第六章原子发射光谱
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用领域被原子吸收分析所取代 20世纪70年代，ICP光源研究成绩突出，1974年后ICP-
AES商品仪器出现，开始了原子发射光谱的又一个辉煌 时代
第六章原子发射光谱
原子发射光谱法是一种成分分析方法，可对约70种元 素（金属元素及磷、硅、砷、碳、硼等非金属元素） 进行分析。这种方法常用于定性、半定量和定量分析。
样组分的影响较为显著，所以对标准参比的组分要求较高。 2.含量（浓度）较大时，准确度较差。 3.只能用于元素分析，不能进行结构、形态的测定。 4.大多数非金属元素难以得到灵敏的光谱线。
第六章原子发射光谱
2.2基本原理
一般情况下，原子处于基态，通过电致激发、热致激发 或光致激发等激发光源作用下，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。 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，这样就得到发射光谱。原子发射光谱是 线状光谱。
在一般情况下，用于1%以下含量的组份测定，检出Biblioteka Baidu 可达ppm，精密度为±10%左右，线性范围约2个数量级。
电感耦合等离子体（ICP）作为光源，则可使某些元素 的检出限降低至10-3 - 10-4ppm，精密度达到±1%以下， 线性范围可延长至7个数量级。这种方法可有效地用于 测量高、中、低含量的元素。
第六章原子发射光谱
1.原子光谱概论
1.1原子光谱的产生
原子光谱是由原子的外层电子能级跃迁而产生的 原子一般情况下处在最低的能量状态（基态），使带
负电的电子与带正电荷的原子核之间势能为最低 原子从自身以外获取能量，由基态（或低能态）上升
到激发态如果是光激发，则产生吸收跃迁，产生吸收 光谱 热激发或场（电）激发，不产生吸收跃迁，而由此上 升到激发态的原子以辐射跃迁形式返回基态或低能态， 则产生原子发射光谱 由光激发上升为激发态的原子，瞬间又辐射光子回到 基态或低能态，此时产生原子荧光光谱
第六章原子发射光谱
1.3原子光谱的分支学科
原子光谱又称为光学光谱 光学光谱的波长范围从10nm~300μm，而分
析上最常使用的波长为190~900nm
原子发射光谱
原子光谱
原子吸收光谱 原子荧光光谱
第六章原子发射光谱
2.原子发射光谱分析
Atomic Emission spectroscopy
第六章原子发射光谱
第六章原子发射光谱
Sodium as an example
1S2S2P3P first excited state 1S2S2P3S
第六章原子发射光谱
Emission spectrum of Sodium
There are many lines were observed, corresponding to different atomic transition
2.1发展史
1860年本生和凯西霍夫研制了第一台棱镜分光的光谱仪， 使原子发射光谱正式走进了分析化学领域
1930年前后，原子光谱分析进入了定量分析阶段 20世纪40年代是原子发射光谱分析的黄金时期 1945年出现了光电直读光谱仪，使原子发射光谱分析取
得新突破 20世纪50年代至70年代，发射光谱发展缓慢，不少应
第六章原子发射光谱
Advantages and Disadvantages of AES
A：1.多元素同时检出能力 2.分析速度快
3.选择性好
4.检出限低 （0.1—1ug/g) 5.用ICP光源时，准确度高，标准曲线的线性范围宽，可 达4～6个数量级。 6.样品消耗少
D：1.在经典分析中，影响谱线强度的因素较多，尤其是试
第六章原子发射光谱
AES定性和定量的基础
定性分析：不同元素的原子具有不同 的能级构成，△E不一样，各种元素都 有其特征的光谱线，从识别各元素的 特征光谱线可以鉴定样品中元素的存 在
定量分析：元素特征谱线的强度与样品中 该元素的含量有确定的关系，所以可通过 测定谱线的强度确定元素在样品中的含量
第六章原子发射光谱
原子发射光谱
第六章原子发射光谱
1.原子光谱概论 1.1原子光谱的产生 1.2原子光谱的发现 1.3原子光谱分析方法分类 2.原子发射光谱分析 2.1发展历史 2.2仪器结构 2.3分析方法 3.ICP-AES 3.1ICP的原理 3.2ICP的结构 3.3ICP-AES的优点 3.4ICP-AES的应用
称为第一共振线，通常把第一共振线称为主共振线。 主共振线具有最小的激发电位，因此最容易被激发，一般是该元素
最强的谱线；
第六章原子发射光谱
自吸： 在光源中一切谱线的辐射，可以想象是从光源发
光区域的中心辐射出来的，它通过周围空间的一 段路程，然后向四周空间发射。 发光层四周的蒸气原子，一般比中心原子处于较 低的能级。位于中心的激发态原子发出的辐射被 边缘的同种基态原子吸收，导致谱线中心强度降 低的现象，称为自吸。元素浓度较低时，一般不 出现自吸，随浓度增加，自吸严重。 当自吸达到一定程度时，谱线中心完全吸收，如
同出现两条线，这种现象称为自蚀。
第六章原子发射光谱
第六章原子发射光谱
1.2原子光谱的发现
1672年牛顿发现了太阳光谱 1859年和1860年凯西霍夫（kirchhofer）和本
生（Bunsen）发现了原子发射和原子吸收光 谱。在研究碱金属和碱土金属的火焰光谱时， 发现钠蒸汽发出的光通过温度较低的钠蒸汽时， 会引起钠光的吸收，并对太阳连续光谱中的暗 线解释为太阳外围大气圈中的原子对太阳光谱 中的辐射吸收的结果。 1902年乌德（wood）发现了原子荧光光谱
有关术语：
激发电位（激发能）: 原子中某一外层电子由基态激发到高能态所需要的能量，称该高 能态为激发电位，以电子伏特（eV）表示；
电离电位（电离能）: 把原子中外层电子电离所需要的能量，称为电离电位，以eV表示；
共振线: 原子中外层电子从基态被激发到激发态后，由该激发态跃迁回
基线所发射出来的辐射线，称为共振线。 而由最低激发态（第一激发态）跃迁回基态所发射的辐射线，
AES商品仪器出现，开始了原子发射光谱的又一个辉煌 时代
第六章原子发射光谱
原子发射光谱法是一种成分分析方法，可对约70种元 素（金属元素及磷、硅、砷、碳、硼等非金属元素） 进行分析。这种方法常用于定性、半定量和定量分析。
样组分的影响较为显著，所以对标准参比的组分要求较高。 2.含量（浓度）较大时，准确度较差。 3.只能用于元素分析，不能进行结构、形态的测定。 4.大多数非金属元素难以得到灵敏的光谱线。
第六章原子发射光谱
2.2基本原理
一般情况下，原子处于基态，通过电致激发、热致激发 或光致激发等激发光源作用下，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。 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，这样就得到发射光谱。原子发射光谱是 线状光谱。
在一般情况下，用于1%以下含量的组份测定，检出Biblioteka Baidu 可达ppm，精密度为±10%左右，线性范围约2个数量级。
电感耦合等离子体（ICP）作为光源，则可使某些元素 的检出限降低至10-3 - 10-4ppm，精密度达到±1%以下， 线性范围可延长至7个数量级。这种方法可有效地用于 测量高、中、低含量的元素。
第六章原子发射光谱
1.原子光谱概论
1.1原子光谱的产生
原子光谱是由原子的外层电子能级跃迁而产生的 原子一般情况下处在最低的能量状态（基态），使带
负电的电子与带正电荷的原子核之间势能为最低 原子从自身以外获取能量，由基态（或低能态）上升
到激发态如果是光激发，则产生吸收跃迁，产生吸收 光谱 热激发或场（电）激发，不产生吸收跃迁，而由此上 升到激发态的原子以辐射跃迁形式返回基态或低能态， 则产生原子发射光谱 由光激发上升为激发态的原子，瞬间又辐射光子回到 基态或低能态，此时产生原子荧光光谱
第六章原子发射光谱
1.3原子光谱的分支学科
原子光谱又称为光学光谱 光学光谱的波长范围从10nm~300μm，而分
析上最常使用的波长为190~900nm
原子发射光谱
原子光谱
原子吸收光谱 原子荧光光谱
第六章原子发射光谱
2.原子发射光谱分析
Atomic Emission spectroscopy
第六章原子发射光谱
第六章原子发射光谱
Sodium as an example
1S2S2P3P first excited state 1S2S2P3S
第六章原子发射光谱
Emission spectrum of Sodium
There are many lines were observed, corresponding to different atomic transition
2.1发展史
1860年本生和凯西霍夫研制了第一台棱镜分光的光谱仪， 使原子发射光谱正式走进了分析化学领域
1930年前后，原子光谱分析进入了定量分析阶段 20世纪40年代是原子发射光谱分析的黄金时期 1945年出现了光电直读光谱仪，使原子发射光谱分析取
得新突破 20世纪50年代至70年代，发射光谱发展缓慢，不少应
第六章原子发射光谱
Advantages and Disadvantages of AES
A：1.多元素同时检出能力 2.分析速度快
3.选择性好
4.检出限低 （0.1—1ug/g) 5.用ICP光源时，准确度高，标准曲线的线性范围宽，可 达4～6个数量级。 6.样品消耗少
D：1.在经典分析中，影响谱线强度的因素较多，尤其是试
第六章原子发射光谱
AES定性和定量的基础
定性分析：不同元素的原子具有不同 的能级构成，△E不一样，各种元素都 有其特征的光谱线，从识别各元素的 特征光谱线可以鉴定样品中元素的存 在
定量分析：元素特征谱线的强度与样品中 该元素的含量有确定的关系，所以可通过 测定谱线的强度确定元素在样品中的含量
第六章原子发射光谱
原子发射光谱
第六章原子发射光谱
1.原子光谱概论 1.1原子光谱的产生 1.2原子光谱的发现 1.3原子光谱分析方法分类 2.原子发射光谱分析 2.1发展历史 2.2仪器结构 2.3分析方法 3.ICP-AES 3.1ICP的原理 3.2ICP的结构 3.3ICP-AES的优点 3.4ICP-AES的应用
称为第一共振线，通常把第一共振线称为主共振线。 主共振线具有最小的激发电位，因此最容易被激发，一般是该元素
最强的谱线；
第六章原子发射光谱
自吸： 在光源中一切谱线的辐射，可以想象是从光源发
光区域的中心辐射出来的，它通过周围空间的一 段路程，然后向四周空间发射。 发光层四周的蒸气原子，一般比中心原子处于较 低的能级。位于中心的激发态原子发出的辐射被 边缘的同种基态原子吸收，导致谱线中心强度降 低的现象，称为自吸。元素浓度较低时，一般不 出现自吸，随浓度增加，自吸严重。 当自吸达到一定程度时，谱线中心完全吸收，如
同出现两条线，这种现象称为自蚀。
第六章原子发射光谱
第六章原子发射光谱
1.2原子光谱的发现
1672年牛顿发现了太阳光谱 1859年和1860年凯西霍夫（kirchhofer）和本
生（Bunsen）发现了原子发射和原子吸收光 谱。在研究碱金属和碱土金属的火焰光谱时， 发现钠蒸汽发出的光通过温度较低的钠蒸汽时， 会引起钠光的吸收，并对太阳连续光谱中的暗 线解释为太阳外围大气圈中的原子对太阳光谱 中的辐射吸收的结果。 1902年乌德（wood）发现了原子荧光光谱
有关术语：
激发电位（激发能）: 原子中某一外层电子由基态激发到高能态所需要的能量，称该高 能态为激发电位，以电子伏特（eV）表示；
电离电位（电离能）: 把原子中外层电子电离所需要的能量，称为电离电位，以eV表示；
共振线: 原子中外层电子从基态被激发到激发态后，由该激发态跃迁回
基线所发射出来的辐射线，称为共振线。 而由最低激发态（第一激发态）跃迁回基态所发射的辐射线，