AES定性定量分析
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物质或其化合物与样品并列摄谱于同一谱板（此时 不用铁谱），于映谱仪上检查该元素是否存在。
10:21:00
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3. 定性分析实验操作技术
(1) 试样处理 a. 金属或合金可以试样本身作为电极，当试样量很少
时，将试样粉碎后放在电极的试样槽内； b. 固体试样研磨成均匀的粉末后放在电极的试样槽内 c. 糊状试样先蒸干，残渣研磨成均匀的粉末后放在电
S log I1 log R
I2
S blog c log A
10:21:00
内标元素与分析线对的选择：
a. 内标元素可以选择基体元素，或另外加入，含量固定； b. 内标元素与待测元素具有相近的蒸发特性； c. 分析线对应匹配，同为原子线或离子线，且激发电位相近( 谱线靠近)，“匀称线对”； d. 强度相差不大，无相邻谱线干扰，无自吸或自吸小。
小电流 中电流 大电流
10:21:00
起弧
Hartman光栏 （置于狭缝前）
注意：一旦起弧，则不要停弧。在一电流值曝光一段时间 后，迅速将电流快速增至下一电流值。
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(3) 电极
电极材料：采用光谱纯的碳或石墨，特殊情况采用铜电极； 电极尺寸：直径约6mm，长3～4 mm； 试样槽尺寸：直径约3～4 mm，
第三章 原子发射光谱
分析法wenku.baidu.com
atomic emission spectrometry,AES
第四节 定性、定量分析方法
qualitative and quantitative analysis
methods
一、光谱定性分析 qualitative spectrometric analysis 二、光谱定量分析 quantitative spectrometric analysis 三、特点与应用 feature and applications
10:21:00
一、 光谱定性分析
qualitative spectrometric analysis
定性依据：元素不同→电子结构不同→光谱不同→特征光谱
1. 元素的分析线、最后线、灵敏线
分析线：复杂元素的谱线可能多至数千条，只选择其中几条 特征谱线检验，称其为分析线； 最后线：浓度逐渐减小，谱线强度减小，最后消失的谱线； 灵敏线：最易激发的能级所产生的谱线，每种元素都有一条 或几条谱线最强的线，即灵敏线。最后线也是最灵敏线； 共振线：由第一激发态回到基态所产生的谱线；通常也是最 灵敏线、最后线；
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(2) 内标法基本关系式
影响谱线强度因素较多，直接测定谱线绝对强度计算难以
获得准确结果，实际工作多采用内标法（相对强度法）。
分析线对：
待测元素分析线强度
I1
a1
c b1 1
内标元素内标线强度
I2
a2
cb2 2
相对强度R：
R
I1
a1
c b1 1
a1
c b1 1
A cb
I2
a2
cb2 2
大量辅助物质的加入，可补偿由于试样组成变化对测定 的影响，减少标样与试样间的基体差异。光谱缓冲剂与光 谱载体的许多作用相似，常常将二者不加区别。
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三.原子发射光谱分析法的应用
原子发射光谱分析在鉴定金属元素方面（定性分析）具 有较大的优越性，不需分离、多元素同时测定、灵敏、快捷 ，可鉴定周期表中约70多种元素，长期在钢铁工业（炉前快 速分析）、地矿等方面发挥重要作用；
10:21:00
2. 定性方法--常采用摄谱法和光电直读光谱法。
标准光谱比较法： 最常用的方法，以铁谱作为标准(波长标尺)；将其他元素的分
析线标记在铁谱上，铁谱起到标尺的作用(标准谱图)。
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谱线检查：将试样与纯铁在完全相同条件下摄谱，将两谱片 在映谱器(放大器)上对齐、放大20倍，检查待测元素的分析 线是否存在，并与标准谱图对比确定。可同时进行多元素测 定。
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二、 光谱定量分析
quantitative spectrometric analysis
1. 光谱半定量分析 测量试样中元素的大致浓度范围； 应用：用于钢材、合金等的分类、矿石品位分
级等大批量试样的快速测定。 谱线强度比较法：测定一系列不同含量的待测
元素标准光谱系列，在完全相同条件下(同时摄谱) ，测定试样中待测元素光谱，选择灵敏线，比较标 准谱图与试样谱图中灵敏线的黑度，确定含量范围 。
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2. 光谱定量分析
(1) 发射光谱定量分析的基本关系式
在条件一定时，谱线强度I 与待测元素含量c关系为： I=ac
a为常数(与蒸发、激发过程等有关)，考虑到发射光谱中 存在着自吸现象，需要引入自吸常数 b ，则：
I a cb lg I b lg c lg a 发射光谱分析的基本关系式，称为塞伯-罗马金公式（经 验式）。自吸常数 b 随浓度c增加而减小，当浓度很小，自 吸消失时，b=1。
极的试样槽内。液体试样可采用ICP-AES直接进行分析。 (2) 摄谱过程
摄谱顺序：碳电极(空白)、铁谱、试样； 分段暴光法：先在小电流(5A)激发光源摄取易挥发元素 光谱调节光阑，改变暴光位置后，加大电流(10A)，再次暴光 摄取难挥发元素光谱；
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采用哈特曼光阑，可多 次暴光而不影响谱线相对位 置，便于对比。
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(3) 定量分析方法
a. 标准曲线法 由lgU=blgc+lgA 或 lgR = lgU1/U2=blgc +lgA 绘制标准曲线
lgU~lgc（直接法） 或 lgR ~lgc （内标法） 相同条件下，测定试样中待测元素的lgU或lgR，线上 求得未知试样lgc； 摄谱法中的标准曲线法
在定量分析方面，原子吸收分析有着优越性； 80年代以来，全谱光电直读等离子体发射光谱仪发展迅 速，已成为无机化合物分析的重要仪器。
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内容选择：
第一节 原子发射光谱分析基本原理
basic principle of atomic emission spectrometry
第二节 发射光谱分析装置与仪器
背景来源： a）分子辐射：在光源中，试样本身或试样与空气 作用产生的分子氧化物或氮化物等分子发射的带状 光谱，如CN。 b）连续辐射：光源中炽热的固体物质发射的光谱 ，如电极头、弧焰中的颗粒物等。 C）杂散光：仪器光学系统对一些辐射的散射，并 通过非预定途径直接进入检测器的辐射。
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消除景干扰的方法：
S = lgR = blgc + lgA 同条件下，将标样与试样在同一感光板上摄谱，由分析线 对的黑度差(S )对lgc作标准曲线(三个点以上)，再由试样分 析线对的黑度差,在标准曲线上求得未知试样lgc 。该法即三 标准试样法。
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b.标准加入法
样品和标品基体匹配困难、试样含量低时用该法。 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），浓度依次为：
I2
lg R blg c lg A
内标物量一定，且无自吸时，A为其他三项合并后的常数项 ，内标法定量的基本关系式。
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光电法
R
I1
a1
c b1 1
a1
c b1 1
A cb
I2
a2
cb2 2
I2
lg R blg c lg A
U KIt A cb
lg R lg I1 lg U1 blg c lg A
择 C 狭缝 选择较宽的狭缝宽度（15-20μm）。谱
线复杂的10-15μm.增加照亮狭缝的亮度，提高 分析的灵敏度； d 光谱观察高度、气体参数（ICP） e 分析线及分析线对
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四、干扰及其消除方法 1. 光谱干扰
由连续光谱或分子带光谱等所产生的谱线强度 （或黑度）叠加于线状光谱上所引起的干扰。
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(a)(b)(c)样品三次不同的 曝光; (d)Fe谱; (e)(f)为标准图谱。
为什么选铁谱？
（1）谱线多：在210～660nm范围内有数千条谱线； （2）谱线间距离分配均匀：容易对比，适用面广； （3）定位准确：已准确测量了铁谱每一条谱线的波长。
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2. 标样光谱比较法 判断样品中某元素是否存在，可将该元素的纯
cX ， cX +cO ， cX +2cO ， cX +3cO ， cX +4 cO …… 在相同条件下测定：RX，R1，R2，R3，R4……。 以R对浓度c做图得一直线，图中cX点即待测溶液浓度。
R=Acb b=1时，R=A(cx+ci ) R=0时， cx = – ci
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三、定量分析条件的选择 a 光谱仪 同定性。 b 激发光源 具体根据试样特性、元素含量等选
device and instrument of AES
第三节 等离子体发射光谱仪
plasma emission spectrometry
第四节 定性、定量分析方法
qualitative and quantitative analysis method
结束
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减少基体干扰的方法： 在样品中添加光谱载体和光谱缓冲剂等。
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1）光谱载体 控制蒸发行为：通过高温化学反应，将样品中难挥发性化 合物（氧化物）转变为低沸点、易挥发的化合物（如卤化 物等） 控制电弧温度：较大量的载体或低电离电位元素可控制电 弧温度。 增加停留时间：大量载体的原子蒸汽可减小待测原子在等 离子区的自由运动范 围，从而增加了待测原子的停留时间 ，提高了分析灵敏度。 2）光谱缓冲剂
I2
U2
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S
摄谱法
从该曲线中直线部分得：
E
C
D
S (log H log Hi ) log H i
S log H i log I i
B S0 A
logHi b
c
logH
S (1 log I1 i1) ( 2 log I2 i2 )
H Et I
当1 2 i1 i2
基本原则：谱线的表观强度Il+b减去背景强度Ib
a）离峰校正法 在谱线附近的两侧测量背景强度，取平均值
作为背景强度。 b) 等效浓度法
在分析线波长处测量含有和不含有被测元素 的样品的谱线强度进行校正。
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2. 非光谱干扰（基体干扰） 基体：样品中除待测物以外的其它组份称为基
体。 a）试样蒸发过程对谱线强度的影响 b）试样激发过程对谱线强度的影响
深3～6 mm；
试样量：10 ～20mg ； 放电时，碳+氮产生氰 (CN)
，氰分子在358.4～ 421.6 nm产生 带状光谱，干扰其他元素出现在该 区域的光谱线，需要该区域时，可 采用铜电极，但灵敏度低。
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(4) 实验条件选择 • a. 光谱仪
中型摄谱仪，因其色散率适中，可将欲测元素一 次摄谱，便于检出。分析稀土元素时由于其谱线复杂 ，要选择色散率较高的大型摄谱仪。 • b. 通常选择灵敏度高的直流电弧； • c. 电流控制 先用小电流（5-6A），使易挥发的元 素先蒸发；后用大电流（6-20A）。 • d. 运用哈特曼光栏 • e 狭缝宽度5～7m；
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3. 定性分析实验操作技术
(1) 试样处理 a. 金属或合金可以试样本身作为电极，当试样量很少
时，将试样粉碎后放在电极的试样槽内； b. 固体试样研磨成均匀的粉末后放在电极的试样槽内 c. 糊状试样先蒸干，残渣研磨成均匀的粉末后放在电
S log I1 log R
I2
S blog c log A
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内标元素与分析线对的选择：
a. 内标元素可以选择基体元素，或另外加入，含量固定； b. 内标元素与待测元素具有相近的蒸发特性； c. 分析线对应匹配，同为原子线或离子线，且激发电位相近( 谱线靠近)，“匀称线对”； d. 强度相差不大，无相邻谱线干扰，无自吸或自吸小。
小电流 中电流 大电流
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起弧
Hartman光栏 （置于狭缝前）
注意：一旦起弧，则不要停弧。在一电流值曝光一段时间 后，迅速将电流快速增至下一电流值。
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(3) 电极
电极材料：采用光谱纯的碳或石墨，特殊情况采用铜电极； 电极尺寸：直径约6mm，长3～4 mm； 试样槽尺寸：直径约3～4 mm，
第三章 原子发射光谱
分析法wenku.baidu.com
atomic emission spectrometry,AES
第四节 定性、定量分析方法
qualitative and quantitative analysis
methods
一、光谱定性分析 qualitative spectrometric analysis 二、光谱定量分析 quantitative spectrometric analysis 三、特点与应用 feature and applications
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一、 光谱定性分析
qualitative spectrometric analysis
定性依据：元素不同→电子结构不同→光谱不同→特征光谱
1. 元素的分析线、最后线、灵敏线
分析线：复杂元素的谱线可能多至数千条，只选择其中几条 特征谱线检验，称其为分析线； 最后线：浓度逐渐减小，谱线强度减小，最后消失的谱线； 灵敏线：最易激发的能级所产生的谱线，每种元素都有一条 或几条谱线最强的线，即灵敏线。最后线也是最灵敏线； 共振线：由第一激发态回到基态所产生的谱线；通常也是最 灵敏线、最后线；
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(2) 内标法基本关系式
影响谱线强度因素较多，直接测定谱线绝对强度计算难以
获得准确结果，实际工作多采用内标法（相对强度法）。
分析线对：
待测元素分析线强度
I1
a1
c b1 1
内标元素内标线强度
I2
a2
cb2 2
相对强度R：
R
I1
a1
c b1 1
a1
c b1 1
A cb
I2
a2
cb2 2
大量辅助物质的加入，可补偿由于试样组成变化对测定 的影响，减少标样与试样间的基体差异。光谱缓冲剂与光 谱载体的许多作用相似，常常将二者不加区别。
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三.原子发射光谱分析法的应用
原子发射光谱分析在鉴定金属元素方面（定性分析）具 有较大的优越性，不需分离、多元素同时测定、灵敏、快捷 ，可鉴定周期表中约70多种元素，长期在钢铁工业（炉前快 速分析）、地矿等方面发挥重要作用；
10:21:00
2. 定性方法--常采用摄谱法和光电直读光谱法。
标准光谱比较法： 最常用的方法，以铁谱作为标准(波长标尺)；将其他元素的分
析线标记在铁谱上，铁谱起到标尺的作用(标准谱图)。
10:21:00
谱线检查：将试样与纯铁在完全相同条件下摄谱，将两谱片 在映谱器(放大器)上对齐、放大20倍，检查待测元素的分析 线是否存在，并与标准谱图对比确定。可同时进行多元素测 定。
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二、 光谱定量分析
quantitative spectrometric analysis
1. 光谱半定量分析 测量试样中元素的大致浓度范围； 应用：用于钢材、合金等的分类、矿石品位分
级等大批量试样的快速测定。 谱线强度比较法：测定一系列不同含量的待测
元素标准光谱系列，在完全相同条件下(同时摄谱) ，测定试样中待测元素光谱，选择灵敏线，比较标 准谱图与试样谱图中灵敏线的黑度，确定含量范围 。
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2. 光谱定量分析
(1) 发射光谱定量分析的基本关系式
在条件一定时，谱线强度I 与待测元素含量c关系为： I=ac
a为常数(与蒸发、激发过程等有关)，考虑到发射光谱中 存在着自吸现象，需要引入自吸常数 b ，则：
I a cb lg I b lg c lg a 发射光谱分析的基本关系式，称为塞伯-罗马金公式（经 验式）。自吸常数 b 随浓度c增加而减小，当浓度很小，自 吸消失时，b=1。
极的试样槽内。液体试样可采用ICP-AES直接进行分析。 (2) 摄谱过程
摄谱顺序：碳电极(空白)、铁谱、试样； 分段暴光法：先在小电流(5A)激发光源摄取易挥发元素 光谱调节光阑，改变暴光位置后，加大电流(10A)，再次暴光 摄取难挥发元素光谱；
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采用哈特曼光阑，可多 次暴光而不影响谱线相对位 置，便于对比。
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(3) 定量分析方法
a. 标准曲线法 由lgU=blgc+lgA 或 lgR = lgU1/U2=blgc +lgA 绘制标准曲线
lgU~lgc（直接法） 或 lgR ~lgc （内标法） 相同条件下，测定试样中待测元素的lgU或lgR，线上 求得未知试样lgc； 摄谱法中的标准曲线法
在定量分析方面，原子吸收分析有着优越性； 80年代以来，全谱光电直读等离子体发射光谱仪发展迅 速，已成为无机化合物分析的重要仪器。
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内容选择：
第一节 原子发射光谱分析基本原理
basic principle of atomic emission spectrometry
第二节 发射光谱分析装置与仪器
背景来源： a）分子辐射：在光源中，试样本身或试样与空气 作用产生的分子氧化物或氮化物等分子发射的带状 光谱，如CN。 b）连续辐射：光源中炽热的固体物质发射的光谱 ，如电极头、弧焰中的颗粒物等。 C）杂散光：仪器光学系统对一些辐射的散射，并 通过非预定途径直接进入检测器的辐射。
10:21:00
消除景干扰的方法：
S = lgR = blgc + lgA 同条件下，将标样与试样在同一感光板上摄谱，由分析线 对的黑度差(S )对lgc作标准曲线(三个点以上)，再由试样分 析线对的黑度差,在标准曲线上求得未知试样lgc 。该法即三 标准试样法。
10:21:00
b.标准加入法
样品和标品基体匹配困难、试样含量低时用该法。 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），浓度依次为：
I2
lg R blg c lg A
内标物量一定，且无自吸时，A为其他三项合并后的常数项 ，内标法定量的基本关系式。
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光电法
R
I1
a1
c b1 1
a1
c b1 1
A cb
I2
a2
cb2 2
I2
lg R blg c lg A
U KIt A cb
lg R lg I1 lg U1 blg c lg A
择 C 狭缝 选择较宽的狭缝宽度（15-20μm）。谱
线复杂的10-15μm.增加照亮狭缝的亮度，提高 分析的灵敏度； d 光谱观察高度、气体参数（ICP） e 分析线及分析线对
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四、干扰及其消除方法 1. 光谱干扰
由连续光谱或分子带光谱等所产生的谱线强度 （或黑度）叠加于线状光谱上所引起的干扰。
10:21:00
(a)(b)(c)样品三次不同的 曝光; (d)Fe谱; (e)(f)为标准图谱。
为什么选铁谱？
（1）谱线多：在210～660nm范围内有数千条谱线； （2）谱线间距离分配均匀：容易对比，适用面广； （3）定位准确：已准确测量了铁谱每一条谱线的波长。
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2. 标样光谱比较法 判断样品中某元素是否存在，可将该元素的纯
cX ， cX +cO ， cX +2cO ， cX +3cO ， cX +4 cO …… 在相同条件下测定：RX，R1，R2，R3，R4……。 以R对浓度c做图得一直线，图中cX点即待测溶液浓度。
R=Acb b=1时，R=A(cx+ci ) R=0时， cx = – ci
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三、定量分析条件的选择 a 光谱仪 同定性。 b 激发光源 具体根据试样特性、元素含量等选
device and instrument of AES
第三节 等离子体发射光谱仪
plasma emission spectrometry
第四节 定性、定量分析方法
qualitative and quantitative analysis method
结束
10:21:00
减少基体干扰的方法： 在样品中添加光谱载体和光谱缓冲剂等。
10:21:00
1）光谱载体 控制蒸发行为：通过高温化学反应，将样品中难挥发性化 合物（氧化物）转变为低沸点、易挥发的化合物（如卤化 物等） 控制电弧温度：较大量的载体或低电离电位元素可控制电 弧温度。 增加停留时间：大量载体的原子蒸汽可减小待测原子在等 离子区的自由运动范 围，从而增加了待测原子的停留时间 ，提高了分析灵敏度。 2）光谱缓冲剂
I2
U2
10:21:00
S
摄谱法
从该曲线中直线部分得：
E
C
D
S (log H log Hi ) log H i
S log H i log I i
B S0 A
logHi b
c
logH
S (1 log I1 i1) ( 2 log I2 i2 )
H Et I
当1 2 i1 i2
基本原则：谱线的表观强度Il+b减去背景强度Ib
a）离峰校正法 在谱线附近的两侧测量背景强度，取平均值
作为背景强度。 b) 等效浓度法
在分析线波长处测量含有和不含有被测元素 的样品的谱线强度进行校正。
10:21:00
2. 非光谱干扰（基体干扰） 基体：样品中除待测物以外的其它组份称为基
体。 a）试样蒸发过程对谱线强度的影响 b）试样激发过程对谱线强度的影响
深3～6 mm；
试样量：10 ～20mg ； 放电时，碳+氮产生氰 (CN)
，氰分子在358.4～ 421.6 nm产生 带状光谱，干扰其他元素出现在该 区域的光谱线，需要该区域时，可 采用铜电极，但灵敏度低。
10:21:00
(4) 实验条件选择 • a. 光谱仪
中型摄谱仪，因其色散率适中，可将欲测元素一 次摄谱，便于检出。分析稀土元素时由于其谱线复杂 ，要选择色散率较高的大型摄谱仪。 • b. 通常选择灵敏度高的直流电弧； • c. 电流控制 先用小电流（5-6A），使易挥发的元 素先蒸发；后用大电流（6-20A）。 • d. 运用哈特曼光栏 • e 狭缝宽度5～7m；