发射光谱与吸收光谱
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E h h c
3．电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列就称光谱。
γ射线→ X 射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波
高能辐射区 γ射线 χ射线
光学光谱区 紫外光 可见光 红外光
波谱区 微波 无线电波
能量最高，来源于核能级跃迁
波长
来自内层电子能级的跃迁
来自原子和分子外层电子能级的跃迁
二、热平衡态与原子布居数目 玻尔兹曼关系式：
此关系式表明激发温度越高、元素的激发 电位越低，则原子光谱线就越强；且特征发射 光谱线的强度与基态原子浓度呈正比关系。
三、谱线的自吸与自蚀(self-absorption and
self-reversal of spectral lines) 在一般光源中，是在弧焰中产生的，弧焰具有 一定的厚度，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。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。
来自分子振动和转动能级的跃迁
来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁
来自原子核自旋能级的跃迁
长
二、光学分析法及其分类
光学分析法可分为：Spectrometric method
和non-Leabharlann Baidupectrometric method两大类。
光谱法是基于物质与辐射能作用时，测量由物质 内部发生量子化的能级之间的跃迁而产生的发射、吸 收或散射辐射的波长和强度进行分析的方法。AE、AA
第七章 原子发射光谱分析
(Atomic Emission Spectrometry, AES)
§7-1 光学分析概述 一、电磁辐射和电磁波谱
1．电磁辐射（电磁波，光） ：以巨大速度通过空 间、不需要任何物质作为传播媒介的一种能量形式，它 是检测物质内在微观信息的最佳信使。
2．电磁辐射的性质：具有波、粒二像性；其能量交 换一般为单光子形式，且必须满足量子跃迁能量公式：
根据发射光谱所在的光谱区域和激发方法不同，发 射光谱法有许多技术，我们仅讨论常规的方法：用火焰、 电弧、等离子炬等作为激发源，使被测物质原子化并激 发气态原子或离子的外层电子，使其发射特征的电磁辐 射，利用光谱技术记录后进行分析的方法叫原子发射光 谱分析法，波长范围一般在190~900nm。
一般情况下，原子处于基态，在激发光源作用下，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。
✓例：原子吸收光谱，分子吸收光谱
§7-2 原子发射光谱分析原理
一、原子发射光谱的产生
物质通过电致激发、热致激发或光致激发等激发过 程获得能量，变为激发态原子或分子M* ，当从激发态 过渡到低能态或基态时产生发射光谱。
M* M + hv 通过测量物质的激发态原子发射光谱线的波长和强 度进行定性和定量分析的方法叫发射光谱分析法。
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
在原子谱线表中，罗马数Ⅰ表示中性原子发射光谱的
谱线，Ⅱ表示一次电离离子发射的谱线，Ⅲ表示二次
电离离子发射的谱线例如Mg Ⅰ285.21nm为原子线， MgⅡ280.27nm为一次电离离子线。
1，无自吸； 2，自吸； 3，自蚀
§7-3 原子发射光谱分析仪器
用来研究吸收、发射或荧光的电磁辐射 强度和波长关系的仪器叫做光谱仪或分光光度 计。
光谱仪或分光光度计一般包括五个基本 单元：光源、单色器、样品容器、检测器和读 出器件。
发射光谱仪结构示意图
一、光源(Light source)：
光源是提供足够的能量使试样蒸发、原子 化、激发，产生光谱。
原子中某一外层电子由基态激发到高能级所需要的能 量称为激发电位(Excitation potential)。 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(resonance line)。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。
非光谱法：利用物质与电磁辐射的相互作用测定 电磁辐射的反射、折射、干涉、衍射和偏振等基本性 质变化的分析方法
分类：折射法、旋光法、比浊法、χ射线衍射法
➢ 按能量交换方向分 ➢ 按作用结果不同分
吸收光谱法 发射光谱法 原子光谱→线状光谱 分子光谱→带状光谱
区别：
➢ 光谱法：内部能级发生变化 原子吸收/发射光谱法：原子外层电子能级跃迁
激发电位(Excitation potential) 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。
激发温度(Excitation temperature) 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。
目前常用的光源有高温火焰、直流电弧 (DC arc)、交流电弧(AC arc)、电火花(electric spark)及电感耦合高频等离子体（ICP）。
1. 直流电弧
直流电弧的最大优点是电极头温度相对 比较高（4000至7000K，与其它光源比），蒸发 能力强、绝对灵敏度高、背景小；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，但可很好地应用于矿石 等的定性、半定量及痕量元素的定量分析。
分子吸收/发射光谱法：分子外层电子能级跃迁 ➢ 非光谱法：内部能级不发生变化
仅测定电磁辐射性质改变
三、发射光谱与吸收光谱
M * 发光释放能量 M h
激发态
基态 光
发射光谱
✓例：γ-射线；x-射线；荧光
M h 吸收辐射能量 M *
基态 光
激发态
吸收光谱
3．电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列就称光谱。
γ射线→ X 射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波
高能辐射区 γ射线 χ射线
光学光谱区 紫外光 可见光 红外光
波谱区 微波 无线电波
能量最高，来源于核能级跃迁
波长
来自内层电子能级的跃迁
来自原子和分子外层电子能级的跃迁
二、热平衡态与原子布居数目 玻尔兹曼关系式：
此关系式表明激发温度越高、元素的激发 电位越低，则原子光谱线就越强；且特征发射 光谱线的强度与基态原子浓度呈正比关系。
三、谱线的自吸与自蚀(self-absorption and
self-reversal of spectral lines) 在一般光源中，是在弧焰中产生的，弧焰具有 一定的厚度，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。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。
来自分子振动和转动能级的跃迁
来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁
来自原子核自旋能级的跃迁
长
二、光学分析法及其分类
光学分析法可分为：Spectrometric method
和non-Leabharlann Baidupectrometric method两大类。
光谱法是基于物质与辐射能作用时，测量由物质 内部发生量子化的能级之间的跃迁而产生的发射、吸 收或散射辐射的波长和强度进行分析的方法。AE、AA
第七章 原子发射光谱分析
(Atomic Emission Spectrometry, AES)
§7-1 光学分析概述 一、电磁辐射和电磁波谱
1．电磁辐射（电磁波，光） ：以巨大速度通过空 间、不需要任何物质作为传播媒介的一种能量形式，它 是检测物质内在微观信息的最佳信使。
2．电磁辐射的性质：具有波、粒二像性；其能量交 换一般为单光子形式，且必须满足量子跃迁能量公式：
根据发射光谱所在的光谱区域和激发方法不同，发 射光谱法有许多技术，我们仅讨论常规的方法：用火焰、 电弧、等离子炬等作为激发源，使被测物质原子化并激 发气态原子或离子的外层电子，使其发射特征的电磁辐 射，利用光谱技术记录后进行分析的方法叫原子发射光 谱分析法，波长范围一般在190~900nm。
一般情况下，原子处于基态，在激发光源作用下，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。
✓例：原子吸收光谱，分子吸收光谱
§7-2 原子发射光谱分析原理
一、原子发射光谱的产生
物质通过电致激发、热致激发或光致激发等激发过 程获得能量，变为激发态原子或分子M* ，当从激发态 过渡到低能态或基态时产生发射光谱。
M* M + hv 通过测量物质的激发态原子发射光谱线的波长和强 度进行定性和定量分析的方法叫发射光谱分析法。
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
在原子谱线表中，罗马数Ⅰ表示中性原子发射光谱的
谱线，Ⅱ表示一次电离离子发射的谱线，Ⅲ表示二次
电离离子发射的谱线例如Mg Ⅰ285.21nm为原子线， MgⅡ280.27nm为一次电离离子线。
1，无自吸； 2，自吸； 3，自蚀
§7-3 原子发射光谱分析仪器
用来研究吸收、发射或荧光的电磁辐射 强度和波长关系的仪器叫做光谱仪或分光光度 计。
光谱仪或分光光度计一般包括五个基本 单元：光源、单色器、样品容器、检测器和读 出器件。
发射光谱仪结构示意图
一、光源(Light source)：
光源是提供足够的能量使试样蒸发、原子 化、激发，产生光谱。
原子中某一外层电子由基态激发到高能级所需要的能 量称为激发电位(Excitation potential)。 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(resonance line)。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。
非光谱法：利用物质与电磁辐射的相互作用测定 电磁辐射的反射、折射、干涉、衍射和偏振等基本性 质变化的分析方法
分类：折射法、旋光法、比浊法、χ射线衍射法
➢ 按能量交换方向分 ➢ 按作用结果不同分
吸收光谱法 发射光谱法 原子光谱→线状光谱 分子光谱→带状光谱
区别：
➢ 光谱法：内部能级发生变化 原子吸收/发射光谱法：原子外层电子能级跃迁
激发电位(Excitation potential) 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。
激发温度(Excitation temperature) 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。
目前常用的光源有高温火焰、直流电弧 (DC arc)、交流电弧(AC arc)、电火花(electric spark)及电感耦合高频等离子体（ICP）。
1. 直流电弧
直流电弧的最大优点是电极头温度相对 比较高（4000至7000K，与其它光源比），蒸发 能力强、绝对灵敏度高、背景小；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，但可很好地应用于矿石 等的定性、半定量及痕量元素的定量分析。
分子吸收/发射光谱法：分子外层电子能级跃迁 ➢ 非光谱法：内部能级不发生变化
仅测定电磁辐射性质改变
三、发射光谱与吸收光谱
M * 发光释放能量 M h
激发态
基态 光
发射光谱
✓例：γ-射线；x-射线；荧光
M h 吸收辐射能量 M *
基态 光
激发态
吸收光谱