原子发射光谱是线状
第三章--原子发射光谱法含样题
试样的引入
电弧和火花光源主要应用于固体试样的分析，而液体和 气体试样采用等离子体光源。
金属或合金
非金属固体材料，试样需放在一个其发射光谱不会干扰 分析物的电极上。
理想的电极材料：碳。
引入方式：电极是一极呈圆柱形，一端钻有一个凹孔。 分析时，将粉碎的试样填塞在顶端的凹孔中。它是引 入试样最常用的方法。另一电极（即对电极）是稍具 圆形顶端的圆锥形碳棒，这种形状可以产生最稳定的 及重现的电弧和火花。
（三）几个概念
激发电位（或激发能） ：原子由基态跃迁到激发态时 所需要的能量
主共振线：具有最低激发电位的谱线叫主共振线。一 般是由最低激发态回到基态时发射的谱线。
原子线：原子外层电子的跃迁所发射的谱线，以I表示, 如MgⅠ285.21nm为原子线。
离子线 ：离子的外层电子跃迁—离子线。以II，III，IV 等表示。如MgⅡ280.27nm为一次电离离子线。
压通道，以利于进样；第三，参与放电过程。 2、中层管通入辅助气体Ar气，用于点燃等离子体。 3、内层石英管以Ar为载气，试样溶液以气溶胶形式引入
等离子体中。
用Ar做工作气体的优点：Ar为单原子惰性气体，不与 试样组份形成难离解的稳定化合物，也不象分子那样 因离解而消耗能量，有良好的激发性能，本身光谱简 单。
2) 摄谱法
摄谱步骤
由激发态直接跃迁至基态所辐射的谱线称为共振线。
由较低级的激发态（第一激发态）直接跃迁至基态的 谱线称为第一共振线，一般也是元素的最灵敏线。
当该元素在被测物质里降低到一定含量时，出现的最 后一条谱线，这是最后线，也是最灵敏线。用来测量 该元素的谱线称分析线。
二、谱线的强度
谱线的强度特性是原子发射光谱法 进行定量测定的基础。谱线强度是单位 时间内从光源辐射出某波长光能的多少， 也即某波长的光辐射功率的大小。
原子发射光谱分析概述、基本原理和定性定量分析方法
物镜
准直镜
反射镜 入射狭缝
光栅 转台
AES仪器略图
光源
一 、AES光源 1. 光源种类及特点
光源
经典光源 现代光源
火焰 电弧 火花
直流电弧 交流电弧
电感耦合等离子体，ICP 激光光源
直流电弧：接触引燃，二次电子发射放电
L
E 220~380V V
5~30A
G
R
d) 谱线的自吸(self-absorption)及自蚀(self-reversal)； e)e) 激发温度 T； f)f) 基态原子数 N0 或浓度 c； g) 前三项由待测物原子自身的性质决定，如核电荷数 、外层电子、轨道状态等。 h) 影响谱线强度及其稳定性最重要的的因素是温度T！
5.3 AES仪器 AES仪器由光源、单色系统、检测系统三部分组成。此
上述振荡电压 10kV(变压器B2) C2击穿 高压高频振荡 引燃分析 间隙（L2-C2-G2）;
G 被击穿瞬间，低压电流使 G2 放电（通过R1和电流表） 电弧； 不断引燃 电弧不灭。
5由于原子或离子的能级很多并且不同元素的结构是不同的因此对特定元素的原子或离子可产生一系不同波长的特征光谱通过识别待测元素的特征谱线存在与否进行定性分析定性原理
原子发射光谱分析 概述、基本原理和 定性定量分析方法
5.1 概述 5.2 基本原理 5.3 AES 仪器 5.4 定性定量分析方法
1）分析对象为大多数金属原子； 2）物质原子的外层电子受激发射产生特征谱线（线光谱）； 3）谱线波长——定性分析；谱线强度——定量分析。
E = E2-E1 = h =hc/
高能态E2）
2. 几个概念 激发电位(Excited potential)：由低能态--高能态所需要的
玻尔理论的基本假设现象氢原子光谱是分立线状
原子的能级结构
回顾
19世纪末20世纪初，人类叩开了微观世界
的大门，物理学家根据研究提出了关于原子
结构的各种模型，卢瑟福的核式结构模型能
够很好
盾．
经典电磁理论
经典电磁理论认为：电子绕核作匀速圆周运动, 绕核运动的电子将不断向外辐射电磁波。由于原子 不断地向外辐射能量，能量 v 逐渐减小，电子绕核旋转的频 e F
Em>En 发射光子， Em<En 吸收光子
能级结构猜想
能级：原子内部不连续的能量称为原子的能级。
数值上等于原子在定态时的能量值。 跃迁：原子从一个能级变化到另一个能级的过程。 在跃迁的过程中，原子辐射(或吸收)光子的能 量为:
hv= Em- En
Em和En分别为跃迁前后的能级
(1)处于高能级的原子会自发
由 T ( m ) T ( n ) 知道，氢原子辐射光谱的波长取决 于两光谱项之差；而hv=Em-En式则揭示出氢原子 辐射光的频率取决于两能级之差。 能级与光谱项之间的关系 最先得出氢原子能级表达式的，是丹麦物理学 家玻尔，他在吸取前人思想的基础上，通过大胆假 设，推导出氢原子的能级满足：
在解决核外电子的运动时 成功引入了量子化的观念
同时又应用了“轨 道”等经典概念和 有关牛顿力学规律
除了氢原子光谱外，在解决 其他问题上遇到了很大的困难．
半经典半量子理论，存在逻辑上的缺点，即把微观粒子看成是遵 守经典力学的质点，同时，又赋予它们量子化的特征。
玻尔理论解决了原子的稳定性和 辐射的频率条件问题，把原子结构的 理论向前推进了一步 ．
率也逐渐改变，原子的发射光 谱应是连续谱。由于原子总能 量减小，电子将最终逐渐接近 原子核，而使原子变得不稳定。
仪器分析基础问题 (一)
仪器分析基础问题（一）1 绪论2 光分析1.什么叫光学分析法？2.光学分析法一般包含哪三个过程？3.我们这门课程要学习什么光分析方法？4.看到原子发射光谱分析法，你就知道这个方法的什么信息？5.电磁辐射具有哪两个特性？分别对应的参数和公式是什么？6.如果一个特定的物质能吸收光线，是不是就能吸收任何波长的光线？1.原子光谱和分子光谱在各个方面的不同2.为什么原子光谱是线状的？而分子光谱是带状的？3.为什么可以根据原子光谱对元素进行定性分析？4.原子光谱涉及哪种能级的跃迁？分子能级呢？1.荧光量子产率的定义式是什么？2.影响荧光的分子结构因素有哪几个？分别是怎么影响的？1.无辐射去活化过程有哪几个？辐射去活化过程有哪几个？2:同一物质的激发光、荧光、磷光，三者的波长的大小顺序？3:荧光发射途径是什么？磷光呢？（即说出从哪个电子能级跃迁到哪个电子能级上）1.低温还是高温利于发射荧光？2.溶剂极性增加，一般会使荧光强度和波长怎样变化？1.分子中哪种跃迁类型最利于发射荧光？2.共轭度增加，荧光强度和波长会怎么变化？3.荧光素和酚酞结构式非常相似，为什么荧光素的荧光量子产率很大而酚酞没有荧光？4.苯酚的荧光量子产率比苯的更大还是更小？苯甲酸呢？1.荧光猝灭主要有哪几种？2.荧光分析时为什么要除氧？3.溴化物通常会发生哪种荧光猝灭？这种猝灭会使荧光、磷光强度分别如何变化？1：激发光谱是如何绘制出来的？发射光谱呢？测定时应该把第一单色器和第二单色器分别放置在什么波长的位置上？2:什么叫stocks位移？3.荧光光谱的形状受激发光波长的影响吗？能量最低的激发光谱和荧光光谱的形状有关系吗？有的话是什么关系？1.标准曲线法纵坐标和横坐标分别是什么？2.使用标准曲线法时需要注意什么？3.标准曲线法的特点是什么？4.标准曲线法的适用情况是哪两种情况？5.多组分混合物荧光分析时若激发光谱和荧光光谱都重叠，常采用列方程组的方法求解，那么列方程组是依据什么原理？1：荧光分光光度计有哪几大部件？作用分别是什么？2.荧光分光光度计和吸光光度计相比，有哪两个特点？1.什么叫光学分析法？光与物质相互作用引起物质的原子分子内部发生能级跃迁而产生对光线的发射吸收等现象，通过测量光线的波长与强度或者是其他性质的变化进行分析的方法。
原子光谱是线光谱,分子光谱是带光谱的原因
原子光谱和分子光谱是光谱学中两种重要的光谱现象，它们在研究物质的结构和性质方面起着重要的作用。
其形成的原因有很多方面，需要对这两种光谱现象进行深入的探讨和分析。
一、原子光谱是线光谱的原因1. 原子内部结构的量子化原子的内部结构是由核和电子组成的，电子在原子的轨道上运动，每个轨道对应着一个特定的能量。
由于电子的运动受到量子力学的限制，电子只能在这些特定的能级上运动，不同能级之间的跃迁会释放出特定波长的光，形成线光谱。
2. 基态和激发态之间的跃迁当原子处于基态时，电子处于最低能级轨道上；而当原子受到激发时，电子会跃迁到较高能级的轨道上。
这种能级跃迁会导致释放出特定波长的光，形成线光谱。
3. 光谱线与原子结构的关系不同原子的内部结构和电子分布不同，因此它们放出的光谱线也是不同的，这为光谱学家提供了研究原子结构和性质的重要信息。
二、分子光谱是带光谱的原因1. 分子的振动和转动分子是由原子组成的，分子内部除了电子外还有振动和转动的运动。
这些振动和转动对应着不同的能级，因此分子光谱呈现出带状的特征。
2. 分子间相互作用的影响分子之间的相互作用会对分子的振动和转动产生影响，导致分子光谱的细微变化，因此分子光谱呈现出复杂的带状结构。
3. 分子结构的多样性不同的分子在结构上有所差异，因此它们的振动和转动特性也会有所不同，这导致了分子光谱的多样性和带状特征。
总结原子光谱和分子光谱是由于原子和分子内部结构的量子化特性、能级跃迁和分子振动转动等因素造成的。
这两种光谱现象对于研究物质的结构和性质具有重要意义，通过对其形成原因的深入研究，有助于深化对物质微观世界的认识，推动科学技术的发展。
4. 光谱分析的应用原子光谱和分子光谱的研究为光谱分析技术的发展提供了重要基础。
利用原子光谱和分子光谱的特性，科学家和工程师们可以从中获得大量有关物质结构和特性的信息，并应用于各个领域。
（1）材料分析领域在材料分析领域，原子光谱和分子光谱技术被广泛应用于金属材料、半导体材料、药品和食品等的成分分析。
等离子体-原子发射光谱总结
2、谱线呈现法
谱线强度与元素的含量有关。元素含量低时，
仅出现少数灵敏线，随元素含量增加，谱线随之出 现。可编成一张谱线出现与含量关系表，依此估计 试样中该元素的大致含量。
例如，铅的光谱 Pb含量（%） 谱线λ(nm) 0.001 0.003 0.01 0.1 1.0 3 10 283.3069清晰可见，261.4178和280.200很弱 283.306、261.4178增强，280.200清晰 上述谱线增强，另增266.317和278.332，但 不太明显。 上述谱线增强，无新谱线出现 上述谱线增强，214.095、244.383、244.62出 现，241.77模糊 上述谱线增强，出现322.05、233.242模糊可见 上述谱线增强，242.664和239.960模糊可见
特征谱线检验，称其为分析线。一般是灵敏线或最后线。
自吸:由弧焰中心发射出来的辐射光，被外围 的基态原子所吸收，从而降低了谱线的强度。 此现象叫自吸。
自蚀：自吸严重时，中心部分的谱线 这个现象叫自蚀 。
将被吸收
很多，从而使原来的一条谱线分裂成两条谱线，
2. 定性方法 标准试样光谱比较法
铁光谱比较法：最常用的方法，以铁谱作为标准(波长标尺)。
将上式取对数，得：
lgI=lga+blgc 谱线强度的对数与被测元素浓度的对数具有线性关系。
2. 内标法基本关系式
影响谱线强度因素较多，直接测定谱线绝对强度计算难以 获得准确结果，实际工作多采用内标法（相对强度法）。 在被测元素的光谱中选择一条作为分析线 ( 强度 I1) ，再选 择内标物的一条谱线(强度I2)，组成分析线对。则：
第五章 等离子体-原子发射光谱
1 2 3
原子发射光谱分析法
仪器分析复习第四章电位分析法
第四章电位分析法一、电化学分析法：根据物质的电学和电化学性质，应用电化学的基本原理和技术，测定物质组分含量的方法。
二、电化学分析法的特点1、灵敏度高。
被测物质含量范围可在10-2—10-12 mol/L数量级。
2、准确度高，选择性好，不但可测定无机离子，也可测定有机化合物，应用广泛。
3、电化学仪器装置较为简单，操作方便。
4、电化学分析法在测定过程得到的是电讯号，易于实现自动控制和在线分析,尤其适合于化工生产的过程控制分析。
三、直接电位法：是将参比电极与指示电极插入被测液中构成原电池，根据原电池的电动势与被测离子活度间的函数关系直接测定离子活度的方法。
电位滴定法: 是借助测量滴定过程中电池电动势的突变来确定滴定终点的方法。
四、直接电位法的特点：1）选择性好；2）分析速度快，操作简便；3）灵敏度高，测量范围宽；4）易实现连续分析和自动分析。
五、电极电位的大小，不但取决于电极的本质，而且与溶液中离子的浓度，温度等因素有关六、标准氢电极的条件为：（1）H+活度为1；（2）氢气分压为101325Pa。
规定：任何温度下，氢电极的电位为“零”。
七、只有可逆电极才满足能斯特方程。
八、极化程度的影响因素：（1）电极的大小、形状（2）电解质溶液的组成（3）温度（4）搅拌情况（5）电流密度九、浓差极化：电极反应中，电极表面附近溶液的浓度和主体溶液浓度发生了差别所引起的。
电化学极化：由某些动力学因素引起的。
若电化学反应的某一步反应速度较慢，为克服反应速度的障碍能垒，需多加一定的电压。
这种由反应速度慢所引起的极化称为电化学极化或动力学极化。
十、电位分析法：是电化学分析法的重要分支，其实质是通过零电流情况下测得两电极之间的电位差（即所构成原电池的电动势）进行分析测定。
十一、离子选择性电极：也称膜电极，它能选择性地响应待测离子的浓度（活度）而对其他离子不响应，或响应很弱，其电极电位与溶液中待测离子活度的对数有线性关系，即遵循能斯特方程式。
原子光谱与分子光谱
原子光谱和分子光谱
原子光谱反映原子或离子的性质而与原 子或离子来源的分子状态无关。确定试 样物质的元素组成和含量。不能给出物 质分子结构的信息。
原子光谱为线状光谱
原子光谱和分子光谱
一、原子光谱
（一）核外电子运动状态
原子核外电子的运动状态可以用主量子数、角量子数、磁量 子数、自旋量子数来描述。
1、n决定电子的能量和电子离核的远近。
取值：K、L、M、N。。。。
2、L决定角动量的大小及电子轨道的形状。
符号: s, p, d, f
L=0,1,2,3…..,(n-1)
3、磁量子数m决定磁场中电子轨道在空间的伸展的方向。
4、自旋量子数ms决定电子自旋的方向，顺磁场和逆磁场
ms=1/2,-1/2
原子光谱和分子光谱
➢拉曼光谱法 (RS) Raman Spectroscopy
➢*核磁共振波谱法(NMR) Nuclear Magnetic Resonance
Spectroscopy ➢*质谱法 (MS)
Mass Spectroscopy
联用技术发展很电子相对于原子核的运动--电子能级; （△E=1～２０ｅＶ,紫外、可见、近红外） 2.原子核在其平衡位置附近的相对振动--振动能级;
第二节 原子光谱和分子光谱
（二）光谱项 原子的能量状态需要用光谱项来表征。
N2s+1LJ 其中n为主量子数，L为总角量子数
L=∑Li S为总自旋量子数，S=Σms , I J内量子数，是由于轨道运动和自旋运动的相互作 用，即轨道磁距与自旋磁距的相互影响而得出的。
第二节 原子光谱和分子光谱
J=L+S
➢*红外吸收光谱法(IR) Infrared Spectroscopy
现代理化分析试题及答案
称 ( )。 答案：无线电波（射频波） ，微波，波谱，红外线，可见光，紫外线，光学光谱，
X 射线， 射线，射线谱。
2、原子中电子受激向高能级跃迁或由高能级向低能级跃迁均称为 答案：电子，能级。
( )跃迁或 ( )跃迁。
3、电子由高能级向低能级的跃迁可分为两种方式：跃迁过程中多余的能量即跃迁前后能量差以电磁辐射的
5、干涉指数为（ 101）、（ 202）、（ 303）、（ 404）的晶面，它们的晶面指数均为（ 6、立方面心格子的干涉指数（ 200）表示的晶面上都有原子分布。√
101）。√
7、立方原始格子的干涉指数（ 200）表示的晶面上都有原子分布。
8、正点阵与倒易点阵之间互为倒易关系。√
9、正点阵中每一组（ HKL）晶面对应着一个倒易点，该倒易点在倒易点阵中的坐标（可称阵点指数）即为
HKL；反之，一个阵点指数为 HKL 的倒易点对应正点阵中一组（ 倒易点相应的倒易矢量 r* HKL决定。√
四、选择
HKL）晶面，（ HKL）晶面的方位与晶面间距由该
1、属于 [111] 晶带的晶面是（） 。 B
A、 (111) ； B、 (231)； C、（ 011）； D、（ 111）
2、晶面间距为 d 101／ 3 的晶面，其干涉指数为（） 。 C A、（ 101）；B、（ 202）； C、（ 303）； D、（ 404） 3、下列分析方法中属于发射光谱的是（） 。B
6、自旋量子数 I=0 的原子核是（） 。B A、 19F9； B、 12C6； C、 1H1； D、 15N7
7、下面 4 种核，能够用于核磁共振实验的为（） 。 A A、 19F9； B、 12C6； C、16O8； D、 32S16
五、简答题及思考题
材料分析测试方法试题及答案
第一章电磁辐射与材料结构一、名词、术语、概念波数，分子振动，伸缩振动，变形振动（或弯曲振动、变角振动），干涉指数，晶带，原子轨道磁矩，电子自旋磁矩，原子核磁矩。
二、填空1、电磁波谱可分为3个部分：①长波部分，包括( )与( )，有时习惯上称此部分为( )。
②中间部分，包括( )、( )和( )，统称为( )。
③短波部分，包括( )和( )（以及宇宙射线），此部分可称( )。
答案：无线电波（射频波），微波，波谱，红外线，可见光，紫外线，光学光谱，X射线，射线，射线谱。
2、原子中电子受激向高能级跃迁或由高能级向低能级跃迁均称为( )跃迁或( )跃迁。
答案：电子，能级。
3、电子由高能级向低能级的跃迁可分为两种方式：跃迁过程中多余的能量即跃迁前后能量差以电磁辐射的方式放出，称之为( )跃迁；若多余的能量转化为热能等形式，则称之为( )跃迁。
答案：辐射，无辐射。
4、分子的运动很复杂，一般可近似认为分子总能量（E）由分子中各( )，( )及( )组成。
答案：电子能量，振动能量，转动能量。
5、分子振动可分为( )振动与( )振动两类。
答案：伸缩，变形（或叫弯曲，变角）。
6、分子的伸缩振动可分为( )和( )。
答案：对称伸缩振动，不对称伸缩振动（或叫反对称伸缩振动）。
7、平面多原子（三原子及以上）分子的弯曲振动一般可分为( )和( )。
答案：面内弯曲振动，面外弯曲振动。
8、干涉指数是对晶面( )与晶面( )的标识，而晶面指数只标识晶面的（）。
答案：空间方位，间距，空间方位。
9、晶面间距分别为d110／2，d110/3的晶面，其干涉指数分别为( )和( )。
答案：220，330。
10、倒易矢量r*HKL的基本性质：r*HKL垂直于正点阵中相应的（HKL）晶面，其长度r*HKL等于(HKL)之晶面间距d HKL的( )。
答案：倒数（或1/d HKL）。
11、萤石（CaF2）的（220）面的晶面间距d220=0.193nm，其倒易矢量r*220（）于正点阵中的（220）面，长度r*220=（）。
材料现代分析测试技术-光谱分析
弧层边缘的温度较低，因而这里处于基态的同类原子较多。 这些低能态的同类原子能吸收高能态原子发射出来的光而 产生吸收光谱。原子在高温时被激发，发射某一波长的谱 线，而处于低温状态的同类原子又能吸收这一波长的辐射， 这种现象称为自吸现象。
光电直读光谱仪
在原子发射光谱法中， 一般多采用摄谱法(spectrography)。
摄谱法是用感光板记录光谱。将光谱感光板置于摄谱仪 焦面上，接受被分析试样的光谱作用而感光，再经过 显影、定影等过程后，制得光谱底片，其上有许多黑 度不同的光谱线。然后用影谱仪观察谱线位置及大致 强度，进行光谱定性及半定量分析。
（6）谱线的自吸与自蚀
三、谱线的自吸与自蚀(self-absorption and selfreversal of spectral lines)
在实际工作中，发射光谱是通过物质的蒸发、激发、 迁移和射出弧层而得到的。首先，物质在光源中蒸发形成 气体，由于运动粒子发生相互碰撞和激发，使气体中产生
大量的分子、原子、离子、电子等粒子，这种电离的气 体在宏观上是中性的，称为等离子体。在一般光源中， 是在弧焰中产生的，弧焰具有一定的厚度，如下图：
4. Atomic fluorimetry
气态自由原子吸收特征波长的辐射后，原子的外层 电子 从基态或低能态跃迁到较高能态，约经10-8 s，又跃
迁至基态或低能态，同时发射出与原激发波长相同（共 振荧光）或不同的辐射（非共振荧光—直跃线荧光、阶 跃线荧光、阶跃激发荧光、敏化荧光等），称为原子荧 光。波长在紫外和可见光区。在与激发光源成一定角度 （通常为90）的方向测量荧光的强度，可以进行定量分 析。
原子发射光谱分析、特点和应用
式中gi，g0为激发态和基态的统计权重， Aij为i、j两能级间 的跃迁几率， h为普朗克常数， ij为发射谱线的频率， N0 为基态的单位体积内的原子数，Ei为激发电位，k为玻兹曼 常数，T为激发温度。
（二）影响谱线强度的因素 1、谱线的性质
Iijg g0 i Aijh
Ei
ijN0e kT
（1）激发电位 (Ei) 谱线强度与激发电位成负指数关系。在温度一定
弧焰温度：4000-7000K,可使约70多种元素激发； 特点 (1)电极头温度高即蒸发温度高(3800 K ) ，蒸发能力强， 绝对灵敏度高,适合矿物和难挥发物的定性分析；(2)缺 点是放电不稳定，且弧较厚，自吸现象严重，故不适 宜用于高含量定量分析。
（二）.低压交流电弧光源 （三）. 高压火花光源 （四）. 电感耦合等离子体光源 (重点)
（四）. 电感耦合等离子体光源 （ICP） 电感耦合等离子体光源是利用高频电感耦合的方法
产生等离子体放电的一种装置。现在是应用较为广泛的 一种新型激发电源。
一、原子发射光谱的产生 一般情况下，物质的原子处于基态，通过电致激发、
热致激发等激发光源作用下，原子获得能量，外层电子从 基态跃迁到较高能态变为激发态 ，约经10-8 s，外层电子就 从高能级向较低能级或基态跃迁，能量以光辐射形式发射 出去，这样就得到发射光谱。
热能、电能
∆E＝hν ＝h·c / λ 基态元素M
原子发射光谱分析法是根待测物质的气态原子或离子在 受到热或电激发时，由基态跃迁到激发态，返回到基态时， 发射出特征光谱，依据特征光谱的波长和强度进行定性、定 量的分析方法。
原子发射光谱法的分析步骤如下：
(1)在激发光源中，将被测物质蒸发、解离、电离、激 发，产生光辐射。
原子发射光谱
ICP-AES 特点
feature of ICP-AES
(1)温度高，惰性气氛，原子化条件好，有利于难熔化合
物的分解和元素激发，有很高的灵敏度和稳定性；
(2)“趋肤效应”，涡电流在外表面处密度大，使表面温 度高，轴心温度低，中心通道进样对等离子的稳定性影响小 。也有效消除自吸现象，线性范围宽（4～5个数量级）； (3) ICP中电子密度大，碱金属电离造成的影响小； (4) Ar气体产生的背景干扰小； (5) 无电极放电，无电极污染； ICP焰炬外型像火焰，但不是化学燃烧火焰，气体放电； 缺点：固体进样困难，对非金属测定的灵敏度低，仪器昂贵 ，操作费用高。
1. 高频发生器 高频发生器的作用是产生高频磁 场以供给等离子体能量。 应用最广泛的是利用石英晶体压 电效应产生高频振荡的他激式高频 发生器，其频率和功率输出稳定性 高。频率多为27-50 MHz，最大输 出功率通常是2-4kW。 感应线圈一般以圆铜管或方铜管 绕成的2-5匝水冷线圈。
2. 炬管与雾化器
R 309.418 309.271 2.1 10
R KN Klb
由于 R实>R，所以可以分开两条谱线。
二、光谱仪
（1）感光板与谱线黑度 感光板主要由玻璃片基和感光层组成， 感光层又称乳剂，它是由感光物质卤化银、 明胶和增感剂等物质组成。元素发射出的光 谱使感光板感光，然后在暗室显影、定影， 感光层中金属银析出，形成黑色的光谱线。
二、光谱仪
色散率：指将不同波长的光分散开的能 力，色散率可分为线色散率和角色散率。 分辨率是指摄谱仪的光学系统能够正确 分辨出相邻两条谱线的能力。 聚光本领指摄谱仪的光学系统传递辐射 的能力。
2、光栅光谱仪的光学特性
第二章原子发射光谱分析
2.原子吸收光谱分析法
利用特殊光源发射出待测元素的共振线，并将溶液中离 子转变成气态原子后，测定气态原子对共振线吸收而进行的 定量分析方法。
3.原子荧光分析法
气态原子吸收特征波长的辐射后，外层电子从基态或低 能态跃迁到高能态，在10-8s后跃回基态或低能态时，发射出 与吸收波长相同或不同的荧光辐射，在与光源成90度的方向 上，测定荧光强度进行定量分析的方法。
二、光分析法仪器的基本单元
1. 光源
依据方法不同，采用不同的光源：火焰、灯、激光、电 火花、电弧等；依据光源性质不同，分为：
连续光源：在较大范 围提供连续波长的光源， 氢灯、氘灯、钨丝灯等；
线光源：提供特定波 长的光源，金属蒸气灯( 汞灯、钠蒸气灯)、空心 阴极灯、激光等；
2.单色器
单色器：获得高光谱纯度辐射束的装置，而辐射束的波长 可在很宽范围内任意改变；
平行光经过棱镜后按波长顺序排列成为单色光；经聚焦 后在焦面上的不同位置上成像，获得按波长展开的光谱；
棱镜的分辨能力取 决于棱镜的几何尺寸和 材料；
棱镜的光学特性可 用色散率和分辨率来表 征；
棱镜的特性与参数
（1）色散率
角色散率：用dθ/dλ表示，偏向角θ对波长的变化率；
d d
2sin
2
4.分子荧光分析法
某些物质被紫外光照射激发后，在回到基态的过程中发 射出比原激发波长更长的荧光，通过测量荧光强度进行定量 分析的方法。
5. 分子磷光分析法
处于第一最低单重激发态分子以无辐射弛豫方式进入第 一激发态的三线态，再跃迁返回基态发出磷光。测定磷光强 度进行定量分析的方法。
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二.概念：
基态：原子核外电子离核较近的处于最低能量状态
激发态：当原子获得足够的能量后，就会使外层电子 从低能级跃迁至高能级，这种状态称为激发态。
概
述
原子发射光谱法的基本原理 原子发射光谱仪器 光谱定性分析和半定量分析
光谱定量分析
原子发射光谱的特点和应用
第一节 概述
原子发射光谱法：(atomic emission spectrometry， AES ) 是根据待测物质的气态原子被激发时所发射的 特征线状光谱的波长及其强度来测定物质的元素组成 和含量的一种分析技术。
当原子浓度低时，谱线不呈现自吸现象；原子浓 度增大，谱线产生自吸现象，使其强度减小。由于发 射谱线的宽度比吸收谱线的宽度大，所以，谱线中心 的吸收程度要比边缘部分大，因而使谱线出现“边强 中弱”的现象。当自吸现象非常严重时，谱线中心的 辐射将完全被吸收，这种现象称为自蚀。
自吸因素
I = I0e-ad I0为弧焰中心发射的谱线强度，a为吸收系数，d 为弧层 厚度。
c 为光速(2.997925×1010cm/s)
（一）谱线强度表达式
则 设i、j两能级之间的跃迁所产生的谱线强度Iij表示，
Iij = NiAijhij 式两中能级Ni为间单的位跃体迁积几内率处，于h为高普能朗级克i的常原数子，数，ij为A发ij为射i、谱j 线的频率。
若激发是处于热力学平衡的状态下，分配在各激 发态和基态的原子数目Ni 、N0 ，应遵循统计力学中麦 克斯韦-玻兹曼分布定律：
第二节 原子发射光谱法的基本原理
一、原子发射光谱的产生
原子的外层电子由高能级向低能级跃迁，能量以 电磁辐射的形式发射出去，这样就得到发射光谱。原 子发射光谱是线状光谱。
一般情况下，原子处于基态，通过电致激发、 热致激发或光致激发等激发光源作用下，原子获得能 量，外层电子从基态跃迁到较高能态变为激发态 ， 约经10-8 s，外层电子就从高能级向较低能级或基态 跃迁，多余的能量的发射可得到一条光谱线。
原子光谱中每一条谱线的产生各有其相应的激发电 位。由激发态向基态跃迁所发射的谱线称为共振线。共 振线具有最小的激发电位，因此最容易被激发，为该元 素最强的谱线。离子也可能被激发，其外层电子跃迁也 发射光谱。由于离子和原子具有不同的能级，所以离子 发射的光谱与原子发射的光谱不一样。每一条离子线都 有其激发电位。这些离子线的激发电位大小与电离电位 高低无关。
Ni = N0 gi/g0e (-E / kT) 式体统中积计内权Ni 处 重为于 ，单基E位i为态体激的积发原内电子处位数于，，激k发g为i，态玻g的兹0为原曼激子常发数数态，，和TN基为0为态激单的发位 温度。
（二）影响谱线强度的因素为：
1 统计权重 谱线强度与激发态和基态的统计权重之比成正比。
激发电位：原子的外层电子由低能级激发到高能级时 所需要的能量称为激发电位。
电离电位：使原子电离所需要的最低能量称为电离电 位。
离子线： 离子外层电子跃迁时发射的谱线称为离子线。
三、谱线的强度
ΔE=E2- E1
λ= h c/E2-E1
=h c/λ
υ= c /λ
=hυ
σ= 1/λ
=hσc
h 为普朗克常数（6.626×10-34 J•s）
交流电弧 电火花 ICP（Inductively coupled plasma）电感耦合 等离子体。
光源要求和的分类
作用：是提供使试样中被测元素蒸发离解、原子化 和激发所需要的能量
5.基态原子数 谱线强度与基态原子数成正比。在一定的条件
下，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，这 是光谱定量分析的依据。
(三)、谱线的自吸与自蚀
在实际工作中，发射光谱是通过物质的蒸发、激 发、迁移和射出弧层而得到的。首先，物质在光源中 蒸发形成气体，由于运动粒子发生相互碰撞和激发， 使气体中产生大量的分子、原子、离子、电子等粒子， 这种电离的气体在宏观上是中性的，称为等离子体。 在一般光源中，是在弧焰中产生的，弧焰具有一定的 厚度，如下图：
图6.2谱线的自吸与自蚀
弧焰中心a的温度最高，边缘b的温度较低。由弧焰 中心发射出来的辐射光，必须通过整个弧焰才能射出， 由于弧层边缘的温度较低，因而这里处于基态的同类原 子较多。这些低能态的同类原子能吸收高能态原子发射 出来的光而产生吸收光谱。原子在高温时被激发，发射 某一波长的谱线，而处于低温状态的同类原子又能吸收 这一波长的辐射，这种现象称为自吸现象。
分析范围： 可对约70种元素（金属元素及磷、硅、 砷、碳、硼等பைடு நூலகம்金属元素）进行分析。常用于定性、 半定量及定量分析。
一般情况下，用1%以下含量的组分的测定，检出 限量ppm精密度为10%左右，线性范围约2个数量级， 但如采用电感耦合等离子体（ICP）作光源,可检出限 降至10-310-4ppm。精密度达到±1%以下，线性范围 可延长至7个数量级。这种方法可有效地用于测量高、 中、低含量的元素。
在谱线上，常用r表示自吸，R表示自蚀。 在共振线上， 自吸严重时谱线变宽， 称为共振变宽谱线的固有强度越大， 自吸系数越大
弧层越厚，弧层中被测元素浓度越大，自吸愈严重， 直 流电弧弧层较厚，自吸现象也最严重。
第三节 原子发射光谱仪器 一.激发光源 光源的作用: 蒸发、解离、原子化、激发、 跃迁。 光源的影响：检出限、精密度和准确度。 光源的类型：直流电弧
2 跃迁几率 谱线强度与跃迁几率成正比。跃迁几率是一个原
子在单位时间内两个能级之间跃迁的几率，可通过实 验数据计算。 3 激发电位
谱线强度与激发电位成负指数关系。在温度一定 时，激发电位越高，处于该能量状态的原子数越少， 谱线强度越小。激发电位最低的共振线通常是强度最 大的线。
4.激发温度
温度升高，谱线强度 增大。但温度升高，电离 的原子数目也会增多，而 相应的原子数减少，致使 原子谱线强度减弱，离子 的谱线强度增大。