原子发射光谱的发展
原子发射光谱分析法
2023-11-06
目录
• 原子发射光谱分析法概述 • 原子发射光谱仪 • 分析方法与样品处理 • 原子发射光谱法的应用 • 原子发射光谱法的优缺点 • 研究成果与应用实例
01
原子发射光谱分析法概述
定义与原理
定义
原子发射光谱分析法是一种基于原子发射光谱学的方法，通过对样品中原子 或离子的特征光谱进行分析，实现对其成分和含量的测定。
原理
当样品被加热或受到能量激发时，原子会从基态跃迁到激发态，并释放出特 征光谱。通过对这些光谱进行分析，可以确定样品中元素的种类和含量。
发展历程与重要性
发展历程
原子发射光谱分析法自19世纪末发展至今，经历了从经典光谱分析到现代光谱仪 器分析的演进过程。
重要性
原子发射光谱分析法在科学研究和工业生产中具有广泛的应用价值，为材料科学 、环境科学、生命科学等领域提供了重要的分析手段。
03
该方法广泛应用于地质、环保、生物医学等领域，用于研究复杂样品中元素的 含量、分布和化学形态。
05
原子发射光谱法的优缺点
优点
高灵敏度
原子发射光谱法可以检测到低浓度的元素 ，具有很高的灵敏度。
无需样品处理
原子发射光谱法不需要对样品进行复杂的 处理，可以直接进行分析。
快速分析
该方法可以实现多元素同时分析，大大缩 短了分析时间。
发和激发。
光谱仪的构造
包括入射狭缝、准直镜、光栅 、聚焦镜和ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ射狭缝。
光谱仪工作原理
样品被激发后，原子会产生不 同波长的光谱，通过光栅分光 后形成光谱，再经过聚焦镜聚 焦到出射狭缝，最后由检测器
进行检测。
光谱仪的分类与特点
第五章原子发射光谱
• 处于高能级的电子经过几个中间能级跃 迁回到原能级，可产生几种不同波长的 光，在光谱中形成几条谱线。一种元素 可以产生不同波长的谱线，它们组成该 元素的原子光谱。 • 不同元素的电子结构不同，其原子光谱 也不同，具有明显的特征。
原子发射光谱技术的发展历程
原子发射光谱在50年代发展缓慢； 1960年，工程热物理学家 Reed ，设计了环形放电感耦等 离子体炬，指出可用于原子发射光谱分析中的激发光源；
电极，每转动180度，对接一次， 转动频率(50转/s)，接通100次/s， 保证每半周电流最大值瞬间放电 一次；
高压火花的特点：
（1）放电瞬间能量很大，产生的温度高，激发能力强， 某些难激发元素可被激发，且多为离子线； （2）放电间隔长，使得电极温度低，蒸发能力稍低，适 于低熔点金属与合金的分析； （3）稳定性好，重现性好，适用定量分析；
原子发射光谱仪通常由三部分构成： 光源、分光、检测；
原子发射光谱激发光源
• 激发光源的基本功能是提供使试样中被 测元素原子化和原子激发发光所需要的 能量。对激发光源的要求是： 灵敏度高，稳定性好，光谱背景小，结 构简单，操作安全。
常用的激发光源： • 电弧光源。（交流电弧、直流电弧） • 电火花光源。 • 电感耦合高频等离子体光源（ICP光源） 等。
检测器
ICP形成原理
ICP火焰温度分布
缺点：出射狭缝固定，各通道检测的元素谱线一定；
改进型： n+1型ICP光谱仪
在多道仪器的基础上，设置一个扫描单色器，增加一个 可变通道；
2. 全谱直读等离子体光谱仪
采用CID阵列检测器，可同时检测165 ～800nm波长范围内出现的全部谱线； 中阶梯光栅分光系统，仪器结 构紧凑，体积大大缩小； 兼具多道型和扫描型特点； CID ：电荷注入式检测器 (charge injection detector,CID), 28×28mm半导体芯片上，26万个感 光点点阵( 每个相当于一个光电倍 增管)；
原子发射光谱法(aes)
通过测量待测样品中某一元素的特征谱线强度，与已知浓度的标准样品进行比 较，大致确定待测样品中该元素的含量范围。
定性分析
谱线识别法
通过对比已知元素的标准谱线与待测样品的谱线，确定待测样品中存在的元素种 类。
特征光谱法
利用不同元素具有独特的特征光谱，通过比对特征光谱的差异，确定待测样品中 存在的元素种类。
电热原子化器利用电热丝加热 ，使样品中的元素原子化。
化学原子化器利用化学反应将 样品中的元素转化为气态原子
。
光源
01 光源用于提供能量，使样品中的元素原子 化并产生光谱信号。
02 光源类型有多种，如电弧灯、火花放电灯 等。
03
电弧灯利用电弧放电产生高温，使样品中 的元素原子化。
04
火花放电灯利用高压电场使气体放电，产 生高温，使样品中的元素原子化。
原子发射光谱法(AES)
目 录
• 原子发射光谱法(AES)概述 • AES的仪器与设备 • AES的样品制备与处理 • AES的分析方法与技术 • AES的优缺点与挑战 • AES的未来发展与展望
01 原子发射光谱法(AES)概 述
定义与原理
定义
原子发射光谱法(AES)是一种通过测量物质原子在受激发态跃迁时发射的特定波长的光来分析物质成分的方法。
02
发射光谱仪通常包括电 子激发源、真空系统、 光学系统、检测器等部 分。
03
电子激发源用于产生高 能电子，激发原子或离 子，使其跃迁至激发态。
04
真空系统用于维持仪器 内部的高真空环境，减 少空气对光谱信号的干 扰。
原子化器
01
02
03
04
原子化器是将样品转化为原子 蒸气的装置。
光谱分析的发展
光谱分析的发展光谱分析法是测定物质与电磁辐射相互作用时所产生的发射、吸收辐射的波长和强度进行定性、定量和结构分析的方法。
光谱分析是近几十年发展起来的，当今发展迅速、方法门类众多，能够适应各个领域所提出的新任务，已成为现代分析的重要方法：1、原子发射光谱法1859年基尔霍夫、本生研制了第一台用于光谱分析的分光镜，实现了光谱检验；1900年普朗克提出了“量子化”概念并于1918年因创立量子论、发现基本量子获诺贝尔物理学奖；1905年爱因斯坦提出了光量子假说并于1921年因“光的波粒二象性”这一成就获得诺贝尔物理学奖，他们的理论为光谱分析的发展奠定了坚实的理论基础。
20世纪30年代建立了光谱定量分析法。
20世纪60年代以后原子发射光谱得到迅速发展，期间主要应用火焰、电弧及电火花等激发光源，在发现新元素、促进原子结构理论的发展及其在各种无机材料定性分析中发挥了重要作用。
20世纪70年代以来，应用了电感耦合高频率等离子体焰炬、激光等新型激发光源。
2、原子吸收光谱法1802年，伍朗斯顿在研究太阳连续光谱时发现了太阳连续光谱中有暗线。
1817年福劳霍费在研究太阳连续光谱时，再次发现了这些暗线，将这些暗线称为福劳霍费线。
1860年，本生和克希荷夫证明太阳连续光谱中的暗线，正是太阳大气圈中的钠原子对太阳光谱中的钠辐射吸收的结果。
1955年澳大利亚的瓦尔西发表了论文《原子吸收光谱在化学分析中的应用》奠定了原子吸收光谱法的理论基础；50年代末和60年代初，Hilger，Varian Techtron及Perkin-Elmer公司先后推出了原子吸收光谱商品仪器，发展了瓦尔西的设计思想。
1961年里沃夫发表了非火焰原子吸收法的研究工作。
1965年威尔斯将氧化亚氮—乙炔火焰成功地用于火焰原子吸收光谱法中，使可测定的元素达到了70个之多。
近年来，使用电视摄像管做多元素分析鉴定器，结合中阶梯光栅，设计了用电子计算机控制测定多元素的原子吸收分光光度计，为解决同时测定多种元素的问题开辟了新的途径。
原子光谱学的历史
原子光谱学的历史
原子光谱学是研究原子在特定条件下吸收和发射光辐射的学科，其历史可以追溯到18世纪末。
以下是原子光谱学的主要历史
发展：
1. 18世纪末至19世纪初：最早的原子光谱研究可以追溯到约
瑟夫·冯·弗拉·荷夫和威廉·海因里希·沃斯坎宁的工作。
他们分
别发现了氢原子和其它元素的光谱现象，并提出了一些基本规律。
2. 19世纪：光谱学的研究进一步深入。
格罗特里安·基尔霍夫、安格斯特·昂斯特罗姆和他们的学生们通过观察氢原子和其它
元素的光谱，提出了基尔霍夫规则和昂斯特罗姆定律，对光谱线的频率和波长的关系进行描述。
3. 20世纪上半叶：量子力学的出现使得原子光谱学得到了更
加严谨的理论解释。
尤金·鲍尔和亚伯拉罕·彼得·里特在1920
年代提出了量子力学描述原子结构的模型，这一模型能够解释光谱线的位置和强度。
4. 20世纪中叶：原子光谱学在天体物理学和化学中的应用得
到了广泛发展。
研究人员通过观察星系和星际空间中的光谱，发现了一些新的元素和物质。
5. 近现代：随着科学技术的进步，原子光谱学的应用范围进一步扩大。
包括激光光谱学、原子吸收光谱法等在内的新技术不断涌现，为物质分析、环境监测等领域提供了强大的工具。
总之，原子光谱学的历史经历了对光谱现象的观察和实验研究、基于量子力学的理论解释以及应用的不断发展和创新，其研究成果为我们深入理解原子结构和物质性质提供了重要依据。
原子发射光谱分析
ICP的分析特点 的分析特点
1. 对大多数元素有高的灵敏度 检测限达 -9－10-11 检测限达10 g·L-1因为温度高（等离子体核处 因为温度高（等离子体核处10000K，中央 ，中央6000－ － 8000K）；惰性气氛，有利于难熔物质分解。 ）；惰性气氛 ）；惰性气氛，有利于难熔物质分解。 2. 测定线性范围宽 因趋肤效应而无自吸现象。 因趋肤效应而无自吸现象 自吸现象。 高频电流密度在导体截面呈不均匀分布， 趋肤效应 高频电流密度在导体截面呈不均匀分布，集 中在导体表层的现象。 中在导体表层的现象。 3. 碱金属电离不造成干扰，因电流密度大。 碱金属电离不造成干扰，因电流密度大。 4. 无电极污染 因是无极放电。 因是无极放电。 5. 耗样量小 载气流速低，试样在中央通道充分激发 载气流速低， 6. 背景干扰小 因工作气体氩气是惰性气体不产生其 它物质。 它物质。
第一共振线 原子由第一激发态跃迁到基态发射的谱线。 原子由第一激发态跃迁到基态发射的谱线。 最易发生，能量最小，一般是最灵敏线，又叫最后线。 最易发生，能量最小，一般是最灵敏线，又叫最后线。 原子获得足够的能量(电离能)产生电离。 原子获得足够的能量(电离能)产生电离。失去一个电 子形成一级离子，再失去一个电子形成二级离子。 子形成一级离子，再失去一个电子形成二级离子。 离子由第一激发态跃迁到基态发射的谱线。 电离线 离子由第一激发态跃迁到基态发射的谱线。与电 离能大小无关，离子的特征共振线。 离能大小无关，离子的特征共振线。 识别元素的特征光谱鉴别元素的存在 定性分析 测定特征谱线的强度测定元素的含量 定量分析
R 镇流电阻 调节 和稳定电流 L 减小电流波动
直流电弧工作原理
电弧点燃后，热电子流高速通过分析间隔冲击阳极， 电弧点燃后，热电子流高速通过分析间隔冲击阳极， 产生高热，试样蒸发并原子化， 产生高热，试样蒸发并原子化，电子与原子碰撞电离出 正离子冲向阴极。电子、原子、离子间的相互碰撞， 正离子冲向阴极。电子、原子、离子间的相互碰撞，使 原子跃迁到激发态，返回基态时发射出该原子的光谱。 原子跃迁到激发态，返回基态时发射出该原子的光谱。 弧焰温度： 多种元素激发 弧焰温度：4000～7000 K，可使 多种元素激发。 ～ ，可使70多种元素激发。 绝对灵敏度高，背景小，适合定性分析。 特 点：绝对灵敏度高，背景小，适合定性分析。
原子光谱分析的进展及应用
原子发射光谱分析进展及应用一、进祥系统G．E．BaMescu认为，在一个样品的整个分析过程中，取样和进样部分应占40％，测量占20％，而数据采集和数据处理占40％。
取样和进样系统的可靠性代表着分析化学家技术水平的高低。
近年来，电热蒸发技术(ETV)与流动注射技术(n)的应用，使电感锅台等离子体光谱(ICP)与微波等离子体(MIP)的进样系统有较大改进。
提高了分析的灵敏度，简化了分析过程。
(1)电热蒸发技术电热蒸发技术目前已成为ICP的一种较通用的进样系统，适合于固体粉末样品的直接分析和微量液体样品的分析。
电热蒸发系统代替气动雾化器作为ICP的进样系统，使样品的传输效率提高，检出限降低1—2个数量级。
固体粉末样品可用500一700微升的样品杯来代替称重，液体样品的取样量为微升。
将样品置于石墨桥上，石墨桥密闭后与ICP炬管直接相通，通大电流加热，最高温度可达2900K，使样品完全蒸发和原子化后进1CP炬管。
固体样品的常规化学处理耗时长、空白高、灵敏度低，田由执兹常林术育按讲行固体粉末样品的分析可以克服以上缺点。
G011nch等曾用以上ETV—ICP系统进行了多元素同时测定，分析了合金钢、碳化硅、淤泥、土壤以及灰中的痕量元素，基体干扰通过选择蒸发时间来消除。
测量的相对标准偏差(RSD)为3—11％，动态线性范围为104一105，用不同标样制作同一个分析元素的工作曲线，线性很好。
电热蒸发技术的最大问题是Iv—VI族元素以及稀土元素(REE)和碳形成难熔的碳化物，很难蒸发，从而使这些元素的信噪比低、记忆效应较严重。
江祖成等人用聚四氟乙烯(PTFE)作氟化剂，使Ⅳ—Ⅵ族及稀土元素分析的检出限降低了1—2个数量级，并且基体效应减小，固体样品的颗粒效应也明显减小，允许进行直接固体粉末样品分析的颗粒尺寸增大了15倍。
他们使用该氟化剂，用ETV—ICP系统分析了生物样品中的Cr、B、Mo、V和REE。
(2)流动注射进样系统流动注射技术作为一种高效率的液体样品的分离和富集技术c41，近年来用于作ICP和MIP的进样系统，显示了它的优越性：样品传输效率高；所需的溶液样品量少，一般仅为30一300微升；此外，可以分析高盐分样品溶液，即使注入含盐量为40％的样品溶液，也不会堵塞雾化器。
原子光谱分析的研究进展及应用现状
原子光谱分析的研究进展及应用现状原子光谱分析的研究进展及应用现状_________________________________________________________________原子光谱分析作为一项重要的现代分析技术，具有较高的灵敏度，较大的测量范围，较强的选择性等优点，在化学分析、环境分析、生物分析等方面得到了广泛的应用。
本文将介绍原子光谱分析的研究进展及其应用，以更好地理解其在分析领域中的重要作用。
##### 一、原子光谱分析研究进展原子光谱分析是一种用来测定物质或样品中各元素成分及其含量的方法。
其主要原理是：将样品中的物质放入高温的电弧中，使其发生电离而产生原子，然后通过离子源将原子加速，使其出现不同的能量层次，从而产生不同的光谱图谱，从而实现对样品中元素的测定。
目前，已发展出多种原子光谱分析技术，如X射线发射光谱、原子吸收光谱、原子发射光谱、原子荧光光谱、原子共振光谱、电感耦合等体等，为物质成分及其含量的测定提供了强有力的技术手段。
随着近年来电子计算机技术的发展，原子光谱分析也在不断发展，如多元素分析仪的发展使得单仪器多元素分析成为可能；微型化使得原子光谱仪器尺寸减小；多样化使得原子光谱仪可以测量多种不同样品；实时性使得原子光谱仪可以实时检测样品中的物质成分及其含量；高性能使得原子光谱仪可以测量样品中物质成分及其含量的低浓度。
##### 二、原子光谱分析在化学、环境、生物分析中的应用1. 在化学分析中，原子光谱分析可以用来测定各种样品中的物质成分及其含量，如铁、钙、镁、锌、铜、锰、钼、铬、锡、钒、钽、铅、镉、铝、钛、钇、钇等金属元素及相应的氧化物。
此外，还可以测定一些有机物中的元素，如氮、氧、碳、氢、氧氮化合物等。
2. 在环境分析中，原子光谱分析可以用来测定大气、水体、土壤中的各种有害物质成分及其含量，如重金属元素如铅、镉、氟、氯、氮氧化物等。
此外，还可以测定一些有机物中的元素，如甲醛、氯乙烯、氯乙烯等。
原子荧光光谱仪的发展历史
原子荧光光谱仪的发展历史1.引言1.1 概述概述原子荧光光谱仪是一种广泛应用于化学、物理、生物和环境等领域的仪器，用于分析和检测样品中的原子及其组成元素。
它通过利用原子的特定能级跃迁所发出的特征荧光信号，实现对样品中元素的定性和定量分析。
随着科技的不断进步和发展，原子荧光光谱仪也在不断演变和改进。
从最初的早期实验设备，到现代的高精度、高灵敏度的仪器，原子荧光光谱仪经历了一系列的发展历程，逐步成为现代化分析仪器的代表之一。
本文将从原子荧光光谱仪的起源开始，介绍其发展历程和重要性，并展望其未来的发展趋势。
通过对该仪器的综合了解，我们可以更好地认识到其在科学研究和实际应用中的重要性和作用，为读者提供了解原子荧光光谱仪的基础知识和发展动态的参考。
1.2 文章结构文章结构是指文章的组织框架和分类方式，在这种情况下，本文将按照以下结构展开讨论原子荧光光谱仪的发展历史：第一部分为引言，目的是向读者介绍原子荧光光谱仪的重要性和本文的目的。
在引言中，我们将对原子荧光光谱仪的概述进行简要介绍，包括其原理和应用领域，并介绍本文的结构和内容安排，以帮助读者更好地理解文章的主题。
第二部分是正文，主要分为两个小节。
首先，我们将探讨原子荧光光谱仪的起源，包括其最早的发展历程和相关的科学家。
我们将回顾最早的实验和技术突破，介绍这些突破对原子荧光光谱仪的发展产生的影响。
接着，我们将详细讨论原子荧光光谱仪的发展历程，包括其在不同时期的技术进步和应用扩展，以及相关领域的重大突破和创新。
我们将列举一些重要的里程碑事件，并解释这些事件对原子荧光光谱仪的意义和影响。
第三部分是结论，主要分为两个小节。
首先，我们将总结原子荧光光谱仪的重要性，并强调其在科学研究和工业应用中的价值。
我们将回顾原子荧光光谱仪所取得的成就，并指出其在解决实际问题和推动科学进步方面的潜力。
接着，我们将展望原子荧光光谱仪的未来发展趋势，包括可能的技术改进和应用拓展。
我们将探讨原子荧光光谱仪在面临的挑战和机遇，并提出一些可能的发展方向和研究方向。
原子发射原子吸收光谱的发展
原子发射原子吸收光谱的发展一、引言原子发射和原子吸收光谱法是一种广泛用于元素分析和痕量测定的方法。
自20世纪初期开始，该方法就因其高精度、高灵敏度和高分辨率等优点，在多个领域得到了广泛应用。
随着科学技术的不断进步，原子发射和原子吸收光谱法也在不断发展和完善。
本文将从技术改进、应用拓展、理论深化、多维分析和联用技术等方面，对原子发射原子吸收光谱的发展进行概述。
二、技术改进1.光源技术：随着激光技术的不断发展，激光作为激发光源在原子发射和原子吸收光谱法中得到了广泛应用。
激光具有高功率密度、单色性好和脉冲宽度窄等优点，可以获得更高质量的光谱信息，提高测量的灵敏度和准确性。
2.分光技术：随着光栅、棱镜和干涉仪等分光技术的不断发展，原子发射和原子吸收光谱法的分辨率和灵敏度得到了进一步提高。
这些分光技术可以实现对光谱的精细测量和分析，为痕量元素的测定提供了更准确的方法。
3.检测技术：随着光电倍增管、电荷耦合器件和光子计数器等检测技术的发展，原子发射和原子吸收光谱法的检测限得到了显著降低。
这些检测技术可以实现对痕量元素的精确测量，为环境监测、食品安全等领域提供了有力的技术支持。
三、应用拓展1.环境监测：原子发射和原子吸收光谱法在环境监测领域得到了广泛应用。
通过对大气、水体和土壤中的元素含量进行测定，可以评估环境质量，为环境保护提供科学依据。
2.食品安全：在食品安全领域，原子发射和原子吸收光谱法可用于检测食品中的重金属元素、农药残留和添加剂等有害物质，保障人民群众的饮食安全。
3.地质学：在地质学领域，原子发射和原子吸收光谱法可用于分析岩石、矿石和土壤中的元素组成和含量，为地质勘查、资源开发和地球化学研究提供重要数据。
4.医学：在医学领域，原子发射和原子吸收光谱法可用于分析生物样品中的元素含量，为疾病诊断和治疗提供依据。
例如，通过测定人体血液中的微量元素含量，可以评估人体的健康状况。
四、理论深化随着量子力学和光谱学理论的不断发展，原子发射和原子吸收光谱法的理论基础得到了进一步深化。
原子发射光谱法
Nt = α τ CB
思考题： 思考题： 离子线的强度与等离子体中的离子密度有关， 离子线的强度与等离子体中的离子密度有关，试根 据上述思路求离子谱线的强度与浓度间的关系。 据上述思路求离子谱线的强度与浓度间的关系。
第三节
发射光谱分析的仪器
光源
单色器
检测器
一、激发光源 激发光源的作用是提供试样蒸发、原子化、 激发光源的作用是提供试样蒸发、原子化、激发所需的 能量。 能量。 温度高 对激发光源的要求是： 稳定，重现 对激发光源的要求是： 稳定， 背景小（无或少带光谱） 背景小（无或少带光谱） 简便、 简便、安全
∆E =Ei - Ej = hνij = hC/λ ν λ
频率反映了单个光子的能量， 频率反映了单个光子的能量，强度是群体谱线总能量 若激发态原子密度为
Ni，每个原子单位时间内发生 ，
Aij 次跃迁（跃迁几率） 次跃迁（跃迁几率）
则 根据
Iij = Aij hνijNi ν
Boltzmann 公式
R
D T D
R
L C G
E~
分析特性 • 火花作用于电极的面积小，时间短，电极温度 火花作用于电极的面积小，时间短， 低，不适于难蒸发的物质 • 火花放电的能量高，能激发激发电位很高的原 火花放电的能量高， 子线或离子线 •稳定性好，适于定量分析 稳定性好， 稳定性好 •电极面积小，适于微区分析 电极面积小， 电极面积小 电弧和火花光源适于固体样品分析，但温度低，基体 电弧和火花光源适于固体样品分析，但温度低， 影响严重，需要寻找更高蒸发、 影响严重，需要寻找更高蒸发、原子化和激发的光源
4、基体效应 基体效应指试样组成对谱线强度的影响。 基体效应指试样组成对谱线强度的影响。这种影响 主要发生在试样的蒸发和激发过程中。 主要发生在试样的蒸发和激发过程中。 （1）光源蒸发温度与试样成分有关 基体含大量低沸点物质——电极由低沸点物质控制， 电极由低沸点物质控制， 基体含大量低沸点物质 电极由低沸点物质控制 蒸发温度低 基体含大量高沸点物质——电极由高沸点物质控制， 电极由高沸点物质控制， 基体含大量高沸点物质 电极由高沸点物质控制 蒸发温度高 基体含不同沸点物质—— 出现不同的蒸发顺序，影 出现不同的蒸发顺序， 基体含不同沸点物质 响谱线强度 （2）光源激发温度与试样主体成分的电离电位有关 电离电位越高，光源激发温度越高， 电离电位越高，光源激发温度越高，影响谱线 强度。 强度。
原子发射光谱法
b
二、定量分析基础-谱线强度
在i, j两能级间跃迁，谱线强度可表示为：
I ij= Ni Aij hυij (1) (Aij 为跃迁几率)
在高温下，处于热力学平衡状态时， 单 Ni位之体间积遵的守基Bo态ltz原m子an数n分N布0与定激律发态原子数
Ni = N0 gi/g0 e-E/kT (2)
第三节 原子发射光谱仪
原子发射光谱法仪器分为三部分：光源、分光 仪和检测器。
一、光源 光源的作用: 蒸发、解离、原子化、激发、 跃迁。 光源的类型：
直流电弧 交流电弧 电火花 电感耦合等离子体(ICP) （Inductively coupled plasma）
主要部分：
1. 高频发生器 2. 等离子体炬管 3. 试样雾化器 4. 光谱系统
R = I / I0 =Acb 取对数，得
lgR = blgc + lgA
此式为内标法光谱定量分析的基本关系式。
2. 校准曲线法： 在确定的分析条件下，用三个或三个以上
含有不同浓度被测元素的标准样品与试样 在相同的条件下激发光谱，以分线强度I或 内标分析线对强度比R或lgR对浓度c或lgc做 校准曲线。再由校准曲线求得试样被测元 素含量。
为(Bgoi,ltgz0m为an激n常发数态，和T基为态温的度统。计) 权，Ei为激发电位，K
把(2)代入(1)得：
Iij=gi/g0AijhυijN0e-Ei/kT
此式为谱线强度公式。 Iij 正比于基态原子N0 ，也就是说 Iij ∝C，这就 是定量分析依据。
影响谱线强度的因素为：
（1）统计权重(gi/g0)
影响谱线强度的因素为：
（4）激发温度(T)
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。
原子光谱学的历史与发展
原子光谱学的历史与发展原子光谱学是一门研究原子发射、吸收和散射光的学科，它的发展与原子结构理论的演进密切相关。
本文将从历史和发展两个方面探讨原子光谱学的演变。
一、历史回顾原子光谱学的起源可以追溯到19世纪初。
当时，科学家们开始研究气体放电现象，并发现气体放电产生的光线具有特定的颜色。
这一发现引发了人们对光的性质和原子结构的探索。
在1830年代，德国科学家冯·斯特劳斯发现了氢光谱中的一系列谱线，并将其归因于氢原子的特定能级跃迁。
这一发现为后来的原子光谱学奠定了基础。
随着时间的推移，科学家们逐渐发现了其他元素的光谱特征。
1860年，德国化学家基尔霍夫发现了太阳光谱中的一系列暗线，这些暗线与地球上的某些元素的光谱线相匹配。
这一发现引发了人们对太阳和其他星体组成的研究。
二、发展进展19世纪末至20世纪初，原子光谱学得到了迅猛发展。
英国科学家卢瑟福提出了原子核模型，解释了光谱线的产生机制。
他认为，原子核中的正电荷与电子之间的相互作用导致了能级跃迁和光谱线的出现。
随着量子力学理论的兴起，原子光谱学进入了一个新的阶段。
1926年，德国物理学家薛定谔提出了薛定谔方程，成功解释了氢原子的光谱特征。
这一理论为原子光谱学的发展提供了强有力的工具。
20世纪中叶，原子光谱学进一步发展，涉及到更多元素的研究。
科学家们发现了许多新的谱线，并通过比较光谱特征来确定元素的存在和浓度。
这一技术被广泛应用于化学分析、天体物理学和环境监测等领域。
随着科学仪器的进步，原子光谱学的研究手段也得到了改进。
20世纪末，激光技术的发展使得科学家们能够更精确地测量和分析原子光谱。
激光诱导击穿光谱（LIBS）和激光诱导荧光光谱（LIFS）等新技术的出现，为原子光谱学的应用提供了更多可能性。
三、应用前景如今，原子光谱学已经成为化学、物理、天文学等领域中不可或缺的工具。
它被广泛应用于元素分析、材料表征、环境监测和天体物理学研究等方面。
在元素分析方面，原子光谱学可以精确测量样品中各种元素的浓度和组成。
原子发射光谱法的发展趋势
原子发射光谱法的发展趋势原子的核外电子一般处在基态运动，当获得足够的能量后，就会从基态跃迁到激发态。
然而处在激发态的原子并不稳定，会迅速返回到基态，这时就要将获得的能量释放出去，若此能量以光的形式出现，就会产生原子发射光谱法。
原子发射光谱法是依据每种化学元素的原子或离子在热激发或电激发下，发射特征的电磁辐射而进行元素的定性与定量分析的方法。
原子发射光谱法是光学分析法中产生与发展最早的一种。
1859年，德国学者霍夫和本生把分光镜应用于化学分析，从而使光谱检测法得到实现，奠定了光谱定性分析的基础。
伴随着光谱仪器和光谱理论的迅速发展，发射光谱分析法进入了新的发展阶段。
火焰、火花及弧光光源稳定性的提高，给定量发展提供了便捷。
20世纪20年代，内标原理的提出，奠定了定量分析的基础。
30年代系列棱镜光谱仪的形成，促进了定量分析的发展。
而在50年代，光栅光谱仪基本上形成系列，对光谱分析又是一个巨大的推动。
近几十年来，激光、等离子体、辉光等新型光源以及中阶梯光栅光谱仪、干涉光谱仪等仪器的发展，加上电子计算机的应用，使发射光谱分析进入了光电化、自动化的阶段。
原子发射光谱法具有不经过分离就可以同时进行多种元素快速定性定量分析的特点，在科学领域及电子、机械、食品工业、钢铁冶金、矿产资源开发、环境监测、生化临床分析、材料分析等方面得到了广泛的应用。
下面，我就简要谈谈原子发射光谱在实际生活中的应用及发展趋势。
1.岩矿及土壤中元素分析矿物及土壤中各种元素的分析是原子发射光谱法应用的一个主要领域之一。
地球化学探矿方法，是利用现代化的痕量分析手段，系统研究地表各种物质中多种元素含量的异常变化，广泛搜索这些地表物质出现的微观矿化征兆，以实现其经济价值。
原子发射光谱法可以快速同时分析测定样品中的15种稀土元素，成为一种快速、经济、有效的方法，利用这种方法可以找出矿石中稀土元素的分布情况，为寻找矿物资源提供了重要的手段。
同样，在土壤分析中，目前比较先进的方法是ICP发射光谱分析方法，用它可以同时分析土壤中的常量元素和微量元素。
原子光谱学的历史里程碑
原子光谱学的历史里程碑原子光谱学是一门研究原子在各种能级间跃迁所产生的光谱现象的学科，它的发展里程碑标志着人类对于原子结构和物质性质认识的深化。
本文将从历史的角度回顾原子光谱学的关键发展节点，展示这门学科的深远影响。
一、巴尔末线的发现19世纪初，化学家首次观察到具有光发射或吸收特征的化学元素。
1802年，英国化学家威廉·哈顿首次发现了紫外光下钾盐溶液的特殊光谱。
但真正引起科学家重视的是谷峰的发现。
在1821年，德国化学家约翰·威廉·谷峰发现了钠盐的两条非常明亮的黄线，这被称为巴尔末线。
这个发现标志着原子光谱学作为新兴学科的开始。
二、费曼方程的发现19世纪中期，人们意识到原子的光谱行为与其电子结构密切相关。
1865年，德国物理学家受到基尔霍夫的激发，“费曼菲舍-佩加格方程”使得光谱学成为一个更加完整和准确的学科，这也为今后的原子结构研究提供了理论基础。
三、鲍尔理论根据开普勒和法拉第的物理理论，爱尔兰物理学家尼尔斯·鲍尔于1913年提出了鲍尔理论，这个理论描述了原子中电子的能级分布和电子跃迁所产生的光谱现象。
鲍尔理论的重要性在于它首次将量子力学原理应用到物理学的一个具体领域。
四、赖曼效应的解释20世纪初，德国物理学家约瑟夫·赖曼通过研究氢原子光谱的不连续性发现了赖曼系列。
他提出了赖曼效应的解释，即原子的能级分布与光谱线的特征之间的关系。
这一发现为后来的原子结构理论提供了巨大的启示。
五、波尔-凡德瓦尔斯理论20世纪早期，曼谷研究领导着原子光谱学的发展。
1910年，丹麦物理学家尼尔斯·鲍尔通过研究不同元素的光谱线发现了一个普遍规律，即原子谱线的频率与电子的能级之间存在简单的数学关系。
他提出了波尔-凡德瓦尔斯理论，该理论成功解释了多种元素的光谱现象，奠定了现代原子光谱学的基础。
六、拉曼散射20世纪20年代，印度物理学家钱德拉塞卡拉·拉曼发现了被称为拉曼散射的现象。
简述原子发射光谱产生的过程
简述原子发射光谱产生的过程
原子发射光谱的产生过程包括三个主要步骤：激发、发光和检测。
激发：利用激发光源使试样蒸发、解离成原子，或进一步解离成离子，最后使原子或离子得到激发，发射辐射。
发光：被激发的原子或离子返回其低能级或基态时，会发射出光辐射。
检测：利用检测系统记录光谱，测量谱线的波长和强度，根据谱线的波长进行定性分析，根据谱线的强度进行定量分析。
在这个过程中，光源提供的能量使样品中的原子或离子外层电子跃迁到更高的能级，然后再从跃迁到低能级的电子中发出光辐射。
这些光经过分光后形成光谱，每一束光都对应着特定元素的原子或离子发射出来的。
通过检测这些光束的波长和强度，就可以对样品进行定性和定量分析。
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原子发射光谱的发展
原子发射光谱的发展可以追溯到19世纪中期，德国学者基尔霍夫和本生通过利用分光镜研究盐和盐溶液在光焰中加热时所产生的特征光辐射，发现了某些波长的光线是表征某些元素的特征，从而开辟了原子发射光谱的领域，也奠定了光谱分析的基础。
20世纪30年代以后，世界科学领域在光谱定量研究方面投入了大量精力，科学家们采用了内标准法以及标准试样摄谱法对原子发射光谱技术进行定量方面的研究，为今后的原子发射光谱分析技术应用于元素的定量分析方面奠定了坚实基础。
随着技术的不断发展，原子发射光谱分析技术变得更加成熟。
从过去的看谱、摄谱分析到现在的直读光谱分析，分析速度大大提高，同时也将实验人员逐步从繁琐复杂的分析程序中解放出来。
进一步发展的真空光电直读光谱仪又使如碳、硫、磷等非金属元素的分析成为可能。
而电感耦合等离子体（ICP）光电光谱仪的发展又以溶液中多元素同时测定的极大优势使原子吸收光谱分析受到了前所未有的挑战。