Flame Atomic Absorption Spectrometry

5. فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
طيف سنج جذب اتمي

6. طيف سنج فلوئورسانس اتمي
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
طيف سنج فلوئورسانس اتمي

7. منابع بخار اتمي مهمترين منبع : شعله
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
منابع بخار اتمي مهمترين منبع : شعله
نمونه بصورت محلول و در حالتي كه به ذرات ريز و يكنواختي تبديل شده ، بصورت غبار وارد شعله مي شود.
بخارات محلول حاوي نمونه بهمراه سوخت و اكسيدان وارد مشعل مي شوند

8. فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
سيستم ريز كننده (nebulizer) ، اطاقك ذرات (Spray Chamber) و مشعل (Flame)

9. فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
Sample
Compartment
Light Source
Detector

10. فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
Light Path

11. Sample is vaporized in the flame. Aspirator tube sucks the
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
Sample is
vaporized
in the flame.
Aspirator
tube sucks the
sample into the
flame in the
sample
compartment.

12. فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي

13. انواع شعله مورد استفاده در نشر و جذب اتمي
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
انواع شعله مورد استفاده در نشر و جذب اتمي
گاز اکسيد کننده
سوخت
ماکزيمم درجه حرارت (C)
هوا
استيلن
2250
اکسيد نيترو
2955
گاز ذغال سنگ
1825
پروپان
1725
هيدروژن
2045
هوا – آرگون
1577
اکسيژن
گاز طبيعی
2740
2677
3060
اکسيژن - هليم
2812
سيانوژن
4500

14. حدود آشكارسازي براي شعله هوا ـ استيلن
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
حدود آشكارسازي براي شعله هوا ـ استيلن
عنصر
طول موج
(nm)
حدودآشکارسازی(g/ml) Li
670/7
0/005 Mg
285/2
0/0001 Mn
279/5
0/001 Ni
232/0
0/004 Pb
238/8
0/01 Pt
268/9
0/04
Sb*
217/6
0/03
Se*
196/0
0/07
Te*
214/3
0/019 TI
273/4
0/009 Zn
213/9
0/0008
عنصر
طول موج
(nm)
حدودآشکارسازی(g/ml) Ag
328/1
0/0009
As*
193/7
0/14 Au
242/8
0/006
Bi*
222/8
0/02 Ca
422/7
0/001
Cd*
228/7
0/0005 Co
240/7 Cr
357/9
0/002 Cu
324/7 Fe
248/3
0/003 Hg
253/6
0/17

15. حدود آشكار سازي براي شعله اكسيد نيتروز ـ استيلن
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
حدود آشكار سازي براي شعله اكسيد نيتروز ـ استيلن
عنصر
طول موج (nm)
حدودآشکارسازی(g/ml) Al
309/9
03/0 B
249/7
0/7 Mo
313/3
0/03 Si
251/6
0/06 Sn
286/3
0/11 Ti
364/3
0/05 V
318/4
0/04 W
255/1
1/2

16. مقايسه شعله هوا ـ استيلن با نيتروزاكسيد ـ استيلن
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
مقايسه شعله هوا ـ استيلن با نيتروزاكسيد ـ استيلن
مشخصات
شعله هوا ـ استيلن
شعله نيتروزاکسيد ـ استيلن
طول شکاف مشعل
10 cm
5 cm
سوخت
استيلن
اکسيدان
اکسيژن موجود در هوا
گاز نيروزاکسيد N2O
درجه حرارت
کمتر
بيشتر
نوع شعله
احياکننده ضعيف
احياکننده قوی CN,NH

17. مقايسه طيف نشري شعله هوا ـ استيلن با اكسيد نيترو ـ استيلن
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
مقايسه طيف نشري شعله هوا ـ استيلن با اكسيد نيترو ـ استيلن

18. مراحل و فرآيند تشكيل اتم
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
مراحل و فرآيند تشكيل اتم
انتقال محلول (بوسيله لوله موئينه)
تزريق و پاشيدن محلول و تبديل آن به ذرات ريز
انتقال ذرات ريز
تبخير و حذف حلال
تعادل بين ذرات تبخير شده
اندازه گيري نشر يا جذب

19. مراحل و فرآيند تشكيل اتم
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
مراحل و فرآيند تشكيل اتم

20. تداخل تبخيري فسفات در علامت جذب اتمي كلسيم
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
تداخل تبخيري فسفات در علامت جذب اتمي كلسيم

21. تداخل تبخيري آلومينيوم در علامت جذب اتمي منيزيم
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
تداخل تبخيري آلومينيوم در علامت جذب اتمي منيزيم

22. فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي

23. اثر تداخل يوني شدن سديم بر نشر پتاسيم
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
اثر تداخل يوني شدن سديم بر نشر پتاسيم
در اثر يوني شدن سديم و افزايش غلظت الكترونهاي سرگردان در شعله ، پتاسيم يوني نمي شود

24. فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
اثر تداخل يوني شدن پتاسيم بر جذب استرونسيم در شعله اكسيد نيترو ـ استيلن

25. فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
طيف سنجي نشري شعله اي

26. حالتهاي آماري سطوح انرژي الكترونهاي برانگيخته
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
حالتهاي آماري سطوح انرژي الكترونهاي برانگيخته
معادله ماكسول ـ بولتزمن
Nu / No = (gu / go) e -(Eu - Eo) / KT
gu = سهم آماري حالت بر انگيخته
go = سهم آماري حالت پايه
K = ثابت بولتزمن
Eu = انرژي حالت برانگيخته
Eo = انرژي حالت پايه
T = درجه حرارت كلوين ‏

27. سهم آماري بيانگر احتمال توقف و حضور يك الكترون در يك سطح انرژي خاص است
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
سهم آماري بيانگر احتمال توقف و حضور يك الكترون در يك سطح انرژي خاص است
ثابت جفت شدن راسل ـ ساندرز J=(L+S) g=2J+1
S = 1/2 , L  S=0 , p=1 , d=2 , f=3
در طيف سنجي نسبت Nu / No عامل مهمي در وضوح و شكل طيفها است .

28. نمونه هائي ازمقادير Nu/No براي خطوط رزونانسي
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
نمونه هائي ازمقادير Nu/No براي خطوط رزونانسي
خطوط رزونانسی
(nm)
انرژی تحريک ev
gu/go
Nu /No
2000 k
3000 k
4000 k
Cs 852.1
1.46 2
4.44x10-4
7.24x10-3
2.98x10-2
Na 589.0
2.11
9.86x10-6
5.88x10-4
4.44x10-3
Ca 422.7
2.93
1.21x10-7
3.69x10-5
6.04x10-4
Zn 213.8
5.80
7.29x10-15
5.38x10-10
1.48x10-6

29. خط طيفي 228.8nm كادميم ناشي از انتقال 1so  1s1 است
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
خط طيفي 228.8nm كادميم ناشي از انتقال 1so  1s1 است
نسبت Nu/No را در شعله هواـ استيلن (حرارت 2250 C) محاسبه كنيد
gu /go = (2J+1)/(2J+1) = (2(1)+1)/(2(0)+1) = 3/1
 = c/ = 2.998x1010 cm/sec / 2.88x10-5 cm
= 1.310x10-15 sec-1
Eu-Eo=h=(6.626x10-27erg-sec)(1.310x10-15 sec-1)
Eu-Eo = 6.682x10-12 erg
Nu / No = (gu / go) e -(Eu-Eo)/KT = 4.5x10-10

30. حدود آشكارسازي در طيف بيني نشري شعله اي اکسيدنيتروـ استيلن
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
حدود آشكارسازي در طيف بيني نشري شعله اي اکسيدنيتروـ استيلن
عنصر
طول موج
(nm)
حدودآشکارسازی(g/ml) Mg
285/1
0/005 Mn
403/1 Mo
390/3
0/1 Ni
341/4
0/03 Pb
405/7
0/2 Sn
284/0
0/05 Sr
460/7
0/0001 Ti
399/8 V
437/9
0/01 W
400/8
5/0 Zn
360/1 3
عنصر
طول موج
(nm)
حدودآشکارسازی(g/ml) Ag
328/1
0/02 Al
396/1
0/005 Au
267/6
0/5 Ba
355/5
0/001 Cd
326/1 2 Co
345/3
0/05 Cr
425/4 Cu
327/4
0/01 Fe
371/9 In
451/4
0/002 Li
670/6
0/00003

31. حدود آشكار سازي براي شعله هوا ـ استيلن
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
حدود آشكار سازي براي شعله هوا ـ استيلن
عنصر
طول موج (nm)
حدودآشکارسازی(g/ml) Ca
422/7
0/005 K
766/4
0/0005 Na
589/0 Rb
780/0
0/001

32. طيف سنجي جذب اتمي (AAS) Atomic Absorption Spectrometry
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
طيف سنجي جذب اتمي (AAS) Atomic Absorption Spectrometry

33. فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي

34. لامپ كاتدي تو خالي hollow cathode lamp
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
منبع :
لامپ كاتدي تو خالي hollow cathode lamp

35. A hollow cathode lamp for Aluminum (Al)
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
A hollow cathode lamp for Aluminum (Al)

36. فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي

37. اثر عرض نوار بر دقت اندازه گيري در طيف سنجي جذب اتمي
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
اثر عرض نوار بر دقت اندازه گيري در طيف سنجي جذب اتمي

38. لامپهاي تخليه بدون الكترود
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
لامپهاي تخليه بدون الكترود
مقدار كمي از عنصر مورد نظر يا نمك آن و يا تركيبي از آنها همراه بامقدار كمي گاز بي اثر دريك حباب كوارتز قرار ميگيرد
در اثر تابش امواج راديو فركانسي گاز بي اثر يونيزه ودر حالت تحريك شده با اتمهاي عنصر مورد نظر برخورد كرده و اتمهاي فلز تحريك شده نشر مي كنند

39. اندازه گيري به روش جذب اتمي
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
اندازه گيري به روش جذب اتمي
در بهترين شرايط از قانون بير پيروي مي كند
It = Io (10-abc)
Cغلظت مولار = a ضريب جذب =
It شدت تابش عبور شده = b مسير عبور نور =
Io شدت تابش اوليه =
ولي در عمل عواملي باعث مي شوند كه كاملاً مطابق با قانون بير عملي نباشد .
It = Io (10-abc) + Iau + Ie - Iba – Is
جذب هاي زمينه اي = Iba ناخالصي منبع = Iau
پراكنده شدن نور = Is نشر اتمها در شعله = Ie

40. تصحيح زمينه و حذف طيفهاي زمينه اي
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
تصحيح زمينه و حذف طيفهاي زمينه اي

41. منحني تجزيه اي يا منحني كاليبراسيون (Calibration Curve)
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
منحني تجزيه اي يا منحني كاليبراسيون (Calibration Curve)
log(Io/ It) = A = abc
log It = -abc + log Io
با محلول شاهد (Blank) معادله ساده تر ميشود
حساسيت (Sencitivity) :
غلظتي كه معادل 1% جذب باشد (جذب ) معادل شيب ناحيه خطي منحني تجزيه اي است
حد آشكار سازي (Limit of Detection) يا LOD :
غلظتي از نمونه كه علامت حاصل از آن دو يا سه برابر ريشه ميانگين مربعي لرزشي (nois) است

42. يك نمونه از منحني تجزيه اي
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
يك نمونه از منحني تجزيه اي

43. فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي

44. اتمي شدن الكترو حرارتي (Electrothermal atomizer)
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
اتمي شدن الكترو حرارتي (Electrothermal atomizer)
بجاي شعله از يك وسيله معمولاً از كربن كه باعبور جريان الكتريسيته گرم مي شود استفاده مي شود

45. مقايسه حد آشكار سازي در سيستم شعله و كوره
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
مقايسه حد آشكار سازي در سيستم شعله و كوره
عنصر
حدود آشکار سازی (g/l)
نسبت حدود آشکارسازی شعله/الکتروحرارتی
الکتروحرارتی
شعله Ag
0/005
0/9
180 Al
0/01 30
3000 Au
0/1 6 60 Ba
0/04 8
200 Bi 20 Cd
0/003
0/5
170 Co
0/02
300 Cr 2 Cu 1 50 Fe 3
150 Mn
100 Mo
1500 Ni 4 40 Pb
0/05 10 Pt
1/2 Si
600 Tl 9 90 V
0/2 Zn
0/001
8/0
800

46. جنبه هاي عملي كار با اتم سازها اندازه گيري علامتهاي جذبي
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
جنبه هاي عملي كار با اتم سازها
اندازه گيري علامتهاي جذبي
كاربردهاي طيف سنجي جذب اتمي
ملاحظات عمومي
استفاده از حلالهاي آلي

47. طيف سنجي فلوئورسانس (fluorescence spectroscopy)
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
طيف سنجي فلوئورسانس (fluorescence spectroscopy)
اساس اين روش تحريك بخار اتمي توسط يك منبع تابش و اندازه گيري تابش نشر شده
حد تشخيص اين روش از نشر اتمي و جذب اتمي بسيار كوچكتر است
مثلاً براي سرب pg/ml ml/اتم 250

48. فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي

49. دستگاه فلوئورسانس اتمي
فصل پنجم: طيف سنجي نشر شعله اي ،جذب اتمي و فلوئورسانس اتمي
دستگاه فلوئورسانس اتمي

50. مقايسه حدود آشكار سازي با ليزر يا منبع معمولي پيوسته
منابع پالسی
منابع معمولی (پيوسته موج)
عنصر
ليزر خط
پيوسته Ag
---
0/0041
0/02
0/0001
0/006 Al
0/005
0/07
0/1
0/2 Ca
0/0003 Cd
0/004
0/03
0/00001
0/01 Co
0/007
1/0 Cr
0/05 Fe
0/3
0/008 Mg
0/003
0/001 Mn
./01
0/002 Mo
0/06
0/5 Ni Pb Sr Ti 4
0/9 Tl V Zn