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。
(2)将被测物质发射的复合光经分光装置色散成光谱。
如Mg：I 285.213 nm ；II 279.553 nm； Ⅲ 182.892nm
二、谱线的强度
g=2J+1 (J为总角动量量子数)
（一）谱线强度表达式
设i、j两能级之间的跃迁所产生的原子谱线强度用Iij表 示，符合爱因斯坦-波耳兹曼-沙哈谱线强度方程:
Iijg g0 i Aijh
Ei
ijN0e kT
(3)通过检测器检测被测物质中元素光谱线的波长和强 度，进行光谱定性和定量分析。
原子发射光谱法的优点：选择性好，灵敏度高，分析 速度快，能进行多元素同时测定，可用于70多种元素的分 析。
原子发射光谱法的应用：在地质、冶金、机械、环境、 生命及医学等领域得到广泛应用。
第二节 原子发射光谱法的基本原理
度减弱。这种现象称为自吸现
象。
弧层越厚，弧焰中被测元素的原子浓 度越大，则自吸现象越严重。
自蚀:当自吸现象非常 严重时，谱线中心的 辐射将完全被吸收， 这种现象称为自蚀。 r：自吸； R：自蚀
光谱定量基本关系式:
I = acb
第三节 原子发射光谱仪器
原子发射光谱法仪器主要分为(光栅或棱镜)摄谱M*
原子发射光谱是线状光谱。
不同的元素其原子结构不同，原子的能级状态不同， 因此，原子发射谱线的波长也不同，每种元素都有其特 征光谱，这是光谱定性分析的依据。
相关名词： ➢激发电位: ➢ 电离电位: ➢共振线：以基态为跃迁低能的光谱线。 ➢ 主(第一)共振线:当基态为多重态时，跃迁至能级最低 的光谱线。 ➢非共振线:激发态与激发态之间跃迁所形成的光谱线 ➢原子线(Ⅰ): (一级或二级)离子线(Ⅱ或 Ⅲ)
激发光源 分光系统
检测显示系统
附属设备(映谱 仪、黑度计)
一、激发光源
激发光源的作用是提供使试样蒸发、解离和激发所需 要的能量，并产生辐射信号。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。对激发光源的要求是： 激发能力强，灵敏度高，稳定性好，结构简单，操作方便， 使用安全。目前常用的激发光源有直流电弧、低压交流电 弧、高压火花及电感耦合等离子体（ICP）等。
原子发射光谱分析、特点和 应用
目录 第一节 概 述 第二节 原子发射光谱法的基本原理 第三节 原子发射光谱仪器 第四节 光谱定性分析和半定量分析 第五节 光谱定量分析 第六节 原子发射光谱的特点和应用
第一节 概述
原子发射光谱分析法是光学分析中历史最悠久的一种方 法。早在19世纪60年代已确定了光谱定性分析的基础，20世 纪60年代以后，由于各种新型光源和现代电子技术的应用， 使这种分析法又一次得到新的发展。
时，激发电位越高，处于该能量状态的原子数越少，谱 线强度越小。激发电位最低的共振线通常是强度最大的 线。
（2）跃迁几率 (Aij) 谱线强度与跃迁几率成正比。跃迁几率是一个原
子在单位时间内两个能级之间跃迁的几率（106-109s-1 之间），可通过实验数据计算。
（3）统计权重 (gi，g0) 谱线强度与激发态和基态的统计权重（2J+1)之比
（一）. 直流电弧光源
电弧：在一定电压下，两电极间依靠等离子体导电产生的 弧光放电称为电弧。
直流电弧发生器的基本电路如图所示：
电源Ｅ以直流电作为激发 能源，电压220 ～380V， 电流5～ 30A； 两支石墨电极，试样放置 在下电极（阳极碳棒)的凹 槽内； 两电极接触短路， 再将电极慢慢拉开4 ～ 6mm，电极立即被引燃
I = ac
（三）谱线的自吸与自蚀
自吸：如右图，弧焰中心a的温
度最高，边缘b的温度较低。由
弧焰中心发射出来的辐射光，
a
必须通过整个弧焰才能射出，
由于弧层边缘的温度较低，因
而这里处于基态的同类原子较
b
多。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，使发射谱线强
成正比。(J为总角动量量子数)
2、激发温度(T)
Iijg g0 i Aijh
Ei
ijN0e kT
温度升高，谱线强度增大。但温度升高，电离的
原子数目也会增多，而相应的原子数减少，致使原子
谱线强度减弱，离子的谱线强度增大。
3、被测元素浓度(c)
谱线强度与基态原子数 成正比。在一定的条件下， 基态原子数与试样中该元素 浓度成正比。因此，在一定 的条件下谱线强度与被测元 素浓度成正比，这是光谱定 量分析的依据。