原子发射光谱
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子由基态跃迁到激发态，返回到基态时，以辐射(发射光谱) 的形式释放能量，产生的辐射经单色器形成按一定波长顺序 排列的光谱线，以此进行元素定性与定量分析，来判断物质 的组成。
AES是光谱分析法中产生与发展最早的一种。在各种材 料的定性、定量分析中，发挥重要的作用。
原子发射光谱分析法的优点:
(1)可多元素同时检测 各元素同时发射各自的特征谱线； (2)分析速度快 试样不经化学处理，同时对几十种元素进
二、AES类型
Tpye of AES
一、仪器构造(Constitution of AES)
原子发射光谱分析的三个主要过程: 样品蒸发、原子化，原子激发并产生光辐射 分光，形成按波长顺序排列的光谱 检测光谱中谱线的波长和强度
光 源 分光系统
检测器
原子发射光谱仪构成
17
(一) 光源种类及特点
元素浓度低时(b=1)，不出 现自吸。如果自吸严重，谱 线中心的辐射被强烈的吸收， 致使谱线中心的强度比边缘 更低，似乎变成两条谱线， 这种现象成为自蚀。
第二节 原子发射光谱分 析装置与仪器
device and instrument of AES
一、AES构造
Constitution of AES
②电离电位(Ionization potential) ：原子受激后得到足够能 量而失去电子—电离；所需的能量称为电离电位。
③共振线(Resonance line)：由激发态到基态(Ground state) 跃迁所产生的谱线，激发电位最小—最易激发—谱线最强(第 一共振线或主共振线)。
④原子线：原子外层电子的跃迁所发射的谱线，在谱线表 图中用罗马字“Ⅰ”表示 ⑤离子线：离子的外层电子跃迁也发射光谱。失去一个电 子称为一次电离，一次电离的离子再失去一个电子称为二 次电离，依此类推，以II，III，IV等表示
原子发射光谱法
Atomic Emission Spectrometry, AES
第一节 基本原理 第二节 分析装置与仪器 第三节 定性、定量分析方法及应用 第四节 原子荧光光谱分析法
第一节 原子发射光谱法
基本原理
basic principle of AES
一、概述
Generalization 二、原子发射光谱的产生
谱线强度
Iijgg0i AijhijN0ekEiT
由于激发态原子数目较少，基态原子数 N0 可以近似代 替原子总数 N总，以浓度 c 代替N总:
Iijk1N0k1N总ac
简单地，I c——光谱定量分析的依据
影响谱线强度的因素：Iijgg0i AijhijN0ekEiT
a) 统计权重 g (weight)：I ∝gi/g0 ，g=2J+1 b) 跃迁几率(probability)： I ∝ A c) 激发电位或激发能：Ei↑ I ↓ d) 激发温度： T ↑ I ↑ ，再高时
例， Mg Ⅰ285.21nm 为原子线 MgⅡ 280.27nm 为一次电离离子线
AES定性原理：
1）基态的气态原子或离子吸收了能量时，其核外电子由基态 跃迁至某一激发态；
2）处于激发态的原子或离子很不稳定，经约10-8s便返回到基 态, 若将激发所吸收的能量以一定的电磁辐射形式出来并将这 些电磁波按一定波长顺序排列即为原子发射光谱(线状谱)；
（赛伯 Schiebe Βιβλιοθήκη Baidu 罗马金 Lomarkin 公式）
取对数，上式变为：
log I = b log c + log a
此式为 AES定量分析的最基本的关系式
以 log I 对 log c 作图，得校正曲线。当试样浓度高时， 工作曲线发生弯曲
当弧焰中心的激发态原子发 射的光通过边缘时被处于边 缘低温状态的同种原子所吸 收的现象称为自吸，自吸对 谱线中心处的强度影响较大
3）由于原子或离子的能级很多并且不同元素结构不同，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
三、谱线强度(spectrum line intensity)
——AES定量原理
原子的外层电子由某一激发态 i 向低能级 j 跃迁，所发射
的谱线强度I与激发态原子数Ni成正比：
行定量分析(光电直读仪)； (3)检出限低 10～0.1gg-1(一般光源)；ngg-1(ICP） (4)准确度高 5%～10%(一般光源); <1% (ICP); (5)所需试样量少
缺点：
1）需要内标样进行对照，且内标样的纯度要高； 2）只能测元素浓度，不能测元素存在形态； 3）对一些非金属，难以检测或灵敏度低。
主要应用：
★ 地、矿、冶金、机械等领域 ★ 测定微痕量元素，绝大部分是金属及某些气体
元素进行准确测定
二、原子发射光谱的产生(Formation of AES)
热能、电能
E2 hν
基态元素M
E
激发态M* E1
特征辐射
几个概念
①激发电位(Excited potential)：由低能态向高能态跃迁所 需要的能量，单位：eV。每条谱线对应一激发电位。
原子线 I↓，离子线 I↑ e) 基态原子数 N0 或浓度 c： c ↑ I ↑
影响谱线强度及其稳定性 最重要的因素是温度T ！！
四、谱线的自吸与自蚀
self-absorption and self-reversal of spectrum line
考虑谱线的自吸效应系数 b：
I = a cb (b≤1)
Formation of atomic emission spectra 三、谱线强度
Spectrum line intensity 四、谱线自吸与自蚀
Self-absorption and selfreversal of spectrum line
一、概述(Generalization)
定义：利用物质在热或电激发下，气态原子的外层电
Iij = Ni Aijhij
Aij两个能级间的跃迁几率； h为Plank常数； ij发射谱线的频率
当激发处于热力学平衡状态时，位于基态的原子数N0与位
于激发态原子数Ni之间满足统计热力学中的玻耳兹曼分布：
Ni
gi g0
Ei
N0 e kT
gi 、g0为激发态与基态的统计权重； Ei 为激发电位；
k为玻耳兹曼常数；T为激发温度
AES是光谱分析法中产生与发展最早的一种。在各种材 料的定性、定量分析中，发挥重要的作用。
原子发射光谱分析法的优点:
(1)可多元素同时检测 各元素同时发射各自的特征谱线； (2)分析速度快 试样不经化学处理，同时对几十种元素进
二、AES类型
Tpye of AES
一、仪器构造(Constitution of AES)
原子发射光谱分析的三个主要过程: 样品蒸发、原子化，原子激发并产生光辐射 分光，形成按波长顺序排列的光谱 检测光谱中谱线的波长和强度
光 源 分光系统
检测器
原子发射光谱仪构成
17
(一) 光源种类及特点
元素浓度低时(b=1)，不出 现自吸。如果自吸严重，谱 线中心的辐射被强烈的吸收， 致使谱线中心的强度比边缘 更低，似乎变成两条谱线， 这种现象成为自蚀。
第二节 原子发射光谱分 析装置与仪器
device and instrument of AES
一、AES构造
Constitution of AES
②电离电位(Ionization potential) ：原子受激后得到足够能 量而失去电子—电离；所需的能量称为电离电位。
③共振线(Resonance line)：由激发态到基态(Ground state) 跃迁所产生的谱线，激发电位最小—最易激发—谱线最强(第 一共振线或主共振线)。
④原子线：原子外层电子的跃迁所发射的谱线，在谱线表 图中用罗马字“Ⅰ”表示 ⑤离子线：离子的外层电子跃迁也发射光谱。失去一个电 子称为一次电离，一次电离的离子再失去一个电子称为二 次电离，依此类推，以II，III，IV等表示
原子发射光谱法
Atomic Emission Spectrometry, AES
第一节 基本原理 第二节 分析装置与仪器 第三节 定性、定量分析方法及应用 第四节 原子荧光光谱分析法
第一节 原子发射光谱法
基本原理
basic principle of AES
一、概述
Generalization 二、原子发射光谱的产生
谱线强度
Iijgg0i AijhijN0ekEiT
由于激发态原子数目较少，基态原子数 N0 可以近似代 替原子总数 N总，以浓度 c 代替N总:
Iijk1N0k1N总ac
简单地，I c——光谱定量分析的依据
影响谱线强度的因素：Iijgg0i AijhijN0ekEiT
a) 统计权重 g (weight)：I ∝gi/g0 ，g=2J+1 b) 跃迁几率(probability)： I ∝ A c) 激发电位或激发能：Ei↑ I ↓ d) 激发温度： T ↑ I ↑ ，再高时
例， Mg Ⅰ285.21nm 为原子线 MgⅡ 280.27nm 为一次电离离子线
AES定性原理：
1）基态的气态原子或离子吸收了能量时，其核外电子由基态 跃迁至某一激发态；
2）处于激发态的原子或离子很不稳定，经约10-8s便返回到基 态, 若将激发所吸收的能量以一定的电磁辐射形式出来并将这 些电磁波按一定波长顺序排列即为原子发射光谱(线状谱)；
（赛伯 Schiebe Βιβλιοθήκη Baidu 罗马金 Lomarkin 公式）
取对数，上式变为：
log I = b log c + log a
此式为 AES定量分析的最基本的关系式
以 log I 对 log c 作图，得校正曲线。当试样浓度高时， 工作曲线发生弯曲
当弧焰中心的激发态原子发 射的光通过边缘时被处于边 缘低温状态的同种原子所吸 收的现象称为自吸，自吸对 谱线中心处的强度影响较大
3）由于原子或离子的能级很多并且不同元素结构不同，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
三、谱线强度(spectrum line intensity)
——AES定量原理
原子的外层电子由某一激发态 i 向低能级 j 跃迁，所发射
的谱线强度I与激发态原子数Ni成正比：
行定量分析(光电直读仪)； (3)检出限低 10～0.1gg-1(一般光源)；ngg-1(ICP） (4)准确度高 5%～10%(一般光源); <1% (ICP); (5)所需试样量少
缺点：
1）需要内标样进行对照，且内标样的纯度要高； 2）只能测元素浓度，不能测元素存在形态； 3）对一些非金属，难以检测或灵敏度低。
主要应用：
★ 地、矿、冶金、机械等领域 ★ 测定微痕量元素，绝大部分是金属及某些气体
元素进行准确测定
二、原子发射光谱的产生(Formation of AES)
热能、电能
E2 hν
基态元素M
E
激发态M* E1
特征辐射
几个概念
①激发电位(Excited potential)：由低能态向高能态跃迁所 需要的能量，单位：eV。每条谱线对应一激发电位。
原子线 I↓，离子线 I↑ e) 基态原子数 N0 或浓度 c： c ↑ I ↑
影响谱线强度及其稳定性 最重要的因素是温度T ！！
四、谱线的自吸与自蚀
self-absorption and self-reversal of spectrum line
考虑谱线的自吸效应系数 b：
I = a cb (b≤1)
Formation of atomic emission spectra 三、谱线强度
Spectrum line intensity 四、谱线自吸与自蚀
Self-absorption and selfreversal of spectrum line
一、概述(Generalization)
定义：利用物质在热或电激发下，气态原子的外层电
Iij = Ni Aijhij
Aij两个能级间的跃迁几率； h为Plank常数； ij发射谱线的频率
当激发处于热力学平衡状态时，位于基态的原子数N0与位
于激发态原子数Ni之间满足统计热力学中的玻耳兹曼分布：
Ni
gi g0
Ei
N0 e kT
gi 、g0为激发态与基态的统计权重； Ei 为激发电位；
k为玻耳兹曼常数；T为激发温度