原子发射光谱
原子发射光谱法
原子发射光谱法
原子发射光谱法是一种分析物质的技术，它通过激发原子的电子，使其跃迁到更高能级，
从而发射出特定波长的光来，从而分析出其中的元素组成。
原子发射光谱法可以用来分析
物质中的元素组成，以及物质的结构和形状。
原子发射光谱法可以用来测定微量元素，包
括金属、碱金属、非金属、有机物等，这些元素的含量可以低至几十分之一个百万分之一。
原子发射光谱法可以用来分析化学物质的组成，以及它们的构成模式，这是一种非常有效
的分析技术。
原子发射光谱,荧光光谱,化学发光谱的区别
原子发射光谱、荧光光谱和化学发光光谱是分析化学中常见的光谱技术，它们在原子结构分析和元素检测等方面具有重要的应用价值。
然而，这三种光谱具有不同的原理和特点。
下面将分别介绍原子发射光谱、荧光光谱和化学发光光谱的区别。
一、原子发射光谱1. 原理：原子发射光谱是利用原子在能级跃迁时所发射的特征光谱线进行分析的一种技术。
当原子受到激发能量后，原子的电子会跃迁至较高的能级，而后再跃迁至较低的能级时会发射出特征波长的光谱线。
通过测量这些特征光谱线的强度和波长，可以确定样品中各种元素的含量和种类。
2. 应用：原子发射光谱广泛应用于金属材料分析、环境污染物检测、地质勘探等领域，尤其在工业生产中具有重要的应用价值。
3. 优势：原子发射光谱的灵敏度高、测定范围广，能够同时检测多种元素，具有较高的分析精度和准确度。
二、荧光光谱1. 原理：荧光光谱是利用物质在受到紫外光激发后，发射出荧光光谱进行分析的一种技术。
当样品受到紫外光激发后，部分分子会吸收能量并跃迁至激发态，随后分子会再跃迁至基态并发射出荧光光谱，通过测量荧光光谱的强度和波长，可以得到样品的成分和结构信息。
2. 应用：荧光光谱在生物医学、材料科学、环境监测等领域具有广泛的应用，尤其在生物分析和药物检测中得到广泛应用。
3. 优势：荧光光谱对于生物分子具有较高的灵敏度和选择性，能够实现实时、非破坏性的分析。
三、化学发光光谱1. 原理：化学发光光谱是利用化学反应产生的发光进行分析的一种技术。
当两种或多种试剂混合后，在化学反应的作用下产生的化学发光可以被测定，通过测量化学发光的强度和时间，可以获得样品的化学成分和反应动力学信息。
2. 应用：化学发光光谱广泛应用于医学诊断、食品安全检测、环境监测等领域，尤其在微量分析和实时检测方面具有重要意义。
3. 优势：化学发光光谱对于微量物质具有较高的检测灵敏度和快速响应性，适用于多种复杂样品的分析。
原子发射光谱、荧光光谱和化学发光光谱分别具有不同的原理和应用特点，它们在元素分析和化学反应动力学研究中发挥着重要的作用。
原子发射光谱
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
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。
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
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。
原子发射光谱的特点
原子发射光谱的特点原子发射光谱是一种重要的光谱学技术，用于研究原子的结构、能级和谱线等特性。
它利用原子在受激光或火焰等外界刺激下，发射出特定波长的光线，从而得到原子的光谱信息。
本文将从原子发射光谱的基本原理、实验方法和特点等方面进行介绍。
一、原子发射光谱的基本原理原子发射光谱的基本原理是原子在受到外界刺激后，会从低能级跃迁到高能级，然后再从高能级跃迁回低能级时，会发射出能量等于两个能级差的光子，即谱线。
这些谱线的波长和强度与原子的能级结构有关，因此可以通过观察谱线的波长和强度来研究原子的能级结构。
原子发射光谱的谱线可以分为两类：离散谱线和连续谱线。
离散谱线是由原子从一个确定的能级跃迁到另一个确定的能级时发射的谱线，它们的波长和强度非常精确。
连续谱线则是由原子在热力学平衡状态下发射的谱线，它们的波长和强度比较模糊，通常呈现出一条连续的光谱带。
二、原子发射光谱的实验方法原子发射光谱的实验方法可以分为两类：原子吸收光谱和原子发射光谱。
原子吸收光谱是将一束光通过待测物质的气体或溶液中，测量在不同波长下光的强度，从而得到原子吸收光谱。
原子发射光谱则是将一束激光或火焰照射到待测物质上，测量发射的光谱，从而得到原子发射光谱。
原子发射光谱的实验方法通常包括以下步骤：1. 准备样品：将待测物质转化为气态或溶液态。
2. 激发原子：用激光或火焰等方法将原子激发到高能级。
3. 收集光谱：用光谱仪或光电倍增管等设备测量发射的光谱。
4. 分析光谱：分析光谱的波长和强度，得到原子的能级结构和谱线信息。
三、原子发射光谱的特点原子发射光谱具有以下特点：1. 精确性高：离散谱线的波长和强度非常精确，可以用来确定原子的能级结构和谱线信息。
2. 灵敏度高：原子发射光谱可以检测极小量的样品，因此可以用来分析微量元素。
3. 选择性强：不同元素的原子发射光谱谱线具有独特的波长和强度，因此可以用来区分不同元素。
4. 实验方法简单：原子发射光谱的实验方法相对简单，只需要激发原子并测量发射的光谱即可。
原子发射光谱法
b
弧焰示意图
第二节 仪器装置
原子发射光谱仪
光源
分光仪
检测器
壹
光源具有使试样蒸发、解离、原子化、激发、跃迁产生光辐射的作用。光源对光谱分析的检出限、精密度和准确度都有很大的影响。
肆
类型：直流电弧、交流电弧、电火花、电感耦合高频等离子体（ICP）
叁
要求：灵敏度高、稳定性好、结构简单、操作安全
较好
试样中低含量组分的定量分析
火花
低
瞬间10000
好
金属与合金、难激发元素的定量分析
ICP
很高
6000~8000
很好
溶液定量分析
2.2 分光仪
1
分光仪的作用是将样品在激发光源中受激发而发射出来的含各种波长谱线的复合光，经色散后得到按波长顺序排列的光谱。 按色散元件及分光原理分为：棱镜光谱仪（折射原理）、光栅光谱仪（衍射原理）
1.2 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）
特征辐射
基态元素M
激发态M*
热能、电能
E
原子的共振线与离子的电离线
激发电位：从低能级到高能级需 要的能量（eV） 共振线：具有最低激发电位的谱线 电离电位：使原子电离所需要的最低能量 离子线：离子外层电子跃迁时发射的谱线 离子线激发电位的大小与电离电位的高低无关 原子谱线表： I 表示原子发射的谱线； 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； Mg：I 285.21 nm ；II 280.27 nm； 原子线(I) 离子线(II、III) 相似谱线 Na I、Mg II、Al III
原子发射光谱法的主要特点
原子发射光谱法的主要特点
原子发射光谱法（AES）是一种常用的材料分析方法，它具有以下主要特点：
1.精确性高：原子发射光谱法可以提供非常精确的元素定性定量信息。
通过使用复杂的仪器设备和先进的算法，可以准确地测量元素在样品中的浓度和分布。
2.灵敏度高：原子发射光谱法具有很高的灵敏度，可以检测到样品中微量的元素。
这使得该方法可以用于分析痕量元素，如金属杂质或合金成分。
3.选择性强：原子发射光谱法可以选择性地测量特定元素。
通过选择适当的激发条件和光谱线，可以仅对某些元素进行检测，而对其他元素不产生干扰。
4.线性范围宽：原子发射光谱法的线性范围很宽，可以从ppm（百万分之一）到ppb（十亿分之一）的浓度范围进行测量。
这使得该方法可以适应不同浓度的样品分析需求。
5.实验方法简单：原子发射光谱法的实验方法相对简单。
样品经过简单的制备和稀释后，可以直接进行分析。
这使得该方法在实验室中易于操作，并且适用于各种不同类型的样品。
总之，原子发射光谱法具有精确性高、灵敏度高、选择性强的特点，可以提供准确的元素信息，并适用于各种不同类型的样品分析。
三种原子光谱(发射,吸收与荧光)产生机理
一、概述原子光谱是研究原子内部结构和原子间相互作用的重要技术手段，也是物质分析学、化学分析学、化学物理学和光谱学等领域的重要研究内容。
原子光谱包括发射光谱、吸收光谱和荧光光谱，它们是由原子在外界作用下产生的具有特殊波长和频率的光谱。
发射光谱是原子从高能级跃迁到低能级时产生的谱线，吸收光谱是原子吸收外界光子导致能级跃迁的谱线，荧光光谱则是原子在受激激发后再跃迁回基态时放出的光谱。
本文将重点介绍三种原子光谱的产生机理。
二、发射光谱产生机理1. 激发当原子受到能量激发时，电子从基态跃迁到高能级，此时原子处于激发态，处于不稳定状态。
2. 跃迁在激发态下，原子的电子会趋向于迅速由高能级跃迁到低能级，这个跃迁的过程伴随着光子的发射。
3. 能级结构原子内部的能级结构决定了发射光谱的特性，不同元素具有不同的能级结构，因而发射光谱对于元素的鉴定和定量分析具有重要意义。
三、吸收光谱产生机理1. 能级跃迁吸收光谱是由原子吸收外界光子导致能级跃迁而产生的，能级跃迁的规律与波长和频率的关系可以用于确定原子的能级结构和特性。
2. 共振吸收当外界光子与原子的能级跃迁能量匹配时，发生共振吸收现象，这种吸收现象对于不同元素的吸收光谱研究具有重要意义。
3. 吸收光谱谱线吸收光谱谱线的位置和强度反映了原子吸收外界光子的能力，可以用于分析样品中的元素及其含量。
四、荧光光谱产生机理1. 受激激发荧光光谱是原子在受到外界激发能量后处于激发态的荧光物质产生的光谱，激发的能量可以是光子或者其他激发源。
2. 荧光发射激发后的原子处于不稳定状态，随后电子会从激发态跃迁回到基态，并伴随着荧光发射。
3. 荧光光谱应用荧光光谱在物质分析、生物学、医学和环境保护等领域有着广泛的应用，对于研究物质的结构和性质具有重要的意义。
五、总结发射光谱、吸收光谱和荧光光谱是三种重要的原子光谱，它们具有独特的产生机理和应用价值。
通过对三种原子光谱的产生机理的深入理解，不仅可以帮助人们认识原子内部的结构和性质，还有助于解决实际问题和促进科学技术的发展。
原子发射光谱法(aes)
通过测量待测样品中某一元素的特征谱线强度，与已知浓度的标准样品进行比 较，大致确定待测样品中该元素的含量范围。
定性分析
谱线识别法
通过对比已知元素的标准谱线与待测样品的谱线，确定待测样品中存在的元素种 类。
特征光谱法
利用不同元素具有独特的特征光谱，通过比对特征光谱的差异，确定待测样品中 存在的元素种类。
电热原子化器利用电热丝加热 ，使样品中的元素原子化。
化学原子化器利用化学反应将 样品中的元素转化为气态原子
。
光源
01 光源用于提供能量，使样品中的元素原子 化并产生光谱信号。
02 光源类型有多种，如电弧灯、火花放电灯 等。
03
电弧灯利用电弧放电产生高温，使样品中 的元素原子化。
04
火花放电灯利用高压电场使气体放电，产 生高温，使样品中的元素原子化。
原子发射光谱法(AES)
目 录
• 原子发射光谱法(AES)概述 • AES的仪器与设备 • AES的样品制备与处理 • AES的分析方法与技术 • AES的优缺点与挑战 • AES的未来发展与展望
01 原子发射光谱法(AES)概 述
定义与原理
定义
原子发射光谱法(AES)是一种通过测量物质原子在受激发态跃迁时发射的特定波长的光来分析物质成分的方法。
02
发射光谱仪通常包括电 子激发源、真空系统、 光学系统、检测器等部 分。
03
电子激发源用于产生高 能电子，激发原子或离 子，使其跃迁至激发态。
04
真空系统用于维持仪器 内部的高真空环境，减 少空气对光谱信号的干 扰。
原子化器
01
02
03
04
原子化器是将样品转化为原子 蒸气的装置。
原子发射光谱法
最后线 是指当样品中某元素的含量逐渐减少时，最 后仍能观察到的几条谱线。
谱线强度
I = A CB
赛伯－罗马金公式
影响谱线强度的因素：
激发电位 统计权重 原子密度
跃迁几率 光源温度 其他因素
仪器
光源
单色器
熔融、蒸发、 离解、激发
分光
检测器 检测
围要大，对于ICP而言准确性也较高。有些元素原子吸收是无 法测定的，但发射可测，如P、S 等；（3）AAS比较普遍，其
价格相对AES便宜，操作也比较简单。
AES理论基础
❖ 原子结构及原子光谱的产生 ❖ 原子的激发和电离 ❖ 谱线强度
原子结构及原子光谱的产生
❖ 原子结构 ❖ 原子光谱的产生
原子结构及原子光谱的产生
激发光源。 ❖ 在一定频率的外部辐射光能激发下，原子的外层电子在由一个
较低能态跃迁到一个较高能态的过程中产生的光谱就是原子吸
收光谱 （AAS)。 ❖ （1）一般来说AES在多元素测定能力上优于AAS，但是AES在
操作上比AAS来的复杂；还有就是AES由谱线重叠引起的光谱
干扰较严重，而AAS就小的多 ；（2）原子发射比吸收测定范
AES的发展简史
❖ 定量分析阶段 20世纪30年代，罗马金(Lomakin)和赛伯(Scheibe) 通过实验方法建立了谱线强度(I)与分析物浓度(c) 之间的经验式--- I = A CB 从而建立了AES的定量分析法。
❖ 等离子光谱技术时代
20世纪60年代，电感耦合等离子体(ICP)光源的 引入，大大推动了AES的发展。
激发光源
激发光源的作用及理想光源 光源 光源选择
5-原子发射光谱
二、谱线强度
在一定实验条件下，谱线强度与试样浓度成正比，则：
I ac
a为与试样在光源中的蒸发、原子化及激发过程有关的常数
更进一步，考虑到谱线的自吸效应系数 b：
I = acb 取对数，上式变为： logI = blogc + loga 此式为 AES 分析的最基本的关系式，以 logI 对 logc 作图，得校正曲线。
2.ICP的形成
（1）高频电流 I 通过感应线圈产生交
变磁场，触发，气体电离。
（2）在高频交流电场的作用下，带电 粒子高速运动，碰撞，形成“雪崩” 式放电，产生等离子体气流。 （3）在垂直于磁场方向将产生感应电
流(电阻小，电流大)，高温。
（4）又将气体加热、电离，形成等离 子体焰炬。
3. ICP的分析特性
1-1.原子发射光谱概述
一、原子发射光谱分析过程 1 样品蒸发并被激发产生辐射 将样品引入光源，获得足够的能量，经过蒸发、离解、 原子化后，在激发气态原子使之产生特征辐射。 2 色散分光形成光谱 经激发产生的特征辐射是包括各种波长的复合光，需要 进行分光才能获得便于观察和测量的、按波长顺序排列的光
谱。
1. ICP的结构
它是由高频发生器和感应线圈、 等离子炬管和供气系统、样品引入 系统等三部分组成。
高频发生器和感应线圈的作用 是产生高频磁场，供给等离子 体能量。
等离子炬管是由一个三层同心 石英玻璃管组成。外层管内通 入冷却气Ar。中层石英管出口 做成喇叭形状，通入Ar以维持 等离子体。内层石英管的内径 为1－2mm，由载气（一般用 Ar）将试样气溶胶从内管引入 等离子体。
二、光谱仪（摄谱仪） 光谱仪的作用是将样品在激发光源中受激发而 发射出来的含各种波长谱线的复合光，经色散后得 到按波长顺序排列的光谱，并进行光谱的记录或检 测。
《原子发射光谱》课件
样品溶解
样品溶解是原子发射光谱分析 中的重要环节，其目的是将待 测样品中的目标元素充分溶解
在合适的溶剂中。
常用的溶剂有酸、碱、盐等 ，根据待测元素和样品的性
质选择合适的溶剂。
在溶解过程中，需要控制温度 、压力、搅拌速度等条件，以 保证目标元素能够充分溶解在
归一化法
通过比较不同元素谱线强度的比例，消除基体效 应和物理干扰的影响。
Part
06
原子发射光谱的未来发展与挑 战
新技术应用
01
02
03
激光技术
利用激光的高能量和高精 度特性，提高原子发射光 谱的检测灵敏度和分辨率 。
微纳加工技术
将原子发射光谱仪器小型 化、集成化，便于携带和 移动检测。
人工智能技术
利用人工智能算法对原子 发射光谱数据进行处理和 解析，提高分析准确性和 效率。
仪器改进与优化
高性能探测器
研发更灵敏、更快速响应的探测器，提高光谱信号的采集和解析能 力。
高效能光源
优化光源的稳定性和寿命，提高光谱信号的强度和可靠性。
自动化与智能化
实现原子发射光谱仪器的自动化和智能化操作，降低人为误差和操作 复杂度。
高温条件下可实现元素的完全蒸发和激发 ，具有较高的灵敏度和准确度。
需要使用高温电热丝，设备成本较高，且 对某些元素的分析效果不佳。
火花/电弧原子发射光谱法
原理 通过电火花或电弧产生的高温使 待测元素激发为光谱状态，通过 测量光谱线的波长和强度，进行 定性和定量分析。
缺点 分析速度较慢，设备成本较高， 且对某些元素的分析效果不佳。
应用范围
原子发射光谱
(3) 无电极污染（无电极放电） （4）光谱背景少（Ar工作气体） （5）对非金属测定的灵敏度低，仪器昂贵，操作费用高。
是目前发展迅速、最受重视的一种新型光源
二、 ICP-AES的结构流程
采用ICP作为光源是ICP-AES与其他光谱仪的主要不同之处。
主要部分： 1. 高频发生器
AES的特点
1）可同时测定多种元素； 2）分析速度快、适用于各种形态的样品； 3）灵敏度高（ICP，PPT）； 4）分析速度快（秒级至几分钟） 5）准确度高（<1%） 6）选择性高
AAS基本原理
原子的外层电子由高能级向低能级跃迁，能量以电磁辐射的形式发 射出去而得到发射光谱。原子发射光谱是线状光谱。 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。原子光谱中每一条谱线的产生各有其相应的激发电位 。由第一激发态向基态跃迁所发射的谱线称为共振线。共振线 具有最小激发电位，因此最容易被激发，为该元素最强谱线
离子体。
DBD-based spectrometer
介质阻挡放电照片
介质阻挡放电照片
介质阻挡电极施加方式
DBD-based spectrometer
Dielectric Barrier Discharge Molecular Emission Spectrometer as Multichannel GC Detector for Halohydrocarbons， Anal. Chem., 2011, 83 (13), pp 5050–5055
激发光源
1）电弧光源 直流电弧、交流电弧
直流电弧工作时，阴极释放出来的电子不断轰击阳极而使样品原子化及离子化并产 生发生光谱。 直流电弧特点：绝对灵敏度高、背景小； 重现性差 交流电弧特点：稳定性较直流好、但灵敏度较差
原子发射光谱法应用
原子发射光谱法应用
原子发射光谱法（Atomic Emission Spectroscopy，AES）是一种常用的分析技术，用于元素定性和定量分析。
它基于原子在光激发下吸收能量并发射特定波长的光线的原理。
下面是原子发射光谱法的一些应用领域：
1.环境分析：原子发射光谱法可以用于分析环境样品中的重金属污染物，如水中的铅、汞、镉等。
它能够提供高灵敏度和准确度的分析结果，帮助监测和评估环境质量。
2.食品安全：原子发射光谱法可用于食品中有害元素的测定，如水产品中的汞、海产品中的镉等。
通过对食品样品进行分析，可以及时发现潜在的食品安全隐患。
3.质量控制：原子发射光谱法可以用于工业生产过程中的质量控制。
例如，在金属冶炼和制造工业中，可使用原子发射光谱法对金属合金和其他材料进行成分分析，以确保产品质量符合规定标准。
4.地质矿物分析：原子发射光谱法在地质探测和矿物分析中具有重要应用。
它可以用于分析岩石和矿石中的元素含量，帮助研究和勘探天然资源。
5.药物分析：原子发射光谱法在制药行业中被广
泛应用。
它可以用于药品中残留金属元素的定量分析，以确保药品的质量和安全性。
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、……
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
原子发射光谱
原子发射光谱原子发射光谱是指利用分光仪器测量不同元素的原子辐射的波长和强度，来确定元素的特性。
它包括光谱法和电感耦合等离子体光谱法两种方法。
原子结构理论认为：一切物质都是由大量的、永远也分不开的原子组成的，而且原子在不停地运动着。
原子不但有体积小、重量轻、能量高的优点，而且还具有许多奇妙的本领。
原子的质量很小，却能做许多功，比如说，将其内部的化学能转变为光能； [gPARAGRAPH3]原子在发生碰撞时，会向四周散射出带电的粒子。
因此，原子是物质世界中最小的微粒。
我们知道，人体是由无数细胞组成的，各种细胞又由蛋白质组成，所以，人体这个“细胞团”中，最小的微粒就是——蛋白质。
从科学的角度来看，蛋白质的原子也属于原子的范畴。
原子由原子核和核外电子组成，原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电。
质子数目决定了原子的种类，而原子核的电荷数决定了原子的元素。
从科学的角度来讲，蛋白质的原子与人体内的细胞的原子相似，而细胞的原子与人体内的组织的原子相似。
“提取精华，去其糟粕”，古人的话永远是真理。
蛋白质的原子中，质子和中子应该有较高的含量，而质子数目决定了元素，所以，质子数目较少的元素一般来说应该是碱金属元素。
蛋白质是生命活动的主要承担者，人体中所有的代谢和合成都是以蛋白质为基础进行的。
蛋白质和水一样，参加了人体内所有的生理反应，有些反应甚至起到重要作用。
当然，蛋白质也分好坏，蛋白质质量不够高，人就不能健康的生活，反之，蛋白质质量高的人，则可以长寿。
蛋白质中所含的氨基酸不同，其营养价值也就不同，牛肉中含的氨基酸的种类就较多。
我国是畜牧大国，养殖的牛是以草食性动物为主的，那么，如果每天给牛喂食各种氨基酸，那么，经过长时间的积累，牛所产生的代谢物就越来越多，氨基酸也随之增加，这样就能更加有效的补充牛肉中缺少的氨基酸，这就是为什么吃牛肉对身体有益处的原因。
从原子发射光谱中可以获得有关原子结构的很多信息，例如：原子序数、核电荷数、核外电子排布状况及原子半径……原子发射光谱已广泛被用于研究固态物质的晶体结构、熔融物质的结构以及某些气体的吸收光谱等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
原子发射光谱概述
原子发射光谱法，是利用物质在热激发或电激发下，每种元素的原子或离子发射特征光谱来判断物质的组成，而进行元素的定性与定量分析的方法。
原子发射光谱法是光学分析法中产生与发展最早的一种。
在近代各种材料的定性、定量分析中，原子发射光谱法发挥了重要作用。
特别是新型光源的研制与电子技术的不断更新和应用，使原子发射光谱分析获得了新的发展，成为仪器分析
中最重要的方法之一。
（1）原子发射光谱分析的优点：
①具有多元素同时检测能力。
可同时测定一个样品中的多种元素。
②分析速度快。
若利用光电直读光谱仪，可在几分钟内同时对几十种元素进行定量分析。
分析试样不经化学处理，固体、液体样品都可直接测定(电弧火花法）。
③检出限低。
一般光源可达10～0.1mg/mL，
绝对值可达1～0.01mg。
电感耦合高频等离子体原子发射光谱（ICP-AES）检出限可达ng/mL级。
④准确度较高。
一般光源相对误差约为5％~10％，ICP-AES相对误差可达l％以下。
⑤试样消耗少。
⑥ ICP光源校准曲线线性范围宽可达4～6个数量级。
（2）原子发射光谱分析的缺点：高含量分析的准确度较差；常见的非金属元素如氧、硫、氮、卤素等谱线在远紫外区．一般的光谱仪尚无法检测；还有一些非金属元素，如P、Se、Te等，由于其激发电位高，灵敏度较低。
原子发射光谱的产生
通常情况下，原子处于基态，在激发光作用下，原子获得足够的能量，外层电子由基态跃迁到较高的能级状态即激发态。
处于激发态的原子是不稳定的，其寿命小于10-8s，外层电子就从高能级向较低能级或基态跃迁。
多余能量以电磁辐射的形式发射出去，这样就得到了发射光谱。
原子发射光谱是线状光谱。
谱线波长与能量的关系如下：
λ= h c/（E2 — E1）
式中E2、E1分别为高能级与低能级的能量，
λ为波长，h为Planck常数，c为光速。
处于高能级的电子经过几个中间能级跃迁回到原能级，可产生几种不同波长的光，在光谱中形成几条谱线。
一种元素可以产生不同波长的谱线，它们组成该元素的原子光谱。
不同元素的电子结构不同，其原子光谱也不同，具有明显的特征。
由于待测元素原子的能级结构不同，因此发射谱线的特征不同，据此可对样品进行定性分析；
而根据待测元素原子的浓度不同，因此发射强度不同，可实现元素的定量测定。
原子发射光谱法包括了三个主要的过程:
由光源提供能量使样品蒸发、形成气态原子、并进一步使气态原子激发而产生光辐射；
将光源发出的复合光经单色器分解成按波长顺序排列的谱线，形成光谱；
用检测器检测光谱中谱线的波长和强度。
原子发射光谱激发光源
激发光源的基本功能是提供使试样中被测元素原子化和原子激发发光所需要的能量。
对激发光源的要求是：
灵敏度高，稳定性好，光谱背景小，结构简单，操作安全。
常用的激发光源：电弧光源。
（交流电弧、直流电弧）
电火花光源。
电感耦合高频等离子体光源（ICP光源）等。
电感耦合高频等离子体（ICP）光源
Inductive Coupled Plasma (ICP)
等离子体是一种由自由电子、离子、中性原子与分子所组成的在总体上呈中性的气体，利用电感耦合高频等离子体（ICP）作为原子发射光谱的激发光源始于上世纪60年代。
ICP形成原理
ICP装置由:
高频发生器和感应线圈。
炬管和供气系统。
进样系统。
三部分组成,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。
ICP形成原理
感应线圈由高频电源耦合供电，产生垂直于线圈平面的磁场。
如果通过高频装置使氩气电离，则氩离子和电子在电磁场作用下又会与其它氩原子碰撞产生更多的离子和电子，形成涡流。
强大的电流产生高温，瞬间使氩气形成温度可达10000k 的等离子焰炬。
ICP火焰温度分布
ICP焰明显地分为三个区域：
焰心区呈白色，不透明，是高频电流形成的涡流区，等离子体主要通过这一区域与高频感应线圈耦合而获得能量。
该区温度高达10000K。
内焰区位于焰心区上方，一般在感应圈以上10-20mm左右，略带淡蓝色，呈半透明状态。
温度约为6000-8000K，是分析物原子化、激发、电离与辐射的主要区域。
尾焰区在内焰区上方，无色透明，温度较低，在6000K以下，只能激发低能级的谱线。
ICP－AES的进样系统
雾化装置：利用载气流将液体试样雾化成细微气溶胶状态并输入到等离子中。
它有同芯玻璃雾化器和玻璃雾化室组成。
单道顺序扫描直读光谱仪
光栅公式：
kλ =(a+b)sinβ
k为一级光谱时等于1，a+b为光栅常数。
通过改变光栅闪耀β，使光栅在不同闪耀β时衍射出对应的λ（波长）。
发射光谱仪（顺序扫描仪内部）
发射光谱定量分析方法光谱定量分析的依据是：I = AC
I：谱线强度。
C：待测元素的浓度。
A：常数。
b: 分析线的自吸系数，在ICP-AES中为1。
ICP-AES标准溶液配制：
多元素的标准溶液，元素之间要注意光谱线的相互干扰，尤其是基体或高含量元素对低含量元素的谱线干扰。
所用基准物质要有99.9％以上的纯度。
标准溶液中酸的含量与试样溶液中酸的含量要相匹配，两种溶液的粘度、表面张力和密度大致相同。