第七章原子发射光谱分析(AES)§7.1光学分析法概要一、

谱、吸收光谱、荧光光谱、拉曼光谱等等。
2.非光谱分析法： 不涉及光谱的测定，即不涉及能级的跃迁，而主
要是利用电磁辐射与物质的相互作用。这个相互作 用引起电磁辐射在方向上的改变或物理性质的变化， 而利用这些改变可以进行分析。
第14讲
原子发射基本原理
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原子发射基本原理
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§7.2 原子发射光谱分析的基本原理
微波： 0.1cm～1m； 无线电波： >1m；
第Hale Waihona Puke Baidu4讲
原子发射基本原理
三、光学分析法分类
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1.光谱分析方法：
基于根测据量其辐特射征的光波谱长的及波强长度可。进这行些定光性谱分是析由于 物质的原子或分子的特定能级的跃迁所产生的。
根据辐射的本质，光谱法可分为分子光谱和原子光谱 根据光辐谱射的能强量度传与递物的质方的式含，量光有谱关方，法可又进可行分定为量发分射析光
一般认为原子发射光谱是1860年德国学者基尔霍夫（Kirchhoff GR）和本生（Bunsen RW）首先发现的，他们利用分光镜研究盐和盐 溶液在火焰中加热时所产生的特征光辐射，从而发现了Rb和Cs两元素。 其实在更早时候，1826年泰尔博（Talbot）就说明某些波长的光线是表 征某些元素的特征。从此以后，原子发射光谱就为人们所注视。
光谱分析就是从识别这些元素的特征光谱来鉴 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)。
Hg的原子光谱
第14讲
Na 能级图
原子发射基本原理
由各种高能级跃迁到同 一低能级时发射的一系列光 谱线；
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3．根据所得光谱图进行定性鉴定或定量分析。
Fe的光谱图
第14讲
原子发射基本原理
必须明确以下几个问题
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原子中外层电子（称为价电子或光电子）的能量分 布是量子化的，所以△E的值不是连续的，则光谱 也是不连续的，因此，原子光谱是线光谱；
同一原子中，电子能级很多，有各种不同的能级跃 迁，所以有各种△E不同的值，即可以发射出许多 不同或的辐射线。但跃迁要遵循“光谱选律”，不 是任何能级之间都能发生跃迁；
状态称为基态。
当原子受到能量(如热能、电能等)作用时，原子由于与 高速运动的气态粒子和电子相互碰撞而获得了能量，使原子 中外层电子从基态跃迁到更高的能级上，处在这种状态的原
子称激发态。
电子从基态跃迁至激发态所需的能量称为激发电位，当 外加的能量足够大时，原子中的电子脱离原子核的束缚力，
使原子成为离子，这种过程称为电离。
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离子中的外层电子也能被激发，其所需的能量即为相应离
子的激发电位 。处于激发态的原子是十分不稳定的，在极 短的时间内便跃迁至基态或其它较低的能级上。
当原子从较高能级跃迁到基态或其它较低的能级的过
程中，将释放出多余的能量，这种能量是以一定波长的电
磁波的形式辐射出去的，其辐射的能量可用下式表示：
ΔE = E2－E1= hν=hc/λ
7-1
E2 , E1分别为高能级、低能级的能量，h为普朗克(Planck)
常数；v 及λ分别为所发射电磁波的频率及波长，c为光在
真空中的速度。
激发态 E2
基态 E1
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每一条所发射的谱线的波长，取决于跃迁前后 两个能级之差。由于原子的能级很多，原子在被激 发后，其外层电子可有不同的跃迁，但这些跃迁应 遵循一定的规则(即“光谱选律”)，因此对特定元 素的原子可产生一系列不同波长的特征光谱线，这 些谱线按一定的顺序排列，并保持一定的强度比例。
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一、原子发射光谱的产生
在正常状态下，元素处于基态，元素在受到热（火焰） 或电（电火花）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（线状光谱）；
热能、电能
基态元素M
E
激发态M*
特征辐射
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原子发射光谱分析是根据原子所发射的光谱来测定物质 的化学组分的。不同物质由不同元素的原子所组成，而原子 都包含着一个结构紧密的原子核，核外围绕着不断运动的电 子 。每个电子处于一定的能级上，具有一定的能量。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
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第七章 原子发射光谱分析（AES）
§7.1光学分析法概要
一、定义：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。 二、电磁波谱：
射线： 5～140pm； X射线 ： 10－3～10nm； 光学区： 10～1000μm；
其中：远紫外区 10～200nm； 近紫外区 200～380nm； 可见区 380～780nm； 近红外区 0.78～2.5μm； 中红外区 2.5～50μm； 远红外区 50～1000μm ；
K 元素的能级图
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Mg 元素的能级图
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二、发射光谱分析的过程
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1．使试样在外界能量的作用下转变成气态原子，并 使气态原子的外层电子激发至高能态。当从较高 的能级跃迁到较低的能级时，原子将释放出多余 的能量而发射出特征谱线；
2．对所产生辐射经过摄谱仪器进行色散分光，按波 长顺序记录在感光板上，就可呈现出有规则的谱 线条，即光谱图。
在发射原子发射光谱以后的许多年中，其发展很缓慢，主要是因为
当时对有关物质痕量分析技术的要求并不迫切。到了二十世纪三十年代， 人们已经注意了到浓度很低的物质，对改变金属、半导体的性质，对生 物生理作用，对诸如催化剂及其毒化剂的作用是极为显著的，而且地质、 矿物质的发展，对痕量分析有了迫切的需求，促使AES迅速的发展，成 为仪器分析中一种很重要的、应用很广的方法。而到了五十年代末、六 十年代初，由于原子吸收分析法（AAS）的崛起，AES中的一些缺点， 使它显得比AAS有所逊色，出现一种AAS欲取代AES的趋势。但是到了 七十年代以后，由于新的激发光源如ICP、激光等的应用，及新的进样 方式的出现，先进的电子技术的应用，使古老的AES分析技术得到复苏， 注入新的活力，使它仍然是仪器分析中的重要分析方法之一。