原子发射光谱法的特点
原子发射光谱分析法
二、火焰光度计
利用火焰作为激发光源，仪器装置简单，稳定性高。该仪器通常采用滤光片、光电池检测器等元件，价格低廉，又称火焰光度计。
常用于碱金属、钙等谱线简单的几种元素的测定，在硅酸盐、血浆等样品的分析中应用较多。对钠、钾测定困难，仪器的选择性差。
缺点： 弧光不稳，再现性差； 不适合定量分析。
2. 低压交流电弧
工作电压：110～220 V。 采用高频引燃装置点燃电弧，在每一交流半周时引燃一次，保持电弧不灭；
工作原理
（1）接通电源，由变压器B1升压至2.5～3kV，电容器C1充电；达到一定值时，放电盘G1击穿；G1-C1-L1构成振荡回路，产生高频振荡； （2）振荡电压经B2的次级线圈升压到10kV，通过电容器C2将电极间隙G的空气击穿，产生高频振荡放电；
二、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
原子由第一激发态到基态的跃迁： 第一共振线，最易发生，能量最小； 原子获得足够的能量(电离能)产生电离,失去一个电子，一次电离。（二次电离） 离子外层电子跃迁时发射的谱线称为离子线，每条离子线都具有相应的激发电位，其大小与电离电位大小无关。 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；
1. 直流电弧 直流电作为激发能源，电压150 ～380V，电流5～ 30A； 两支石墨电极，试样放置在一支电极(下电极)的凹槽内； 使分析间隙的两电极接触或用导体接触两电极，通电，电极尖端被烧热，点燃电弧，再使电极相距4 ～ 6mm
第三、四章：原子发射、吸收光谱法
灯电流:空心阴极灯的发射特性取决于工作电流。灯电流过 小，放电不稳定，光输出的强度小；灯电流过大，发射谱线 变宽，导致灵敏度下降，灯寿命缩短。选择灯电流时，应在 保持稳定和有合适的光强输出的情况下，尽量选用较低的工 作电流。一般商品的空极阴极灯都标有允许使用的最大电流 与可使用的电流范围，通常选用最大电流的1/2 ~ 2/3为工 作电流。实际工作中，最合适的电流应通过实验确定。空极 阴极灯使用前一般须预热10 ~ 30 min。
分析线:用来进行定性或定量分析的特征谱线. 灵敏线:每种元素的原子光谱线中,凡是具有一定强 度,能标记某元素存在的特征谱线. 最后线:即元素含量降低或减少到最大限度时,仍能 坚持到最后的谱线.
分类：纯样光谱比较法、铁光谱比较法
铁原子光谱
3.4.2 光谱定量分析
一、原理:根据试样光谱中待测元素的谱线 强度来确定元素浓度。
4.1 概 述
定义：基于测量待测元素的基态原子对其特征谱
线的吸收程度而建立起来的分析方法。 优点：灵敏度高，10-15-10-13g ；选择性好；测量 元素多；需样量少，分析速度快 。 缺点：测定不同元素需要换灯（传统）；多数非 金属元素不可测
4.2 原理
4.2.1基本原理：在通常情况下，原子处于基态， 当通过基态原子的某辐射线所具有的能量或频 率恰好符合该原子从基态跃迁到激发态所需的 能量或频率时，该基态原子就会从入射辐射中 吸收能量，产生原子吸收光谱。 △ E=h=hc/
峰值吸收测量示意图
4.3 原子吸收分光光度计
定义:用于测量待测物质在一定条件下形成的基 态原子蒸汽对其特征光谱线的吸收程度并进行 分析测定的仪器.
分类条件 类型 按原子化方式 火焰离子化 非火焰离子化 按入射光束 单光束 多光束 按通道分 单通道 多通道
第三章--原子发射光谱法含样题
试样的引入
电弧和火花光源主要应用于固体试样的分析，而液体和 气体试样采用等离子体光源。
金属或合金
非金属固体材料，试样需放在一个其发射光谱不会干扰 分析物的电极上。
理想的电极材料：碳。
引入方式：电极是一极呈圆柱形，一端钻有一个凹孔。 分析时，将粉碎的试样填塞在顶端的凹孔中。它是引 入试样最常用的方法。另一电极（即对电极）是稍具 圆形顶端的圆锥形碳棒，这种形状可以产生最稳定的 及重现的电弧和火花。
（三）几个概念
激发电位（或激发能） ：原子由基态跃迁到激发态时 所需要的能量
主共振线：具有最低激发电位的谱线叫主共振线。一 般是由最低激发态回到基态时发射的谱线。
原子线：原子外层电子的跃迁所发射的谱线，以I表示, 如MgⅠ285.21nm为原子线。
离子线 ：离子的外层电子跃迁—离子线。以II，III，IV 等表示。如MgⅡ280.27nm为一次电离离子线。
压通道，以利于进样；第三，参与放电过程。 2、中层管通入辅助气体Ar气，用于点燃等离子体。 3、内层石英管以Ar为载气，试样溶液以气溶胶形式引入
等离子体中。
用Ar做工作气体的优点：Ar为单原子惰性气体，不与 试样组份形成难离解的稳定化合物，也不象分子那样 因离解而消耗能量，有良好的激发性能，本身光谱简 单。
2) 摄谱法
摄谱步骤
由激发态直接跃迁至基态所辐射的谱线称为共振线。
由较低级的激发态（第一激发态）直接跃迁至基态的 谱线称为第一共振线，一般也是元素的最灵敏线。
当该元素在被测物质里降低到一定含量时，出现的最 后一条谱线，这是最后线，也是最灵敏线。用来测量 该元素的谱线称分析线。
二、谱线的强度
谱线的强度特性是原子发射光谱法 进行定量测定的基础。谱线强度是单位 时间内从光源辐射出某波长光能的多少， 也即某波长的光辐射功率的大小。
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。
原子发射光谱法和原子吸收光谱法的优缺点
原子发射光谱法（Atomic Emission Spectroscopy，AES）和原子吸收光谱法（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS）是常用的分析方法，它们利用原子在能量激发下发射或吸收特定波长的光线来确定样品中的元素含量。
以下是它们的优缺点比较：一、原子发射光谱法优点：1. 灵敏度高：原子在激发后能发出强烈的荧光，使得检测灵敏度高。
2. 分辨率高：能够分离出元素的不同能级，对于元素的多种化合价态也有很好的分辨率。
3. 多元素分析：可以同时分析多种元素，适用于复杂样品。
4. 快速：仅需要几分钟即可得到结果。
缺点：1. 形成荧光需要外部能量输入，易受分析环境影响，如气体的压力和温度等。
2. 需要专业人员操作：仪器复杂，需要专业的技术人员进行操作和维护。
3. 样品处理复杂：由于样品需要被分解为原子态，因此需要严格的前处理过程。
4. 不能定量：由于荧光强度与供能的原子数不成比例，因此不能直接定量。
二、原子吸收光谱法优点：1. 灵敏度高：具有极高的检测灵敏度，尤其适用于微量元素的分析。
2. 定量性好：由于原子吸收的强度与元素浓度呈线性关系，因此可以直接定量。
3. 选择性好：由于不同元素的吸收谱线是独立的，因此可以区分不同元素。
4. 不受环境影响：对于气体和液体样品，只需要进行简单的前处理即可进行分析。
缺点：1. 只能测量单一元素：每个元素只有一个特定的吸收波长，因此只能测量一个元素。
2. 影响灵敏度的因素多：灵敏度受到多种因素影响，如化学基质等。
3. 仅限于溶液测量：由于需要将样品转化为气态原子，因此只适用于溶液样品。
4. 仪器复杂：仪器需要精密的光学部件以保证精确的测量结果。
无论是原子发射光谱法还是原子吸收光谱法，都有其独特的优点和缺点。
在选择分析方法时，需要考虑样品类型、分析目标和实验室条件等因素，并综合评估各种分析方法的优缺点，以选择最适合的方法。
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。
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 定量和半定量
原子发射光谱（Atomic Emission Spectrometry，AES）是一种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，进行元素的定性与定量分析的方法。
原子发射光谱法具有多元素检测、分析速度快、选择性好、检测限低、准确度高、误差较小、试样消耗少、线性范围大等优点。
然而，它也存在一些局限性，如不能非金属、光谱复杂、价格昂贵等。
在原子发射光谱法中，定量和半定量的分析主要依据以下原理：
1. 定量分析：通过测量待测物质中各元素的发射光谱强度，与标准光谱强度进行比较，从而计算出待测物质中各元素的含量。
常用的定量分析方法有：标准曲线法、标准加入法、内标法等。
2. 半定量分析：通过比较待测物质中某元素的发射光谱与已知浓度的标准物质光谱，对待测物质中该元素的含量进行大致估算。
半定量分析常用的方法有：目视法、比较法等。
在实际应用中，原子发射光谱法可对约70 种元素（包括金属元素及磷、硅、砷、碳、硼等非金属元素）进行分析。
在一般情况下，用于1% 以下含量的组份测定，检出限可达ppm，精密度为10% 左右，线性范围约2 个数量级。
这种方法可有效地用于测量高、中、低含量的元素。
原子荧光光谱法的特点
原子荧光光谱法的特点介绍如下：
原子荧光光谱法是一种用于分析物质成分的分析技术，其特点如下：
1.高灵敏度：原子荧光光谱法可以检测到非常微量的元素，灵敏度可达到ppb或更低。
2.高选择性：不同元素在原子荧光光谱中具有独特的发射光谱，因此可以实现元素的
高选择性分析。
3.宽线性范围：原子荧光光谱法对元素的检测范围广泛，可以同时检测多个元素。
4.高精确度：原子荧光光谱法具有很高的精确度和重现性，可以满足大多数实际应用
的要求。
5.无需前处理：样品准备简单，不需要进行复杂的前处理，可以直接进行分析。
6.非破坏性分析：原子荧光光谱法是一种非破坏性分析技术，可以对物质进行分析而
不影响其物理和化学性质。
总之，原子荧光光谱法具有高灵敏度、高选择性、宽线性范围、高精确度、无需前处理和非破坏性等优点，在材料分析、环境监测、地质勘探等领域得到广泛应用。
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。
原子发射光谱法特点
(1)操作简单、分析快速
通常无需对试样进行处理(如，化学转化等操作)，而可直接测量。对矿物、岩石等试样，可同时进行几十种金属元素的定性、半定量分析测定。利用光电光谱可在炼钢炉前1～2min内同时测定钢中20多种元素。用等离子体发射光谱甚至可在1min内同时测定水中48个元素，且灵敏度可达ng/g数量级。
(2)灵敏度高
相对灵敏度可达 0.1～10μg/g，绝对灵敏度可达10-9g甚至更小。但对非金属元素、卤素、氧族等元素测定灵敏度稍差。
(3)选择性好
不需经化学分离，只要选择合适条件，可同时测定几十种元素。对于化学性质相近的元素，如Nb与Ta，Zr与Hf，特别是稀土元素，一般化学方法只能测定其总量，难以分别测定，而光谱分析却较易进行各元素的单独测定。
(4)试样用量较少
一般只需几毫克至数十毫克。有时可在基本不损坏试样的情况下作全分析。用激光光源可进行直径在10～300μm的微区分析。
(5)微量分析准%，但在含量<0.1%时，准确度优于化学分析法。含量越低，其优越性越突出，因此非常适用于微量及痕量元素的分析，而广泛应用于原子能、国防工业、半导体材料、高纯材料的分析中。
(6)只能确定物质的元素组成与含量，不能给出物质分子及其结构的信息。
《现代仪器分析教学》3.原子发射光谱分析法
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 acb
（自吸：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整理）课件
3.激发电位：原子中的电子从基态跃迁至激发态所需的 能量称为激发电位。
整理课件
4、原子发射光谱的产生：气态原子或离子的核外层电 子当获取足够的能量后，就会从基态跃迁到各种激发 态，处于各种激发态不稳定的电子(寿命<10-8s)迅速回 到低能态时，就要释放出能量，若以电磁辐射的形式
释放能量，即得到原子发射光谱。
（quantitative spectrometric analysis）
1.光谱半定量分析
与目视比色法相似；测量试样中元素的大致浓度范 围；
谱线强度比较法：将被测元素配制成质量分数分别 为1%,0.1%,0.01%,0.001%四个标准。将配好的标样 与试样同时摄谱，并控制相同条件。在摄得的谱线 上查出试样中被测元素的灵敏线，根据被测元素的 灵敏线的黑度和标准试样中该谱线的黑度，用目视 进行比较。
2）光栅摄谱仪
光栅摄谱仪采用衍射光栅代替棱镜作为色散元件。 特点：适用波长范围广，色散和分辨能力大
整理课件
3.4 发射光谱分析的应用
3.4.1 光谱定性分析
1、定性依据：元素不同→电子结构不同→光谱不同 →特征光谱 2、定性分析基本概念 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；
原子发射光谱分析、特点和应用
式中gi，g0为激发态和基态的统计权重， Aij为i、j两能级间 的跃迁几率， h为普朗克常数， ij为发射谱线的频率， N0 为基态的单位体积内的原子数，Ei为激发电位，k为玻兹曼 常数，T为激发温度。
（二）影响谱线强度的因素 1、谱线的性质
Iijg g0 i Aijh
Ei
ijN0e kT
（1）激发电位 (Ei) 谱线强度与激发电位成负指数关系。在温度一定
弧焰温度：4000-7000K,可使约70多种元素激发； 特点 (1)电极头温度高即蒸发温度高(3800 K ) ，蒸发能力强， 绝对灵敏度高,适合矿物和难挥发物的定性分析；(2)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。
（二）.低压交流电弧光源 （三）. 高压火花光源 （四）. 电感耦合等离子体光源 (重点)
（四）. 电感耦合等离子体光源 （ICP） 电感耦合等离子体光源是利用高频电感耦合的方法
产生等离子体放电的一种装置。现在是应用较为广泛的 一种新型激发电源。
一、原子发射光谱的产生 一般情况下，物质的原子处于基态，通过电致激发、
热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，能量以光辐射形式发射 出去，这样就得到发射光谱。
热能、电能
∆E＝hν ＝h·c / λ 基态元素M
原子发射光谱分析法是根待测物质的气态原子或离子在 受到热或电激发时，由基态跃迁到激发态，返回到基态时， 发射出特征光谱，依据特征光谱的波长和强度进行定性、定 量的分析方法。
原子发射光谱法的分析步骤如下：
(1)在激发光源中，将被测物质蒸发、解离、电离、激 发，产生光辐射。
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、……
《仪器分析》第十一章-原子发射光谱法
2021/4/9
自吸对谱线中心强度影响大。 元素含量小时，不表现自吸。 含量增大时，自吸现象增加。 当自吸现象非常严重时，谱 线中心部分被完全吸收，成 为两条紧密相邻的谱线，这 种现象称为自蚀。
27
3 原子发射光谱分析仪器
光谱仪器分三块：光源、分光系统、观测系统
1、光源：
在光谱分析中，光源的作用是为试样蒸发、离解、原 子化和激发提供能量。
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2、原子能级与能级图
光谱项 原子光谱是原子外层电子不同能级跃迁的结果。原子能
级通常用光谱项符号来表示。 n2S+1L可以用4个量子数，即主 量子数n、角量子数l、磁量子数ml和自旋量子数ms来描述。
主量子数n表示电子离核的远近，n值越大，电子能量 越高，电子离核越远。n值取为1，2，3，∙∙∙，任意正整数。
Z＝ g0＋g1 exp(-E1/kT)＋g2 exp(-E2/kT) ＋
当温度一定时，Z是定值，因此基态原子数与总原子数即
2021试/4/9样浓度之间成正比，因此有 I = kc
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4、谱线的自吸和自蚀
在激发光源高温条件下，以气体存在的物质为等离子体， 即气体处在高度电离状态，所形成的空间电荷密度大体相等， 整个气体电中性。在光谱学中，等离子体是指包含有分子、 原子、离子、电子等各种粒子的电中性的集合体。
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总角动量量子数（也称总内量子数）J等于L和S的矢量和，
即J＝L＋S。J的取值为： J＝L+S，L+S-1，L+S-2，∙∙∙，| L-S |
若L≥S ，数值从J＝L＋S到L-S，共有（2S＋1）个; 若L<S，数值从J＝L＋S到S-L，共有（2L＋1）个。
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板移 50 50
50 50 50
2）接通映谱仪电源 3）调整物镜使谱片谱线象清晰 4）使用谱线图（共13张），将图中的铁谱线与铁谱片上铁 谱线相重合。如果样品中欲测元素的谱线与谱线图中已标明的 某元素谱线出现的位置相重合，则该元素可能存在从谱线表中 知该元素这一谱线没有另外元素谱线干扰。可确认该元素存在 于样品中。否则，应进行下列步骤。 5）继续查找该元素的其它灵敏线和特征谱线组是否出现， 一般有两条以上的灵敏线出现才能确认该元素存在。 6）了解该元素灵敏线可能干扰的情况。从谱线表中查出可 能干扰的元素。在这些元素中首先排除掉那些在工作的光源条 件下不可能被激发的元素和由于样品的特点不可能存在的元素。
及所代表的元素。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
定性分析使用的标准光谱线图
元素标准光谱线
1. 光谱半定量分析
与目视比色法相似；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。
原子发射光谱法的特点
原子发射光谱法灵敏度高，10-3-10-9g； 选择性好；可同时分析儿十种元素； 线性范围宽，约2个数量级，但若采用电感 藕合等离子体光源，则线性范围可扩大至 6-7个数量级； 不足之处：是谱线干扰较严重，对一些非 金属元素还不能测定。
二、仪器装置
原子发射光谱分析过程：
试样蒸发--激发和发射--复合光分光--谱线记录检测
4、摄谱 1）将暗盒装于摄谱仪上，拉出暗盒挡板。 2）铁电极装电极架上，开对光灯调上、下极位置。 3）调狭缝 5u，遮光板5mm，板移50，光阑推到|258|处的2上， 接通220V、110V电源，接下黑色电键“START”，调电流3A， 燃弧，开快门同时按停秒，曝光5秒，停止燃弧。 4)换为石墨电极，板移不变，推光阑至|3|电流3A燃弧。曝光 20秒，调大电流为10A，光阑推至|4|继续曝光40秒，接下红色电 键停止燃弧。 5、换新的石墨电极。其它条件不变。推光阑至|6|和|7|，在低 电流和高电流下重复对该样品摄谱。 6、暗室操作 在红灯下从暗盒中取出摄好谱的干板，乳剂面向上放入 18~20℃的显影液中，显影2分钟半。定影2分钟。半定影8分钟， 取出用水充分冲洗晾干。
“灵敏线”定性分析一般只需找出某元素的灵敏线（一般
为2~3条）即可确定该元素的存在。
辩认谱片上的谱线是哪种元素的常用方法是铁光谱
比较法。
铁光谱比较法：在同一感光板上并列地摄取样品光
谱和铁光谱，将所得谱片放在铁谱图上标有各元素灵敏
谱线相应的位置。根据试样谱线和元素光谱图上的元素
灵敏谱线相重合的情况，就可直接判定有关谱线的波长
7）其余可能干扰的元素，应逐个检查它们的灵敏线，如 某元素的灵敏线光谱中没有，则认为不存在这个元素的干扰。 如在光谱中有其灵敏线，可能是分析元素谱线上叠加干扰元 素的的谱线。在这种情况下，进行下一步骤，以期得出肯定 判断。 8）在该线附近再找出一条干扰元素的谱线（与原干扰强 度相同或稍强一些）进行比较，如该分析元素灵敏线黑度大 于或等于找出的干扰元素谱线的黑度，则可判定分析元素存 在。例：样品中含铁量高时。则锆3438· 23A被铁3438· 31A （强度10）所重叠，可与铁3437· 95A（强度15）的黑度比较， 如锆3438· 23A的黑度大于或等于铁3437· 95A时可确定锆的存 在，又如钼3170· 347A与铁3170· 346A重叠时，可用铁 3171· 663A的黑度比较，确定钼是否存在。
7、识谱（铁光谱比较法）
1）谱片置于映谱仪置片台上 按如下要求做好记录 电 流 曝光（秒） 铁 光 谱 3A 5″ 样品（一次） 3A 20″ 样品（一次） 10A 40″ 4 铁 光 谱 3A 5″ 5 样品（二次） 3A 20″ 样品（二次） 10A 40″ 铁 光 谱 3A 5″
光阑 2 3 50 50 6 7 8
实验一 原子发射光谱定性半定量分析
一、概述
二、仪器装置
三、实验步骤
一、概述
基本原理
原子发射光谱法是根据待测元素发射出的特 征光谱而对元素组成进行分析的方法。 当基态原子获得一定能量后，外层电子可由 基态跃迁至较高能级，此时原子处于激发状态。 激发态的原子是不稳定的，在返回基态过程中， 多余能量便以光的形式发射出来。由于各原子内 部结构不同，发射出的谱线带有特征性，故称为 特征光谱。 测量各元素特征光谱的波长和强度便可对元 素进行定性和定量分析。
谱线呈现法，被测元素的谱线数目随含量增加而增多， 含量很低时，仅有1~2条最灵敏线出现，随着试样含量的 增高，一些次灵敏线也逐渐出现。因此可在确定的实验条 件下用标准样品把元素含量和相应出现的谱线编成谱线呈 现表。分析试样时，利用谱线呈现表可以很快地估计出样 品中某元素的半定量结果。
三、实验步骤
原子发射光谱法分析示意图
每一种元素因其原子结构不同，受激发后都可以产生
自己的特征光谱，每一种元素的特征光谱通常包含有很多 谱线，谱线的强度各不相同。一个试样如含有若干种元素，
谱线上就有这若干种元素的特征光谱，特征光谱的条数多
少与各元素含量高低有关。当某元素含量降低时，其光谱 中的弱线相继消失，而不被检出。最后消失的几条谱线叫