原子光谱分析
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电磁辐射通过原子蒸气的厚度（即火焰的宽度）L 的关系（同有色溶液吸收电磁辐射的情况完全类 似）服从朗白-比耳（Lambert-Beer)定律，即
Iν=IOνe-KνL 式中：Kν—原子蒸气对频率为ν的电磁辐射的吸收
系数。 原子吸收光谱法是利用待测元素原子蒸气中基态
原子对该元素的共振线的吸收来进行测定的。
另一元素也能吸收待测元素的辐射。 ② 分子吸收 a. 火焰气体的分子吸收。 b. 样品中盐或酸在火焰中的分子吸收。 c. 来自火焰本身或火焰中待测元素的发射。 ③ 电离干扰 ④ 化学干扰 ⑤ 物理干扰
2.定量分析方法
当待测元素质量分数不高时，在吸收光程 固定的情况下，样品的吸光度与待测元素 的质量分数成正比，根据这一原理即可进 行定量分析。
二、原子吸收分光光度计
原子吸收分光光度计依次由光源、原子化器、 单色器、检测器等4个主要部分组成。
1. 光源 (阴极灯） 2. 原子化器 ➢ 火焰原子化器 火焰的基本特性： a. 燃烧速度 b. 火焰温度 c. 火焰的燃气与助燃气比例 3. 单色器 4. 检测器
原子化过程
试样 雾化为雾滴 雾滴蒸发成固体颗粒 固体颗粒蒸发产生分子 分子 原子 离子 激发分子
原子化器
两种类型
火焰原子化 石墨炉原子化
火焰原子化器
---由火焰提供能量，实现被测元素原子化
对火焰的的基本要求是：
温度高 稳定 背景发射噪声低 燃烧安全
Байду номын сангаас
基本结构：雾化装置、燃烧头、火焰（燃气、助燃气）
特点: 1. 结构简单、稳定
常用火焰:空气-乙炔焰(2300℃)
2. 与非火焰原子化相比，原子化效率低
定量分析的方法： 1. 标准曲线法 2. 标准加入法 3. 质量分数直读法
实例
有机纤维氧化还原吸附金离子的动力学曲 线（Q-t）
步骤 1、配标准金溶液（纯金溶解），浓度分别 为1-5ppm。
2、在不同时间取吸附溶液1ml，稀释至ppm级 浓度
3、测吸光度值，作标准曲线。 4、待测样浓度确定，吸附量确定，标准曲线确定。
如果样品中有某些元素存在，那么只要在合适的激发条件 下，样品就会辐射出这些元素的特征谱线，在感光板的相 应位置上就会出现这些谱线。一般根据元素灵敏线的出线 与否就可以确定样品中是否有这些元素存在。这就是光谱 定性分析的基本原理。
光谱线的强度，反映在感光板上就是谱线的黑度。在一定 的条件下，元素的特征谱线的强度或黑度随着元素在样品 中的含量或浓度的增大而增强。利用这一性质来测定元素 的含量便是光谱半定量分析及定量分析的依据。
二、谱线强度
1. 波尔兹曼分布定律 2. 谱线强度 3. 影响谱线强度的主要因素
① 激发电位 谱线强度与激发电位成负指数关系，所以激发电位越高， 谱线强度就越小。
② 跃迁几率 跃迁几率是指电子在某两个能级之间每秒跃迁的可能性 的大小。
③ 统计权重 谱线强度与激发态和基态的统计权重之比gi/go成正比。 ④ 光源温度 ⑤ 原子密度 谱线强度与进入光源的原子密度成正比，或者说与原子
雾化效率<15%，大颗粒随废液废弃 样品在火焰中停留时间短，样品利用率低
原子吸收分光光度计
空心阴极灯
火焰 喷雾器 试液容器
棱镜
光电倍增管
光源
原子化器
单色器
检测器
三、原子吸收定量分析
1. 干扰及其消除
① 光谱干扰 a. 在测定波长附近有单色器不能分离的待测元素的邻近线。 b. 灯内有单色器不能分离的非待测元素的发射。 c. 灯的发射中有连续背景发射。 d. 待测元素的分析线与另一元素的吸收线十分接近，以至
第 一 节 原 子 发 射 光 谱 法 （ AES ）
一 、分析过程
将被测样品置于B处，用适当的激发光源激发，样品中的 原子就会辐射出特征光，经外光路照明系统L聚焦在入射 狭缝S上，再经准直系统O1使之成为平行光，经色散元件 P把光源发出的复合光按波长顺序色散成光谱，暗箱物镜 系统O2把色散后的各光谱线聚焦在感光板F上，最后把感 光板进行暗室处理就得到了样品的特征发射光谱。
电感耦合等离子体光源 ICP Inductively Coupled Plasma
ICP---含高浓度阳离子和电子的、 可以导电的气体混合物。阳离子 和电子浓度大致相等，在总体上 显中性。
导电微粒： Ar+，样品正离子，电子
高频电流的趋肤效应：在ICP中， 电流形成环状结构，涡流主要集 中在等离子体的表面层内，造成 一个环形加热区，其中心是温度 较低的中心通道，气溶胶顺利进 入等离子体内
ICP焰炬
四、分析方法
1. 光谱定性分析 ① 元素的分析线与最后线 ② 分析方法 2. 光谱半定量分析 光谱半定量分析可以给出样品中某元素的大致含量。 3. 光谱定量分析 在一定条件下，样品发射的光谱中某元素的谱线强度
（I）和样品中该元素含量（c）满足关系 I=acb
式中：a和b在一定条件下为常数。
光谱分析
光谱分析包括
原子光谱 原子吸收、发射、荧光
分子光谱 紫外、可见光吸收，红外，分子荧光
光谱分析的基本原理
1、涉及测试内容：可见光-紫外、原子吸 收、原子发射、红外光谱等
2、基本原理
一束特定能量的光线（h）穿过物体，在物 体中特定的电子、原子、分子、基团等吸收特定 波长的光线，或吸收能量后处于激发态，回到基 态过程中发出特定波长的光线。通过检测这些特 定光线的波长我们可以确定是哪种物质产生吸收 （或发射），通过检测强度可知它的含量。
五、样品准备
分析样品多为金属离子或原子序数较大的非金属 离子
测试的直接浓度为ppm级，若浓度高或低，可通 过稀释或浓缩的方法解决
若用标准试样（浓度一般在1-5ppm）和内标法。 相对强度（黑度）之差与浓度对数有正比关系。 S=blgc +Co
数据库对比法
比较黑度
六、实例(1) 测试硅青铜中的铅，内标为铜
与敏化荧光3种类型。 荧光强度（If）正比于基态原子对某一频
率激发光的吸收强度（Ia），即有 If=ΦIa
式中：Φ—荧光量子效率，表示发射荧光光 子数与吸收激发光子数之比。
若激发光源是稳定的，入射光是平行而均 匀的光束，自吸可忽略不计，则单位体积 内的基态原子数（N）与光吸收强度（Ia） 及激发光强度（Io）的关系可由吸收定律表 示，即
时间-消耗量曲线
4、补充等量消耗离子
本测试方法小结
1、实用范围-多金属元素混合溶液，特别是相互
干扰（滴定分析）比较大的情况。 2、分析浓度最好在1%或以下，但不小于
0.1ppm. 3、由于谱线间干扰大，所以误差可达20%。 4、标准样的配置较麻烦
第二节 原子吸收光谱法
一、光吸收定律和吸收系数 有一部分电磁辐射被吸收，其透射光的强度Iν与
总数成正比。
4. 光谱背景
在光源激发的全部辐射中，除了有各种元 素的谱线外，还有另外的辐射与其叠加在 一起形成光谱背景。
① 分子辐射 ② 谱线的扩散 ③ 固体的连续光谱 ④ 离子和电子复合
三、分析仪器
光谱分析仪器主要由光源、光谱仪及检测器所组成。 1. 光源 ① 直流电弧 ② 交流电弧 ③ 高压火花 ④ 电感偶合等离子炬（ICP） 2. 光谱仪 3. 检测方法与检测器 ① 目视法 –可见光（感性） ② 摄谱法 –感光板（定性或半定量） ③ 光电法 –光电直读法（定量）
本测试方法小结
1、本方法测试原子序数较高的金属元素，每次 测试只能确定一种原子的含量（ppm），测试 时必须用该元素的阴极灯作为光源。
2、有标准样和可定标准曲线
3、同系元素干扰较大，低原子序数元素误差大。 一般误差不超过20%
第三节 原子荧光光谱法
一． 原子荧光类型和荧光强度 原子荧光可分为共振荧光、非共振荧光
1、浓度（ppm级） 2、标准曲线 3、未知浓度对应
实例（2）
确定不锈钢电镀工作曲线。本电镀工艺为 在不锈钢表面镀金，配合剂包括钯、铜、 铬、镍等。
解决的关键问题是在不同电镀时间离子的消耗速度。
方法与步骤：1、配置金、钯、铜、铬、镍标准溶液
2、在单位时间取电镀液稀释离子浓度至
ppm
3、用ICP-AES测试离子的浓度，计算离子
Ia=IoA(1-e-εlN) A—受光源照射在检测系统中观察到的有效
面积;
l—吸收光程长；
ε—原子蒸气吸收系数。
二．仪器
原子荧光光度计分为非色散型和色散型。 1. 激发光源 2. 原子化器 3. 色散系统 4. 检测系统
三.分析方法
1. 定量分析方法 2. 干扰及其消除
Iν=IOνe-KνL 式中：Kν—原子蒸气对频率为ν的电磁辐射的吸收
系数。 原子吸收光谱法是利用待测元素原子蒸气中基态
原子对该元素的共振线的吸收来进行测定的。
另一元素也能吸收待测元素的辐射。 ② 分子吸收 a. 火焰气体的分子吸收。 b. 样品中盐或酸在火焰中的分子吸收。 c. 来自火焰本身或火焰中待测元素的发射。 ③ 电离干扰 ④ 化学干扰 ⑤ 物理干扰
2.定量分析方法
当待测元素质量分数不高时，在吸收光程 固定的情况下，样品的吸光度与待测元素 的质量分数成正比，根据这一原理即可进 行定量分析。
二、原子吸收分光光度计
原子吸收分光光度计依次由光源、原子化器、 单色器、检测器等4个主要部分组成。
1. 光源 (阴极灯） 2. 原子化器 ➢ 火焰原子化器 火焰的基本特性： a. 燃烧速度 b. 火焰温度 c. 火焰的燃气与助燃气比例 3. 单色器 4. 检测器
原子化过程
试样 雾化为雾滴 雾滴蒸发成固体颗粒 固体颗粒蒸发产生分子 分子 原子 离子 激发分子
原子化器
两种类型
火焰原子化 石墨炉原子化
火焰原子化器
---由火焰提供能量，实现被测元素原子化
对火焰的的基本要求是：
温度高 稳定 背景发射噪声低 燃烧安全
Байду номын сангаас
基本结构：雾化装置、燃烧头、火焰（燃气、助燃气）
特点: 1. 结构简单、稳定
常用火焰:空气-乙炔焰(2300℃)
2. 与非火焰原子化相比，原子化效率低
定量分析的方法： 1. 标准曲线法 2. 标准加入法 3. 质量分数直读法
实例
有机纤维氧化还原吸附金离子的动力学曲 线（Q-t）
步骤 1、配标准金溶液（纯金溶解），浓度分别 为1-5ppm。
2、在不同时间取吸附溶液1ml，稀释至ppm级 浓度
3、测吸光度值，作标准曲线。 4、待测样浓度确定，吸附量确定，标准曲线确定。
如果样品中有某些元素存在，那么只要在合适的激发条件 下，样品就会辐射出这些元素的特征谱线，在感光板的相 应位置上就会出现这些谱线。一般根据元素灵敏线的出线 与否就可以确定样品中是否有这些元素存在。这就是光谱 定性分析的基本原理。
光谱线的强度，反映在感光板上就是谱线的黑度。在一定 的条件下，元素的特征谱线的强度或黑度随着元素在样品 中的含量或浓度的增大而增强。利用这一性质来测定元素 的含量便是光谱半定量分析及定量分析的依据。
二、谱线强度
1. 波尔兹曼分布定律 2. 谱线强度 3. 影响谱线强度的主要因素
① 激发电位 谱线强度与激发电位成负指数关系，所以激发电位越高， 谱线强度就越小。
② 跃迁几率 跃迁几率是指电子在某两个能级之间每秒跃迁的可能性 的大小。
③ 统计权重 谱线强度与激发态和基态的统计权重之比gi/go成正比。 ④ 光源温度 ⑤ 原子密度 谱线强度与进入光源的原子密度成正比，或者说与原子
雾化效率<15%，大颗粒随废液废弃 样品在火焰中停留时间短，样品利用率低
原子吸收分光光度计
空心阴极灯
火焰 喷雾器 试液容器
棱镜
光电倍增管
光源
原子化器
单色器
检测器
三、原子吸收定量分析
1. 干扰及其消除
① 光谱干扰 a. 在测定波长附近有单色器不能分离的待测元素的邻近线。 b. 灯内有单色器不能分离的非待测元素的发射。 c. 灯的发射中有连续背景发射。 d. 待测元素的分析线与另一元素的吸收线十分接近，以至
第 一 节 原 子 发 射 光 谱 法 （ AES ）
一 、分析过程
将被测样品置于B处，用适当的激发光源激发，样品中的 原子就会辐射出特征光，经外光路照明系统L聚焦在入射 狭缝S上，再经准直系统O1使之成为平行光，经色散元件 P把光源发出的复合光按波长顺序色散成光谱，暗箱物镜 系统O2把色散后的各光谱线聚焦在感光板F上，最后把感 光板进行暗室处理就得到了样品的特征发射光谱。
电感耦合等离子体光源 ICP Inductively Coupled Plasma
ICP---含高浓度阳离子和电子的、 可以导电的气体混合物。阳离子 和电子浓度大致相等，在总体上 显中性。
导电微粒： Ar+，样品正离子，电子
高频电流的趋肤效应：在ICP中， 电流形成环状结构，涡流主要集 中在等离子体的表面层内，造成 一个环形加热区，其中心是温度 较低的中心通道，气溶胶顺利进 入等离子体内
ICP焰炬
四、分析方法
1. 光谱定性分析 ① 元素的分析线与最后线 ② 分析方法 2. 光谱半定量分析 光谱半定量分析可以给出样品中某元素的大致含量。 3. 光谱定量分析 在一定条件下，样品发射的光谱中某元素的谱线强度
（I）和样品中该元素含量（c）满足关系 I=acb
式中：a和b在一定条件下为常数。
光谱分析
光谱分析包括
原子光谱 原子吸收、发射、荧光
分子光谱 紫外、可见光吸收，红外，分子荧光
光谱分析的基本原理
1、涉及测试内容：可见光-紫外、原子吸 收、原子发射、红外光谱等
2、基本原理
一束特定能量的光线（h）穿过物体，在物 体中特定的电子、原子、分子、基团等吸收特定 波长的光线，或吸收能量后处于激发态，回到基 态过程中发出特定波长的光线。通过检测这些特 定光线的波长我们可以确定是哪种物质产生吸收 （或发射），通过检测强度可知它的含量。
五、样品准备
分析样品多为金属离子或原子序数较大的非金属 离子
测试的直接浓度为ppm级，若浓度高或低，可通 过稀释或浓缩的方法解决
若用标准试样（浓度一般在1-5ppm）和内标法。 相对强度（黑度）之差与浓度对数有正比关系。 S=blgc +Co
数据库对比法
比较黑度
六、实例(1) 测试硅青铜中的铅，内标为铜
与敏化荧光3种类型。 荧光强度（If）正比于基态原子对某一频
率激发光的吸收强度（Ia），即有 If=ΦIa
式中：Φ—荧光量子效率，表示发射荧光光 子数与吸收激发光子数之比。
若激发光源是稳定的，入射光是平行而均 匀的光束，自吸可忽略不计，则单位体积 内的基态原子数（N）与光吸收强度（Ia） 及激发光强度（Io）的关系可由吸收定律表 示，即
时间-消耗量曲线
4、补充等量消耗离子
本测试方法小结
1、实用范围-多金属元素混合溶液，特别是相互
干扰（滴定分析）比较大的情况。 2、分析浓度最好在1%或以下，但不小于
0.1ppm. 3、由于谱线间干扰大，所以误差可达20%。 4、标准样的配置较麻烦
第二节 原子吸收光谱法
一、光吸收定律和吸收系数 有一部分电磁辐射被吸收，其透射光的强度Iν与
总数成正比。
4. 光谱背景
在光源激发的全部辐射中，除了有各种元 素的谱线外，还有另外的辐射与其叠加在 一起形成光谱背景。
① 分子辐射 ② 谱线的扩散 ③ 固体的连续光谱 ④ 离子和电子复合
三、分析仪器
光谱分析仪器主要由光源、光谱仪及检测器所组成。 1. 光源 ① 直流电弧 ② 交流电弧 ③ 高压火花 ④ 电感偶合等离子炬（ICP） 2. 光谱仪 3. 检测方法与检测器 ① 目视法 –可见光（感性） ② 摄谱法 –感光板（定性或半定量） ③ 光电法 –光电直读法（定量）
本测试方法小结
1、本方法测试原子序数较高的金属元素，每次 测试只能确定一种原子的含量（ppm），测试 时必须用该元素的阴极灯作为光源。
2、有标准样和可定标准曲线
3、同系元素干扰较大，低原子序数元素误差大。 一般误差不超过20%
第三节 原子荧光光谱法
一． 原子荧光类型和荧光强度 原子荧光可分为共振荧光、非共振荧光
1、浓度（ppm级） 2、标准曲线 3、未知浓度对应
实例（2）
确定不锈钢电镀工作曲线。本电镀工艺为 在不锈钢表面镀金，配合剂包括钯、铜、 铬、镍等。
解决的关键问题是在不同电镀时间离子的消耗速度。
方法与步骤：1、配置金、钯、铜、铬、镍标准溶液
2、在单位时间取电镀液稀释离子浓度至
ppm
3、用ICP-AES测试离子的浓度，计算离子
Ia=IoA(1-e-εlN) A—受光源照射在检测系统中观察到的有效
面积;
l—吸收光程长；
ε—原子蒸气吸收系数。
二．仪器
原子荧光光度计分为非色散型和色散型。 1. 激发光源 2. 原子化器 3. 色散系统 4. 检测系统
三.分析方法
1. 定量分析方法 2. 干扰及其消除