原子发射光谱分析2新
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原子发射光谱分析法
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
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
原子发射光谱分析
3. 谱线的自吸和自蚀
在实际工作中，准确测定谱线的绝对 强度是很困难的，所以在光谱定量分析中， 常采用谱线强度经验公式，即赛伯-罗马 金公式： I=acb
3. 谱线的自吸和自蚀
I=acb
在一定的实验条件下，a为常数；c为 被测元素的含量；b为自吸系数。 b=1，无自吸；b<1，有自吸。b愈小， 自吸愈大。
二、分光系统（光谱仪）
主要构成：
入射狭缝、准直镜、棱镜或光栅、 会聚透镜和出射狭缝。
二、分光系统（光谱仪）
1. 棱镜：棱镜的分光作用是利用不同波 长的光在同一介质中具有不同折射率而 进行的。
n=A＋B/λ2＋C/λ4
n—折射率；A、B、C—常数；λ—波长；
1. 棱镜特性
色散率：指对不同波长的光被棱镜分开的 能力。它又分为角色散率和线色散率。 角色散率：两条波长相差dλ的光被棱镜 色散后所分开的角度为dθ ，则棱镜的角 色散率为： dθ/dλ。它主要与棱镜的材料 和几何形状有关。
Hi称为感光板的惰延量，表示感光板的灵敏度大 小， Hi越小则灵敏度越高；
S0是曲线与纵坐标的交点，表示感光板乳剂未曝 光部分受显影液作用的黑度，称为雾翳黑度；
一般地，定量分析时常选用反衬度较高的感光板， 定性分析时常选用灵敏度较高的感光板。
3. 光电法（光子检测器）
光电法是通过直接测量试样中元素发射 光的强度来进行定量分析的，故这类仪 器称为光电直读光谱仪。 类型： 单道光子检测器 多道光子检测器
3. 谱线的自吸和自蚀
在一般激发光源中等离子体是在弧焰中产生的， 弧焰中心温度高，激发态原子多，而弧焰边缘温 度相对低，处于基态的原子较多。 由弧焰中心发射的辐射穿过弧焰边缘时，被其同 类基态气志原子吸收，使谱线的中心强度减弱， 这种现象称为自吸。
第七章原子发射光谱分析法
第七章 原子发射光谱分析法 （Atomic Emission Spectroscopy, AES)
光学分析概论：
光学分析法主要根据物质发射、吸收电磁辐射以及物 质与电磁辐射的相互作用来进行分析的。
光学分析法分类： 光学分析法可分为光谱法和非光谱法两大类。
1854年，阿尔特提出光谱定性分析的概念。
焰色反应及离子的鉴定： Cu2+Ba2+ Sr2+ 猩红
辐射跃迁：
X * X E(h ) : 光谱的记录
E＝E2 E1 h h c 或＝ hc
E
h 为普朗克常数（6.626×10-34 J.s） c 为光速(2.997925×1010cm/s)
① 量子化———— 线光谱 ② 光谱选律———— 元素的特征性
第七章原子发射光谱分析法
二、发射光谱分析的过程
方法：（1）看谱分析法 （2） 摄谱分析法 （3）光电直读光谱法
第七章原子发射光谱分析法
4、仪器装置
光谱分析仪组成：激发光源、（分光系统）摄谱仪、检测系 统。
第七章原子发射光谱分析法
一、光源
1、光源的作用：提供能量，使试样蒸发、解离、原子化和 激发跃迁而产生电磁辐射。
2、对光源的要求：光源常常对光谱分析的检出限、灵敏度 及准确度有很大影响，因此，光源必须满足如下要求： A、有足够的激发温度，适合不同含量的元素分析。高灵敏 度的保证； B、有良好的稳定性和重现性。准确度的保证； C、光谱背景浅，构造简单、操作方便，安全耐用，适应性 强。
第七章原子发射光谱分析法
二、 分析过程
1、 样品的蒸发（原子化）与激发 2、 光谱的获得和记录 （1)分光: 将激发态原子所产生的光辐射经过色散，得到
按波长排列的光谱。 （2) 摄谱: 将获得的光谱记录在相谱上。 3、 光谱的检测
光学分析概论：
光学分析法主要根据物质发射、吸收电磁辐射以及物 质与电磁辐射的相互作用来进行分析的。
光学分析法分类： 光学分析法可分为光谱法和非光谱法两大类。
1854年，阿尔特提出光谱定性分析的概念。
焰色反应及离子的鉴定： Cu2+Ba2+ Sr2+ 猩红
辐射跃迁：
X * X E(h ) : 光谱的记录
E＝E2 E1 h h c 或＝ hc
E
h 为普朗克常数（6.626×10-34 J.s） c 为光速(2.997925×1010cm/s)
① 量子化———— 线光谱 ② 光谱选律———— 元素的特征性
第七章原子发射光谱分析法
二、发射光谱分析的过程
方法：（1）看谱分析法 （2） 摄谱分析法 （3）光电直读光谱法
第七章原子发射光谱分析法
4、仪器装置
光谱分析仪组成：激发光源、（分光系统）摄谱仪、检测系 统。
第七章原子发射光谱分析法
一、光源
1、光源的作用：提供能量，使试样蒸发、解离、原子化和 激发跃迁而产生电磁辐射。
2、对光源的要求：光源常常对光谱分析的检出限、灵敏度 及准确度有很大影响，因此，光源必须满足如下要求： A、有足够的激发温度，适合不同含量的元素分析。高灵敏 度的保证； B、有良好的稳定性和重现性。准确度的保证； C、光谱背景浅，构造简单、操作方便，安全耐用，适应性 强。
第七章原子发射光谱分析法
二、 分析过程
1、 样品的蒸发（原子化）与激发 2、 光谱的获得和记录 （1)分光: 将激发态原子所产生的光辐射经过色散，得到
按波长排列的光谱。 （2) 摄谱: 将获得的光谱记录在相谱上。 3、 光谱的检测
原子发射光谱分析 (2)
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
（1）、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
A
直流电作为激发能源，电压150 ～380V，电流5～ 30A；
两支石墨电极，试样放置在一支电极(下电极)的凹槽内；
阴极释放的电子不断撞击阳极，产生高温阳极斑（4000 K）；
等离子体是一种电离度大于0.1%的电离气体，由电子、 离子、原子和分子所组成，其中电子数目和离子数目基本相等， 整体呈现中性。
通常产生等离子体的气体为氩气。 最常用的等离子体光源是直流等离子焰（DCP）、电感耦 合高频等离子炬（ICP）、容耦微波等离子炬（CMP）和微波诱 导等离子体（MIP）等。
电感耦合等离子体
ms 光谱的多重性(M)：
M=2S+1
内量子数(J)：光谱支项 J = L+S、•••、 L-S J = S+L、•••、 S-L
(LS )
(S >L)
（二）.原子的能级与能级图
1．光谱项：原子发射光谱是由原子或离子的核外电子在高低级间跃迁 而产生的，原子或离子的能级通常用光谱项符号来表示：
n2S+1LJ or n M LJ
第八章 原子发射光谱分析法
•原子光谱法（Atomic spectroscopy methods）是基于激 发（热能、电能或光能）下的气态原子的外层电子的能级 间跃迁过程中吸收或发射的特征谱线而建立的光学分析法。 •研究与光谱线有关的特征物理量：波长和强度 波长—定性 强度—定量 •原子光谱类型 原子发射光谱：发射（吸收热能、激发以后回到基态时） 原子荧光光谱：发射（吸收光辐射、激发以后回到基态时） 原子吸收光谱：吸收（吸收光辐射、基态到激发态时） •分析对象：元素分析（Elemental analysis）
第二章+原子发射光谱分析法
J 的取值范围： L + S, (L + S – 1), (L + S – 2), …, L - S
(2) 钠原子的第一激发态 ：(3p)1 n=3 L=l=1 S = 1/2 (2S+1) = 2 J = 3/2，1/2
光谱项：32P
光谱支项 ： 32P1/2 和 32P3/2
由于轨道运动和自旋运动的相互作用, 这两个光 谱支项代表两个能量有微小差异的能级状态。
J 的取值范围：
L + S, (L + S – 1), (L + S – 2), …, L - S
谱线多重性符号：2S+1(M)
钠原子由第一激发态向基态跃迁发射两条谱线
第一激发态光谱支项 ： 32P1/2 和 32P3/2 基态光谱项：32S1/2
589.593 nm ，588.996 nm
能量 原子能级图 实际光谱项
主量子数 n: 1,2,3…
电子运动状态的描述
原子轨道描述： n、l、m
角量子数 l : 0,1,2, …n-1 磁量子数 ml(m): l～-l 自旋量子数 ms(s): 1/2
基态Na原子的核外电子排布： (1s)2(2s)2(2p)6(3s)1
单价电子原 子电子能级
5
（二）原子能级和能级图
单、多价电子 原子电子能级
光谱定量公式推导：
激发光源中的电离
气体（等离子体）
离解
MX
M+ X
试样
元素浓度: C
M + e 电离 M+ + 2e
NMX NM NM +
NM = N0 + N2 + ···+ Ni + ···
(2) 钠原子的第一激发态 ：(3p)1 n=3 L=l=1 S = 1/2 (2S+1) = 2 J = 3/2，1/2
光谱项：32P
光谱支项 ： 32P1/2 和 32P3/2
由于轨道运动和自旋运动的相互作用, 这两个光 谱支项代表两个能量有微小差异的能级状态。
J 的取值范围：
L + S, (L + S – 1), (L + S – 2), …, L - S
谱线多重性符号：2S+1(M)
钠原子由第一激发态向基态跃迁发射两条谱线
第一激发态光谱支项 ： 32P1/2 和 32P3/2 基态光谱项：32S1/2
589.593 nm ，588.996 nm
能量 原子能级图 实际光谱项
主量子数 n: 1,2,3…
电子运动状态的描述
原子轨道描述： n、l、m
角量子数 l : 0,1,2, …n-1 磁量子数 ml(m): l～-l 自旋量子数 ms(s): 1/2
基态Na原子的核外电子排布： (1s)2(2s)2(2p)6(3s)1
单价电子原 子电子能级
5
（二）原子能级和能级图
单、多价电子 原子电子能级
光谱定量公式推导：
激发光源中的电离
气体（等离子体）
离解
MX
M+ X
试样
元素浓度: C
M + e 电离 M+ + 2e
NMX NM NM +
NM = N0 + N2 + ···+ Ni + ···
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。
2原子发射光谱法
2024/6/9
4.2 光电法
光电转换元件种类很多，但在光电光谱 仪中的光电转换元件要求在紫外-可见光谱 区域（200-800nm）很宽的波长范围内有 很高的灵敏度和信噪比，很宽的线性响应 范围，以及快的响应时间。
4.光电直读法
元素的特征谱线通过直读光谱仪,再配有电子计 算机进行数据处理,分析结果可在几分钟内由光电 读数系统直接显示出来，因此具有快速、准确等 优点。本章主要介绍现代的ICP光电直读法。
2024/6/9
2.2 原子发射光谱法的基本原理
原子发射光谱的产生
原子的核外电子一般处在基态运动， 当获取足够的能量后，就会从基态跃迁 到激发态，处于激发态不稳定（寿命小 于10-8 s），迅速回到基态时，就要释放 出多余的能量，若此能量以光的形式出 现，就得到了发射光。若按波长的顺序 进行记录，就可呈现出有规则的谱线条， 即光谱图。
Iij= Aij hυijNi
（1）
Aij 为跃迁概率
在高温下，处于热力学平衡状态时，单
位体积的基态原子数N0与激发态原子数Ni 之 间遵守Boltzmann分布定律
2024/6/9
Ni = N0 gi/g0 e-Ei/kT (2)
gi,g0 为激发态和基态的统计权重，Ei为激发电位，K
为Boltzmann常数，T为激发温度。
2024/6/9
ICP光源特点
1）蒸发和激发温度高；稳定，精度高。 2）ICP是涡流态。表层温度最高，中心轴线处温 度最低。环状结构使ICP光源不产生自吸。 3）基体效应小，可用同一条工作曲线测定不同基 体的试样中的同一种元素。 4）灵敏度高，检出限低。线性范围宽。
不足：对非金属测定的灵敏度低；仪器昂贵；维 持费高。
2024/6/9
4.2 光电法
光电转换元件种类很多，但在光电光谱 仪中的光电转换元件要求在紫外-可见光谱 区域（200-800nm）很宽的波长范围内有 很高的灵敏度和信噪比，很宽的线性响应 范围，以及快的响应时间。
4.光电直读法
元素的特征谱线通过直读光谱仪,再配有电子计 算机进行数据处理,分析结果可在几分钟内由光电 读数系统直接显示出来，因此具有快速、准确等 优点。本章主要介绍现代的ICP光电直读法。
2024/6/9
2.2 原子发射光谱法的基本原理
原子发射光谱的产生
原子的核外电子一般处在基态运动， 当获取足够的能量后，就会从基态跃迁 到激发态，处于激发态不稳定（寿命小 于10-8 s），迅速回到基态时，就要释放 出多余的能量，若此能量以光的形式出 现，就得到了发射光。若按波长的顺序 进行记录，就可呈现出有规则的谱线条， 即光谱图。
Iij= Aij hυijNi
（1）
Aij 为跃迁概率
在高温下，处于热力学平衡状态时，单
位体积的基态原子数N0与激发态原子数Ni 之 间遵守Boltzmann分布定律
2024/6/9
Ni = N0 gi/g0 e-Ei/kT (2)
gi,g0 为激发态和基态的统计权重，Ei为激发电位，K
为Boltzmann常数，T为激发温度。
2024/6/9
ICP光源特点
1）蒸发和激发温度高；稳定，精度高。 2）ICP是涡流态。表层温度最高，中心轴线处温 度最低。环状结构使ICP光源不产生自吸。 3）基体效应小，可用同一条工作曲线测定不同基 体的试样中的同一种元素。 4）灵敏度高，检出限低。线性范围宽。
不足：对非金属测定的灵敏度低；仪器昂贵；维 持费高。
2024/6/9
《现代仪器分析教学》3.原子发射光谱分析法
整理课件
2、光谱定量分析
(1) 发射光谱定量分析的基本关系式
在条件一定时，谱线强度I 与待测元素含量c关系为： I=ac
a为常数(与蒸发、激发过程等有关)，考虑到发射光谱 中存在着自吸现象，需要引入自吸常数 b ，则：
I acb
（自吸：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整理）课件
3.激发电位：原子中的电子从基态跃迁至激发态所需的 能量称为激发电位。
整理课件
4、原子发射光谱的产生：气态原子或离子的核外层电 子当获取足够的能量后，就会从基态跃迁到各种激发 态，处于各种激发态不稳定的电子(寿命<10-8s)迅速回 到低能态时，就要释放出能量，若以电磁辐射的形式
释放能量，即得到原子发射光谱。
（quantitative spectrometric analysis）
1.光谱半定量分析
与目视比色法相似；测量试样中元素的大致浓度范 围；
谱线强度比较法：将被测元素配制成质量分数分别 为1%,0.1%,0.01%,0.001%四个标准。将配好的标样 与试样同时摄谱，并控制相同条件。在摄得的谱线 上查出试样中被测元素的灵敏线，根据被测元素的 灵敏线的黑度和标准试样中该谱线的黑度，用目视 进行比较。
2）光栅摄谱仪
光栅摄谱仪采用衍射光栅代替棱镜作为色散元件。 特点：适用波长范围广，色散和分辨能力大
整理课件
3.4 发射光谱分析的应用
3.4.1 光谱定性分析
1、定性依据：元素不同→电子结构不同→光谱不同 →特征光谱 2、定性分析基本概念 分析线：复杂元素的谱线可能多至数千条，只选择其 中几条特征谱线检验，称其为分析线； 最后线：浓度逐渐减小，谱线强度减小，最后消失的 谱线；
2、光谱定量分析
(1) 发射光谱定量分析的基本关系式
在条件一定时，谱线强度I 与待测元素含量c关系为： I=ac
a为常数(与蒸发、激发过程等有关)，考虑到发射光谱 中存在着自吸现象，需要引入自吸常数 b ，则：
I acb
（自吸：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整理）课件
3.激发电位：原子中的电子从基态跃迁至激发态所需的 能量称为激发电位。
整理课件
4、原子发射光谱的产生：气态原子或离子的核外层电 子当获取足够的能量后，就会从基态跃迁到各种激发 态，处于各种激发态不稳定的电子(寿命<10-8s)迅速回 到低能态时，就要释放出能量，若以电磁辐射的形式
释放能量，即得到原子发射光谱。
（quantitative spectrometric analysis）
1.光谱半定量分析
与目视比色法相似；测量试样中元素的大致浓度范 围；
谱线强度比较法：将被测元素配制成质量分数分别 为1%,0.1%,0.01%,0.001%四个标准。将配好的标样 与试样同时摄谱，并控制相同条件。在摄得的谱线 上查出试样中被测元素的灵敏线，根据被测元素的 灵敏线的黑度和标准试样中该谱线的黑度，用目视 进行比较。
2）光栅摄谱仪
光栅摄谱仪采用衍射光栅代替棱镜作为色散元件。 特点：适用波长范围广，色散和分辨能力大
整理课件
3.4 发射光谱分析的应用
3.4.1 光谱定性分析
1、定性依据：元素不同→电子结构不同→光谱不同 →特征光谱 2、定性分析基本概念 分析线：复杂元素的谱线可能多至数千条，只选择其 中几条特征谱线检验，称其为分析线； 最后线：浓度逐渐减小，谱线强度减小，最后消失的 谱线；
原子发射光谱
原子核外电子的壳层结构
单价电子原子：主量子数n、角量子数l、 磁量子数 m 、自旋量子数 s 磁量子数( m )： 描述核外电子云沿磁场方向的分量，即决 定了电子绕核运动的角动量沿磁场方向的 分量。 m = 0、1、 2、 3、……、 l
原子核外电子的壳层结构
单价电子原子：主量子数n、角量子数l、 磁量子数 m 、自旋量子数 s 自旋量子数( s )： 描述核外电子云自旋方向，即自旋角动量 沿磁场方向的分量。电子自旋的空间取向 只有两个，顺磁场和反磁场。s = 1/2 Na：(1s)2(2s)2(2p)6(3s)1 (3s)1 n = 3 l = 0 m=0
2、原子线和离子线
原子线(Ⅰ) ：原子核外激发态电子跃迁回基态 所发射出的谱线，用罗马字母Ⅰ 标识，通常也指电弧线。 M*M (I) 离子线(Ⅱ,Ⅲ) ： 离子核外激发态电子跃迁回基态 所发射出的谱线，用罗马字母Ⅱ Ⅲ等表示一级电离、二级电离离子 发射的谱线，通常也指火花线。 M+ * M+ (Ⅱ ) M2+* M2+ (Ⅲ )
光谱项
n2S+1LJ 或者nM LJ 原子发射光谱是由原子或离子的核外电子 在高低能级间跃迁而产生的，原子或离子的 能级通常用光谱项来表示。 n：主量子数； L：总角量子数； S：总自旋量子数； M=2S+1，体现了谱线的多重性 J：内量子数；又称光谱支项。
Na (1s)2(2s)2(2p)6(3s)1
原子核外电子的壳层结构
单价电子原子：主量子数n、角量子数l、 磁量子数 m 、自旋量子数 s 角量子数( l )：
描述核外电子云的形状，决定了电子绕核运 动的角动量，同一主量子数 n 下，按不同角 量子数 l 可分为n个亚层。 l = 0、1、 2、 3、 4、…… 符号： s、p、d、 f、 g、……
第07章原子发射光谱分析
2019/10/2
青岛大学 高翠丽
第二节 原子发射光谱分析的基本原理
一、原子光谱的产生(formation of atomic emission spectra) 1.基态：在正常的情况下，原子处于稳定状态，它的能量是
最低的，这种状态称为基态。 2.激发态：当原子受到能量(如热能、电能等)的作用时，原
到分析间隙G的击穿电压时， G的空气绝缘被击穿（空气电 离），产生高频正当放电， L2-C1-G。 d.当G的空气绝缘被击穿（空 气电离）时，电源的低压部 分便沿着已造成的电离气体 通道，通过G进行弧光放电， 放电回路为R2-L2-G。
2019/10/2
青岛大学 高翠丽
交流电弧
e．电当弧C熄1两灭端。的在电交压流降电低另至半维周持，电G弧重放新电被所击需穿要，的如最此低反数复值。时， ②. 特点：交流电弧是介于直流电弧和电火花之间的一种光源，
3．根据所得光谱图进行定性鉴定或定量分析。 每种元素都有其特征的波长，故根据这些元素的特征
光谱就可以准确无误的鉴别元素的存在(定性分析)，而这
些光谱线的强度又与试样中该元素的含量有关，因此又可
利用这些谱线的强度来测定元素的含量(定量分析)。
2019/10/2
青岛大学 高翠丽
第三节 光谱分析仪器
主要由光源、分光系统(光谱仪)及观测系统三部分组成。
• 高压电弧工作电压达2000～4000V，很少使用。
• 低压交流电弧工作电压一般为110～220V，设备简 单，应用较多。
交流电弧采用高频引燃装置引燃，电流密度比直流 电弧大，弧温略高于4000～7000K，光谱中出现的 离子线也稍多些。
a. 原子光谱法：是由原子外层或内层电子 能级的变化产生的，它的表现形式为线光谱。 b. 分子光谱法：是由 分子中电子能级、振动和转动能级 的变化产生的，表现形式为带 光谱。
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
仪器分析原子发射光谱法
△E = E2-E1 = hυ= hc/λ Na (1s)2 (2s)2 (2p)6 (3s)1, 3p1、3d1、4s1、4p1、4d1、4f1、 ……
每一条发射谱线的波长取决于跃迁前后两个能级（E2， E1）的差。由于各种元素的原子具有不同的核外电子结构， 根据光谱选律，特定元素的原子可产生一系列不同波长的特 征光谱（组）。原子的能级是量子化的，原子光谱是线状光 谱。通过光谱的辨认和谱线强度的测量可进行元素的定性、 定量分析，这就是原子发射光谱法（AES）。
原子光谱是原子外层电子在不同能级间跃迁的结果。在量 子力学中，电子的运动状态可用四个量子数, 即主量子数n、 角量子数l、磁量子数ml和自旋量子数ms来描述。
主量子数n表示核外电子离核的远近，n值越大，电子的能 量越高，电子离核越远。n值取为1，2，3，…任意正整数。
角量子数l 表示电子在空间不同角度出现的几率，即电子云 的形状，也代表电子绕核运动的角动量。 l 取小于n的整数， 0，1，2，…，n-1。相对应的符号是什么？
在n、L、S、J四个量子数中，n、L、S 确定后，原子 的能级也就基本确定了，所以根据n、L、S 三个量子数 就可以得出描述原子能级的光谱项：
n2S+1L
式中2S+1叫做谱项的多重性。在L≥S 时，2S+1就是内 量子数J可取值的数目，也就是同一光谱项中包含的J 值相同、能量相近的能量状态数。习惯上将多重性为1、 2、3的光谱项分别称作单重态、双重态和三重态。把J 值不同的光谱项称为光谱支项。用下式表示：
1、光源 将试样中的元素转变为原子（或离子） 的过程称为原子化。原子化、激发和发射是在 光源中进行的。
原子发射光谱分析使用的仪器设备主要包括 激发光源和光谱仪两个部分。
第二章原子发射光谱分析
以火焰、电弧、等离子炬等作为光源，使气态原子的外 层电子受激发射出特征光谱进行定量分析的方法。
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。
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。
原子发射光谱分析
c
原子发射谱线强度与试样中元素浓度的关系 1. 谱线强度及其影响因素 在高温下，处于热力学平衡状态时，单位体积的基 态原子数N0与激发态原子数Ni 之间遵守Boltzmann分布 定律: Ei
Ni = N0 gi/g0 e-Ei/kT
(1)
E0 Ei —激发电位 T —温度K
gi 、g0 —激发态和基态的统计权重 k —Boltzmann常数
原子化 激发 * * 发射原子光谱
c
AES光源分类 1. 光源种类及特点 火焰 经典光源 光源 现代光源 直流电弧 电弧 交流电弧 火花 电感耦合等离子体，ICP
激光光源
c
直流电弧：接触引燃，二次电子发射放电
L 5~30A A G
E
220~380V
V
接触短路引燃（或高频引燃）；阴极电子与气体分子和离子相撞产生的离 子再冲击阴极 ，引起二次电子发射 …… 电子再撞击阳极 ，产生高温阳极斑
1.激发源(光源)的作用:
MmNn s 蒸发 MmNn g 解离 Mm Nn M N M N M N （m ） * （n） * 激发 M N 发射离子光谱 Mm Nn2.激发源的影响：检出限、精密度和准确度。
气态激发态原子、离子的 核外层电子，迅速回到低 能态时以光辐射的形式释 放能量。原子发射光谱
h i
E0
c
原子发射光谱法一些常用的术语
1. 激发电位:
低能态电子被激发到高能态时所需要的能量。
2. 共振线、第一共振线 由激发态直接跃迁至基态时辐射的谱线称为 共振线。由第一激发态直接跃迁至基态的谱线称为 第一共振线。
Quartz Window
*100 Million Amplification of Signal
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②不同材料制成的棱镜，对光的折射率不同
原子发射光谱分析2新
4
棱镜分光得到的光谱
原子发射光谱分析2新
2. 光栅光谱仪
• 由大量等宽、等间距的平行狭缝（或反射面）构成的光学 元件。
• 制作：以特殊的工具（如钻石），在硬质、磨光的玻璃片 或金属片平面上刻出大量紧密而平行的刻槽。以此为母板 ，可用液态树脂在其上复制出光栅。制作的光栅有平面透 射光栅、平面反射光栅及凹面反射光栅。
玻璃板为支持体，涂抹感光乳剂(AgBr+明胶+增感剂)
感光：
显影： 对苯二酚
（海德洛）
2AgX+2hυ→ Ag(形成潜影中心)+X2
OH
O
+2AgBr
+ Ag + 2MBr
OH
对甲氨基苯酚 HO （米吐尔）
+2AgBr NHCH3
OO
+ 2Ag+2HBr NCH3
定影： AgBr +Na2S2O3 → NaAgS2O3 Na3Ag(S2O3)2 Na5Ag3(S2O3)4 硫代硫酸钠（海原子波发）射光谱分析2新
例如某光谱仪在3000A0附近R为50000，即表明在此波长附近任何两条谱
线波长差必须大于或等于0.06A0时，才能分辨清楚（3000/50000）
原子发射光谱分析2新
14
光栅的理论分辨率R
分辨率与光谱级数和光栅总刻度数成正比，与波长无关。 实际工作中，要想获得高分辨率，最现实的方法是采用 大块光栅，以增加总刻线数。 目前：254mm光栅，分辨率6×105
入射狭缝 准直镜
棱镜
物镜
f
出射狭缝 焦面
原子发射光谱分析2新
入射狭缝 准直镜
(1)照明系统
棱镜
物镜
f
出射狭缝 焦面
采用三透镜照明系统，其作用是使光源发出的光能均匀地照明 入射狭缝S。
(2)准光系统
把经狭缝入射的光由准直镜变成平行光束照射到棱镜上。
(3)色散系统
分光，把具有各种波长的平行光束按波长顺序分散成单色平行 光束。
3、分辨率R（Resolvingpower）： 指仪器分辨相邻（或靠得很近）的两条谱线的能力。可 表示为：
Rayleigh（瑞利）准则：在波长相邻的两条谱线中，当一 条谱线的极大值正好落在另一谱线的极小值时，则认为 这两条谱线是可辨的。
原子发射光谱分析2新
棱镜的分辨率R是指将两条靠得很近的谱线分开的能力 （Rayleigh准则） 。在最小偏向角的条件下，R可表示为：
三、分光系统（光谱仪、摄谱仪）
光谱仪的作用： 光源发射的电磁辐射经色散后，得到按波长顺序排列的光谱， 并对不同波长的辐射进行检测与记录。 光谱仪的分类： 按色散元件的不同分为棱镜光谱仪和光栅光谱仪。
原子发射光谱分析2新
1.棱镜光谱仪 棱镜摄谱仪是用棱镜作色散元件，用照相的办法记录谱线的光 谱仪。其光学系统由照明系统、准光系统、色散系统和记录系 统组成。
原子发射光谱分析2新
例4，对一块宽度为50mm，刻线数为600条/mm的光栅，它的 一级光栅的分辩能力为多少？ 解：R=1×50×600=3×104 此时，在6000埃附近的两条谱线的距离为多少？ 解：Δλ=λ/R =6000/3000=0.2 埃
原子发射光谱分析2新
•聚光本领（Light-gatheringpower）：为提高光谱仪的信噪 比，必须使得到达检测器的光能量足够强，一般要求达到 70%-80%，用聚光本领用来评价单色器收集来源于入口狭缝 辐射的能力。
R△
mbdn d
为两条谱线的平均波长，为刚好能分开的两条谱线间的波长差,分辨率 与棱镜底边的有效长度b（cm）和棱镜材料的色散率dn /d 成正比，式中 m---棱镜个数；
可见，分辨率随波长变化而变化，在短波部分分辨率较大，即棱镜分光
具有“非匀排性”，色谱的光谱为“非匀排光谱”。这是棱镜分光最大的不足。
聚光本领与f（f=F/d）倒数平方成反比，但与狭缝宽度无关。 较短焦、较长直径的准直镜使色散率降低，但可获得更大的聚 光本领。
原子发射光谱在摄谱仪的焦面上
1、摄谱法
❖激发试样，产生光谱而感光 ❖显影，定影，制成谱板
⑴ 摄谱步骤 ❖特征波长，定性分析
⑵ 感光板
❖特征波长下的谱线强度，定量分析
(4)记录系统
把单色平行光束聚焦在焦面上，得到按波长展开的光谱。 原子发射光谱分析2新
对于同一材料，光的折射率为其波长的函数。在可见及紫外光谱 域，可用下式表示（科希（Cauchy）经验公式）：
nAB2C4 AB2
①对给定的棱镜（A、B固定），波长越长，折射率愈小。当包 含有不同波长的复合光通过棱镜时，不同波长的光就会因折射 率不同而分开。这种作用称为棱镜的色散作用。
光栅分光得到的光谱
原子发射光谱分析2新
消除光栅谱线重叠的方法有：
（1）利用滤光片吸收干扰波长
例如，只要600nm谱线，则可用红色滤光片滤去其它组分。
（2）利用感光板的灵敏区不同，消除干扰波段
例如，若拍摄Ⅱ级250 350nm波段的谱线，可选用“未增感” 的乳剂干板（感光范围为250 500nm），则干扰250 350nm的 一级光谱（500 700nm）和三级光谱（166 233nm）将不会在 感光板上感光。
• 通常的刻线数为300-2000刻槽/mm。最常用的是1200-1400 刻槽/mm（紫外可见）及100-200刻槽/mm（红外）。 光栅是一种多狭缝部件，光栅光谱的产生是多狭缝干涉 和单狭缝衍射两者联合作用的结果。
原子发射光谱分析2新
凹面镜
准直镜
入射狭缝
光栅
凹面镜
物镜 f
出射狭缝
原子发射光谱分析2新
光栅公式：d（sinα±sinβ）= ±n λ d --为光栅常数（相邻两刻痕间距离） α --为入射角 β--为衍射角 n--光谱级数0,±1,±2,… 光栅光谱中央有一条无色散作用的零级明亮条纹，强 度最大，然后依次依正负一、二级光谱减弱，即入射 光能量分布到各个谱级中，不能有效利用。
原子发射光谱分析2新
（3）利用谱级分离器消除干扰
在光路中附加一个低色散的棱镜（分级器），配合工作， 以使检测器只单独接受某一级的光谱。
原子发射光谱分析2新
10
两种单色器的比较
原子发射光谱分析2新
滤光片
➢ 红色滤光片只能让红光通过 ➢ 比色分析中，选择滤光片的原则：
滤光片的颜色与待测夜的颜色互补。
原子发射光谱分析2新
原子发射光谱分析2新
4
棱镜分光得到的光谱
原子发射光谱分析2新
2. 光栅光谱仪
• 由大量等宽、等间距的平行狭缝（或反射面）构成的光学 元件。
• 制作：以特殊的工具（如钻石），在硬质、磨光的玻璃片 或金属片平面上刻出大量紧密而平行的刻槽。以此为母板 ，可用液态树脂在其上复制出光栅。制作的光栅有平面透 射光栅、平面反射光栅及凹面反射光栅。
玻璃板为支持体，涂抹感光乳剂(AgBr+明胶+增感剂)
感光：
显影： 对苯二酚
（海德洛）
2AgX+2hυ→ Ag(形成潜影中心)+X2
OH
O
+2AgBr
+ Ag + 2MBr
OH
对甲氨基苯酚 HO （米吐尔）
+2AgBr NHCH3
OO
+ 2Ag+2HBr NCH3
定影： AgBr +Na2S2O3 → NaAgS2O3 Na3Ag(S2O3)2 Na5Ag3(S2O3)4 硫代硫酸钠（海原子波发）射光谱分析2新
例如某光谱仪在3000A0附近R为50000，即表明在此波长附近任何两条谱
线波长差必须大于或等于0.06A0时，才能分辨清楚（3000/50000）
原子发射光谱分析2新
14
光栅的理论分辨率R
分辨率与光谱级数和光栅总刻度数成正比，与波长无关。 实际工作中，要想获得高分辨率，最现实的方法是采用 大块光栅，以增加总刻线数。 目前：254mm光栅，分辨率6×105
入射狭缝 准直镜
棱镜
物镜
f
出射狭缝 焦面
原子发射光谱分析2新
入射狭缝 准直镜
(1)照明系统
棱镜
物镜
f
出射狭缝 焦面
采用三透镜照明系统，其作用是使光源发出的光能均匀地照明 入射狭缝S。
(2)准光系统
把经狭缝入射的光由准直镜变成平行光束照射到棱镜上。
(3)色散系统
分光，把具有各种波长的平行光束按波长顺序分散成单色平行 光束。
3、分辨率R（Resolvingpower）： 指仪器分辨相邻（或靠得很近）的两条谱线的能力。可 表示为：
Rayleigh（瑞利）准则：在波长相邻的两条谱线中，当一 条谱线的极大值正好落在另一谱线的极小值时，则认为 这两条谱线是可辨的。
原子发射光谱分析2新
棱镜的分辨率R是指将两条靠得很近的谱线分开的能力 （Rayleigh准则） 。在最小偏向角的条件下，R可表示为：
三、分光系统（光谱仪、摄谱仪）
光谱仪的作用： 光源发射的电磁辐射经色散后，得到按波长顺序排列的光谱， 并对不同波长的辐射进行检测与记录。 光谱仪的分类： 按色散元件的不同分为棱镜光谱仪和光栅光谱仪。
原子发射光谱分析2新
1.棱镜光谱仪 棱镜摄谱仪是用棱镜作色散元件，用照相的办法记录谱线的光 谱仪。其光学系统由照明系统、准光系统、色散系统和记录系 统组成。
原子发射光谱分析2新
例4，对一块宽度为50mm，刻线数为600条/mm的光栅，它的 一级光栅的分辩能力为多少？ 解：R=1×50×600=3×104 此时，在6000埃附近的两条谱线的距离为多少？ 解：Δλ=λ/R =6000/3000=0.2 埃
原子发射光谱分析2新
•聚光本领（Light-gatheringpower）：为提高光谱仪的信噪 比，必须使得到达检测器的光能量足够强，一般要求达到 70%-80%，用聚光本领用来评价单色器收集来源于入口狭缝 辐射的能力。
R△
mbdn d
为两条谱线的平均波长，为刚好能分开的两条谱线间的波长差,分辨率 与棱镜底边的有效长度b（cm）和棱镜材料的色散率dn /d 成正比，式中 m---棱镜个数；
可见，分辨率随波长变化而变化，在短波部分分辨率较大，即棱镜分光
具有“非匀排性”，色谱的光谱为“非匀排光谱”。这是棱镜分光最大的不足。
聚光本领与f（f=F/d）倒数平方成反比，但与狭缝宽度无关。 较短焦、较长直径的准直镜使色散率降低，但可获得更大的聚 光本领。
原子发射光谱在摄谱仪的焦面上
1、摄谱法
❖激发试样，产生光谱而感光 ❖显影，定影，制成谱板
⑴ 摄谱步骤 ❖特征波长，定性分析
⑵ 感光板
❖特征波长下的谱线强度，定量分析
(4)记录系统
把单色平行光束聚焦在焦面上，得到按波长展开的光谱。 原子发射光谱分析2新
对于同一材料，光的折射率为其波长的函数。在可见及紫外光谱 域，可用下式表示（科希（Cauchy）经验公式）：
nAB2C4 AB2
①对给定的棱镜（A、B固定），波长越长，折射率愈小。当包 含有不同波长的复合光通过棱镜时，不同波长的光就会因折射 率不同而分开。这种作用称为棱镜的色散作用。
光栅分光得到的光谱
原子发射光谱分析2新
消除光栅谱线重叠的方法有：
（1）利用滤光片吸收干扰波长
例如，只要600nm谱线，则可用红色滤光片滤去其它组分。
（2）利用感光板的灵敏区不同，消除干扰波段
例如，若拍摄Ⅱ级250 350nm波段的谱线，可选用“未增感” 的乳剂干板（感光范围为250 500nm），则干扰250 350nm的 一级光谱（500 700nm）和三级光谱（166 233nm）将不会在 感光板上感光。
• 通常的刻线数为300-2000刻槽/mm。最常用的是1200-1400 刻槽/mm（紫外可见）及100-200刻槽/mm（红外）。 光栅是一种多狭缝部件，光栅光谱的产生是多狭缝干涉 和单狭缝衍射两者联合作用的结果。
原子发射光谱分析2新
凹面镜
准直镜
入射狭缝
光栅
凹面镜
物镜 f
出射狭缝
原子发射光谱分析2新
光栅公式：d（sinα±sinβ）= ±n λ d --为光栅常数（相邻两刻痕间距离） α --为入射角 β--为衍射角 n--光谱级数0,±1,±2,… 光栅光谱中央有一条无色散作用的零级明亮条纹，强 度最大，然后依次依正负一、二级光谱减弱，即入射 光能量分布到各个谱级中，不能有效利用。
原子发射光谱分析2新
（3）利用谱级分离器消除干扰
在光路中附加一个低色散的棱镜（分级器），配合工作， 以使检测器只单独接受某一级的光谱。
原子发射光谱分析2新
10
两种单色器的比较
原子发射光谱分析2新
滤光片
➢ 红色滤光片只能让红光通过 ➢ 比色分析中，选择滤光片的原则：
滤光片的颜色与待测夜的颜色互补。
原子发射光谱分析2新