光谱分析简介
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光谱分析简介
E
h
hc
↘，E ↗பைடு நூலகம் ↗，E ↘
10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm
x 射射 线线
紫红 外外 光光
微
无
波
线
电
波
可见光
近紫外：200-400nm 人眼所能感觉到的波长范围400-780nm 近红外：780－2500nm
据； 通过计算机计算A与C浓度关系曲线，计算样品中待测物质含量。
注意在高浓度时，标准曲线易发生弯曲 ，压力变宽影响所致；
（2）工作曲线法 在标准系列溶液中加入相同浓度的 基体，以克服基体效应。
09:08:04
2.标准加入法
取若干份体积相同的试液（cX），依次按比例加入不同 量的待测物的标准溶液（cO），定容后浓度依次为：
09:08:04
标准加入法举例
海水中测定钾
分别取10毫升海水于5个50毫升容量瓶中，然后分 别依次加入0、1、2、3、4ml 2ug/ml 钾标准溶液.
采用氘灯扣除背景方式测量吸光度,测定时首先以 5%盐酸水溶液调节仪器零点。然后测定上述5个溶液 的A吸s 光度。0.210 0.0300 0.382 0.471 0.564
3. 全谱直读等离子体光谱仪
采用CCD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；
C I D ： 电 荷 注 入 式 检 测 器 (charge
injection
detector,CID),
28×28mm半导体芯片上，26万个感
2.空心阴极灯：结构如图所示
09:08:04
原子化方法
火焰法 无火焰法—电热高温石墨管，激光
09:08:04
其他原子化方法
（1）低温原子化方法 主要是氢化物原子化方法，原子化温度700~900 ゜C ； 主要应用于：As、Sb、Bi、Sn、Ge、Se、Pb、Ti等元素 原理： 在酸性介质中，与强还原剂硼氢化钠反应生成气
加入Cs 0
0.04 0.08 0.12 0.16
0.7
y = 2.1975x + 0.2096
0.6
R2 = 0.9996
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
-0.25 -0.2 -0.15 -0.1 -0.0-50.1 0
-0.2
-0.3
0.05 0.1 0.15 0.2
Cx=0.09538 ug/mL 海水中K的浓度为 C海水=0.09538*5=0.4769
态氢化物。例
AsCl3 +4NaBH4 + HCl +8H2O = AsH3 +4NaCl +4HBO2+13H2 将待测试样在专门的氢化物生成器中产生氢化物，送入原
子化器中检测。 特点：原子化温度低 ； 灵敏度高（对砷、硒可达10-9g）； 基体干扰和化学干扰小；
（2）冷原子化法
主要应用于：各种试样中Hg元素的测量； 原理： 将试样中的汞离子用SnCl2或盐酸羟胺完全还原为
金属汞后，用气流将汞蒸气带入具有石英窗的气体测量管中 进行吸光度测量。
特点：常温测量； 灵敏度、准确度较高（可达10-8g汞）；
原子吸收定量分析方法
1.校准曲线法
（1）标准曲线法
配制一系列不同浓度的标准试样，由低到高依次分析，将获得的吸
光度A数据对应于浓度作标准曲线，在相同条件下测定试样的吸光度A数
1926年（奥），Schrodinger原子量子力学理论 （近代原子结构理论）
光谱分析分类
非光谱分析法
光分析法 光谱分析法
折 射 法
圆 二 色 性 法
X 射 线 衍 射 法
干 涉 法
旋 光 法
原子光谱分析法 分子光谱分析法
原 子 吸 收 光 谱
原 子 发 射 光 谱
原 子 荧 光 光 谱
X 射 线 荧 光 光 谱
cX ， cX +cO ， cX +2cO ， cX +3cO ， cX +4 cO …… 分别测得吸光度为：AX，A1，A2，A3，A4……。 以A对浓度c做图得一直线，图中cX点即待测溶液浓度。
该法可消除基体干扰； 不能消除背景干扰； CX=kAX CX+CS=kAS AS=（CX+CS）AX/CX
原子光谱 ＜＞ 原子结构 ＜＞ 原子结构理论＜＞ 新元素
在原子吸收光谱分析法建立后，其在分析化学中的作用下 降，新光源(ICP)、新仪器的出现，作用加强。
热能、电能
基态元素M
E
激发态M*
特征辐射
1、摄谱仪
2. 光电直读等离子体发射光谱仪
光电直读是利用光电法直接获得光谱线的强度 两种类型：多道固定狭缝式和单道扫描式；
光点点阵( 每个相当于一个光电倍
增管)；
ICP-AES 可以测定的元素与检出限
二、原子吸收光谱法
仪器流程
1.特点
(1)采用锐线光源 (2)单色器在火焰与 检测器之间 (3)原子化系统
09:08:04
光源
1.作用
提供待测元素的特征光谱。获得较高的灵敏度和准确度。 光源应满足如下要求； （1）能发射待测元素的共振线； （2）能发射锐线； （3）辐射光强度大，稳定性好。
研制第一台用于光谱分析的分光镜，实 现了光谱检验；1860年本生（ W.Bunsen,1811-1899）和基尔霍夫共同 发现“铯” 铷
瑞利（1842～1919），因对一些重要的气体密度的研究，以及这 些研究的成果之一——氩的发现，获得了1904年度的诺贝尔物理 学奖。
1930年以后，建立了光谱定量分析方法；
1913年（丹），玻尔(Bohr)原子结构模型
1、原子核外有特定的轨道(orbit)，在每条特定轨道上运动的电 子都具有一定的能量
2、电子在这些特定的轨道上运动时，既不辐射能量也不吸 收能量
3、电子只有在不同的轨道之间跃迁时，才会吸收或辐射出能量， 其值为两种定态时能量之差，这种能量（电子跃迁）以光能（电 磁波）的形式辐射出来，E = En2 - En1 = h = hc/（Einstein光子 学说）
分分核 紫红子子磁 外外荧磷共 光光光光振 谱谱光光波 法法谱谱谱
法法法
一、原子发射光谱分析法（
atomic emission spectroscopy ，AES）：
元素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，依据特征光谱进行定性、定量的 分析方法。
1859年，基尔霍夫(Kirchhoff G R)、本生 (Bunsen R W)
E
h
hc
↘，E ↗பைடு நூலகம் ↗，E ↘
10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm
x 射射 线线
紫红 外外 光光
微
无
波
线
电
波
可见光
近紫外：200-400nm 人眼所能感觉到的波长范围400-780nm 近红外：780－2500nm
据； 通过计算机计算A与C浓度关系曲线，计算样品中待测物质含量。
注意在高浓度时，标准曲线易发生弯曲 ，压力变宽影响所致；
（2）工作曲线法 在标准系列溶液中加入相同浓度的 基体，以克服基体效应。
09:08:04
2.标准加入法
取若干份体积相同的试液（cX），依次按比例加入不同 量的待测物的标准溶液（cO），定容后浓度依次为：
09:08:04
标准加入法举例
海水中测定钾
分别取10毫升海水于5个50毫升容量瓶中，然后分 别依次加入0、1、2、3、4ml 2ug/ml 钾标准溶液.
采用氘灯扣除背景方式测量吸光度,测定时首先以 5%盐酸水溶液调节仪器零点。然后测定上述5个溶液 的A吸s 光度。0.210 0.0300 0.382 0.471 0.564
3. 全谱直读等离子体光谱仪
采用CCD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；
C I D ： 电 荷 注 入 式 检 测 器 (charge
injection
detector,CID),
28×28mm半导体芯片上，26万个感
2.空心阴极灯：结构如图所示
09:08:04
原子化方法
火焰法 无火焰法—电热高温石墨管，激光
09:08:04
其他原子化方法
（1）低温原子化方法 主要是氢化物原子化方法，原子化温度700~900 ゜C ； 主要应用于：As、Sb、Bi、Sn、Ge、Se、Pb、Ti等元素 原理： 在酸性介质中，与强还原剂硼氢化钠反应生成气
加入Cs 0
0.04 0.08 0.12 0.16
0.7
y = 2.1975x + 0.2096
0.6
R2 = 0.9996
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
-0.25 -0.2 -0.15 -0.1 -0.0-50.1 0
-0.2
-0.3
0.05 0.1 0.15 0.2
Cx=0.09538 ug/mL 海水中K的浓度为 C海水=0.09538*5=0.4769
态氢化物。例
AsCl3 +4NaBH4 + HCl +8H2O = AsH3 +4NaCl +4HBO2+13H2 将待测试样在专门的氢化物生成器中产生氢化物，送入原
子化器中检测。 特点：原子化温度低 ； 灵敏度高（对砷、硒可达10-9g）； 基体干扰和化学干扰小；
（2）冷原子化法
主要应用于：各种试样中Hg元素的测量； 原理： 将试样中的汞离子用SnCl2或盐酸羟胺完全还原为
金属汞后，用气流将汞蒸气带入具有石英窗的气体测量管中 进行吸光度测量。
特点：常温测量； 灵敏度、准确度较高（可达10-8g汞）；
原子吸收定量分析方法
1.校准曲线法
（1）标准曲线法
配制一系列不同浓度的标准试样，由低到高依次分析，将获得的吸
光度A数据对应于浓度作标准曲线，在相同条件下测定试样的吸光度A数
1926年（奥），Schrodinger原子量子力学理论 （近代原子结构理论）
光谱分析分类
非光谱分析法
光分析法 光谱分析法
折 射 法
圆 二 色 性 法
X 射 线 衍 射 法
干 涉 法
旋 光 法
原子光谱分析法 分子光谱分析法
原 子 吸 收 光 谱
原 子 发 射 光 谱
原 子 荧 光 光 谱
X 射 线 荧 光 光 谱
cX ， cX +cO ， cX +2cO ， cX +3cO ， cX +4 cO …… 分别测得吸光度为：AX，A1，A2，A3，A4……。 以A对浓度c做图得一直线，图中cX点即待测溶液浓度。
该法可消除基体干扰； 不能消除背景干扰； CX=kAX CX+CS=kAS AS=（CX+CS）AX/CX
原子光谱 ＜＞ 原子结构 ＜＞ 原子结构理论＜＞ 新元素
在原子吸收光谱分析法建立后，其在分析化学中的作用下 降，新光源(ICP)、新仪器的出现，作用加强。
热能、电能
基态元素M
E
激发态M*
特征辐射
1、摄谱仪
2. 光电直读等离子体发射光谱仪
光电直读是利用光电法直接获得光谱线的强度 两种类型：多道固定狭缝式和单道扫描式；
光点点阵( 每个相当于一个光电倍
增管)；
ICP-AES 可以测定的元素与检出限
二、原子吸收光谱法
仪器流程
1.特点
(1)采用锐线光源 (2)单色器在火焰与 检测器之间 (3)原子化系统
09:08:04
光源
1.作用
提供待测元素的特征光谱。获得较高的灵敏度和准确度。 光源应满足如下要求； （1）能发射待测元素的共振线； （2）能发射锐线； （3）辐射光强度大，稳定性好。
研制第一台用于光谱分析的分光镜，实 现了光谱检验；1860年本生（ W.Bunsen,1811-1899）和基尔霍夫共同 发现“铯” 铷
瑞利（1842～1919），因对一些重要的气体密度的研究，以及这 些研究的成果之一——氩的发现，获得了1904年度的诺贝尔物理 学奖。
1930年以后，建立了光谱定量分析方法；
1913年（丹），玻尔(Bohr)原子结构模型
1、原子核外有特定的轨道(orbit)，在每条特定轨道上运动的电 子都具有一定的能量
2、电子在这些特定的轨道上运动时，既不辐射能量也不吸 收能量
3、电子只有在不同的轨道之间跃迁时，才会吸收或辐射出能量， 其值为两种定态时能量之差，这种能量（电子跃迁）以光能（电 磁波）的形式辐射出来，E = En2 - En1 = h = hc/（Einstein光子 学说）
分分核 紫红子子磁 外外荧磷共 光光光光振 谱谱光光波 法法谱谱谱
法法法
一、原子发射光谱分析法（
atomic emission spectroscopy ，AES）：
元素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，依据特征光谱进行定性、定量的 分析方法。
1859年，基尔霍夫(Kirchhoff G R)、本生 (Bunsen R W)