原子发射光谱分析
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原子发射光谱分析法
原子发射光谱分析法
2023-11-06
目录
• 原子发射光谱分析法概述 • 原子发射光谱仪 • 分析方法与样品处理 • 原子发射光谱法的应用 • 原子发射光谱法的优缺点 • 研究成果与应用实例
01
原子发射光谱分析法概述
定义与原理
定义
原子发射光谱分析法是一种基于原子发射光谱学的方法，通过对样品中原子 或离子的特征光谱进行分析，实现对其成分和含量的测定。
原理
当样品被加热或受到能量激发时，原子会从基态跃迁到激发态，并释放出特 征光谱。通过对这些光谱进行分析，可以确定样品中元素的种类和含量。
发展历程与重要性
发展历程
原子发射光谱分析法自19世纪末发展至今，经历了从经典光谱分析到现代光谱仪 器分析的演进过程。
重要性
原子发射光谱分析法在科学研究和工业生产中具有广泛的应用价值，为材料科学 、环境科学、生命科学等领域提供了重要的分析手段。
03
该方法广泛应用于地质、环保、生物医学等领域，用于研究复杂样品中元素的 含量、分布和化学形态。
05
原子发射光谱法的优缺点
优点
高灵敏度
原子发射光谱法可以检测到低浓度的元素 ，具有很高的灵敏度。
无需样品处理
原子发射光谱法不需要对样品进行复杂的 处理，可以直接进行分析。
快速分析
该方法可以实现多元素同时分析，大大缩 短了分析时间。
发和激发。
光谱仪的构造
包括入射狭缝、准直镜、光栅 、聚焦镜和ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ射狭缝。
光谱仪工作原理
样品被激发后，原子会产生不 同波长的光谱，通过光栅分光 后形成光谱，再经过聚焦镜聚 焦到出射狭缝，最后由检测器
进行检测。
光谱仪的分类与特点
2023-11-06
目录
• 原子发射光谱分析法概述 • 原子发射光谱仪 • 分析方法与样品处理 • 原子发射光谱法的应用 • 原子发射光谱法的优缺点 • 研究成果与应用实例
01
原子发射光谱分析法概述
定义与原理
定义
原子发射光谱分析法是一种基于原子发射光谱学的方法，通过对样品中原子 或离子的特征光谱进行分析，实现对其成分和含量的测定。
原理
当样品被加热或受到能量激发时，原子会从基态跃迁到激发态，并释放出特 征光谱。通过对这些光谱进行分析，可以确定样品中元素的种类和含量。
发展历程与重要性
发展历程
原子发射光谱分析法自19世纪末发展至今，经历了从经典光谱分析到现代光谱仪 器分析的演进过程。
重要性
原子发射光谱分析法在科学研究和工业生产中具有广泛的应用价值，为材料科学 、环境科学、生命科学等领域提供了重要的分析手段。
03
该方法广泛应用于地质、环保、生物医学等领域，用于研究复杂样品中元素的 含量、分布和化学形态。
05
原子发射光谱法的优缺点
优点
高灵敏度
原子发射光谱法可以检测到低浓度的元素 ，具有很高的灵敏度。
无需样品处理
原子发射光谱法不需要对样品进行复杂的 处理，可以直接进行分析。
快速分析
该方法可以实现多元素同时分析，大大缩 短了分析时间。
发和激发。
光谱仪的构造
包括入射狭缝、准直镜、光栅 、聚焦镜和ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ射狭缝。
光谱仪工作原理
样品被激发后，原子会产生不 同波长的光谱，通过光栅分光 后形成光谱，再经过聚焦镜聚 焦到出射狭缝，最后由检测器
进行检测。
光谱仪的分类与特点
(仪器分析)11.1原子发射光谱分析法
11.1.3 原子发射光谱分析的应用
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。
nmgmex pE(m/kT)
N
Z
2020/10/24
nmgmex pE(m/kT)
N
Z
Z 为温度 T 的函数，分析中的温度通常在2000～7000 K ，Z 变化很小，谱线强度为
I hc4g πm Z AN exE pm(/kT )
式中：Φ 是考虑在 4 球面角度上发射各向同性的常数。 Z 可视为常数，对于某待测元素，选定分析线后，T一定
2020/10/24
原子发射光谱分析法的特点:
(1) 可多元素同时检测:发射各自的特征光谱； (2) 分析速度快:试样不需处理，同时对几十种元素进行定 量分析。 (3) 选择性高 各元素具有不同的特征光谱； (4) 检出限较低：10～0.1gg-1(一般)； ngg-1(ICP）。 (5) 准确度较高：5%～10% (一般光源)；<1% (ICP) 。 (6) ICP-AES性能优越 线性范围4～6数量级，可测高、中 、低不同含量试样。 缺点：非金属元素不能检测或灵敏度低。
常见光源的种类和特点是什么？
2020/10/24
（1）直流电弧
电弧是指在两个电极间施加高电流密度和低燃点电压 的稳定放电。
石墨电极，试样放置凹槽内。试样量10～20mg。
两电极接触通电后，尖端被烧热，点 燃电弧，再使电极相距4 ～ 6mm。
原子发射光谱分析
3. 谱线的自吸和自蚀
在实际工作中，准确测定谱线的绝对 强度是很困难的，所以在光谱定量分析中， 常采用谱线强度经验公式，即赛伯-罗马 金公式： I=acb
3. 谱线的自吸和自蚀
I=acb
在一定的实验条件下，a为常数；c为 被测元素的含量；b为自吸系数。 b=1，无自吸；b<1，有自吸。b愈小， 自吸愈大。
二、分光系统（光谱仪）
主要构成：
入射狭缝、准直镜、棱镜或光栅、 会聚透镜和出射狭缝。
二、分光系统（光谱仪）
1. 棱镜：棱镜的分光作用是利用不同波 长的光在同一介质中具有不同折射率而 进行的。
n=A＋B/λ2＋C/λ4
n—折射率；A、B、C—常数；λ—波长；
1. 棱镜特性
色散率：指对不同波长的光被棱镜分开的 能力。它又分为角色散率和线色散率。 角色散率：两条波长相差dλ的光被棱镜 色散后所分开的角度为dθ ，则棱镜的角 色散率为： dθ/dλ。它主要与棱镜的材料 和几何形状有关。
Hi称为感光板的惰延量，表示感光板的灵敏度大 小， Hi越小则灵敏度越高；
S0是曲线与纵坐标的交点，表示感光板乳剂未曝 光部分受显影液作用的黑度，称为雾翳黑度；
一般地，定量分析时常选用反衬度较高的感光板， 定性分析时常选用灵敏度较高的感光板。
3. 光电法（光子检测器）
光电法是通过直接测量试样中元素发射 光的强度来进行定量分析的，故这类仪 器称为光电直读光谱仪。 类型： 单道光子检测器 多道光子检测器
3. 谱线的自吸和自蚀
在一般激发光源中等离子体是在弧焰中产生的， 弧焰中心温度高，激发态原子多，而弧焰边缘温 度相对低，处于基态的原子较多。 由弧焰中心发射的辐射穿过弧焰边缘时，被其同 类基态气志原子吸收，使谱线的中心强度减弱， 这种现象称为自吸。
第七章原子发射光谱分析法
第七章 原子发射光谱分析法 （Atomic Emission Spectroscopy, AES)
光学分析概论：
光学分析法主要根据物质发射、吸收电磁辐射以及物 质与电磁辐射的相互作用来进行分析的。
光学分析法分类： 光学分析法可分为光谱法和非光谱法两大类。
1854年，阿尔特提出光谱定性分析的概念。
焰色反应及离子的鉴定： Cu2+Ba2+ Sr2+ 猩红
辐射跃迁：
X * X E(h ) : 光谱的记录
E＝E2 E1 h h c 或＝ hc
E
h 为普朗克常数（6.626×10-34 J.s） c 为光速(2.997925×1010cm/s)
① 量子化———— 线光谱 ② 光谱选律———— 元素的特征性
第七章原子发射光谱分析法
二、发射光谱分析的过程
方法：（1）看谱分析法 （2） 摄谱分析法 （3）光电直读光谱法
第七章原子发射光谱分析法
4、仪器装置
光谱分析仪组成：激发光源、（分光系统）摄谱仪、检测系 统。
第七章原子发射光谱分析法
一、光源
1、光源的作用：提供能量，使试样蒸发、解离、原子化和 激发跃迁而产生电磁辐射。
2、对光源的要求：光源常常对光谱分析的检出限、灵敏度 及准确度有很大影响，因此，光源必须满足如下要求： A、有足够的激发温度，适合不同含量的元素分析。高灵敏 度的保证； B、有良好的稳定性和重现性。准确度的保证； C、光谱背景浅，构造简单、操作方便，安全耐用，适应性 强。
第七章原子发射光谱分析法
二、 分析过程
1、 样品的蒸发（原子化）与激发 2、 光谱的获得和记录 （1)分光: 将激发态原子所产生的光辐射经过色散，得到
按波长排列的光谱。 （2) 摄谱: 将获得的光谱记录在相谱上。 3、 光谱的检测
光学分析概论：
光学分析法主要根据物质发射、吸收电磁辐射以及物 质与电磁辐射的相互作用来进行分析的。
光学分析法分类： 光学分析法可分为光谱法和非光谱法两大类。
1854年，阿尔特提出光谱定性分析的概念。
焰色反应及离子的鉴定： Cu2+Ba2+ Sr2+ 猩红
辐射跃迁：
X * X E(h ) : 光谱的记录
E＝E2 E1 h h c 或＝ hc
E
h 为普朗克常数（6.626×10-34 J.s） c 为光速(2.997925×1010cm/s)
① 量子化———— 线光谱 ② 光谱选律———— 元素的特征性
第七章原子发射光谱分析法
二、发射光谱分析的过程
方法：（1）看谱分析法 （2） 摄谱分析法 （3）光电直读光谱法
第七章原子发射光谱分析法
4、仪器装置
光谱分析仪组成：激发光源、（分光系统）摄谱仪、检测系 统。
第七章原子发射光谱分析法
一、光源
1、光源的作用：提供能量，使试样蒸发、解离、原子化和 激发跃迁而产生电磁辐射。
2、对光源的要求：光源常常对光谱分析的检出限、灵敏度 及准确度有很大影响，因此，光源必须满足如下要求： A、有足够的激发温度，适合不同含量的元素分析。高灵敏 度的保证； B、有良好的稳定性和重现性。准确度的保证； C、光谱背景浅，构造简单、操作方便，安全耐用，适应性 强。
第七章原子发射光谱分析法
二、 分析过程
1、 样品的蒸发（原子化）与激发 2、 光谱的获得和记录 （1)分光: 将激发态原子所产生的光辐射经过色散，得到
按波长排列的光谱。 （2) 摄谱: 将获得的光谱记录在相谱上。 3、 光谱的检测
第七章 原子发射光谱分析 (Atomic Emission Spectrometry知识分享
Aij —两个能级间跃迁概率； νij —发射谱线的频率； T—激发温度（T）；
Ei—激发电位（J或eV)。
Iij
gi g0
AijhijN0ekEiT
原子发射光谱 法定量的依据
基态原子密度（N0）：Iij正比于N0，N0正比于浓度。
激发电位(Excitation potential)
谱线强度与激发电位成负指数关系。在温度一定时，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。
目前常用的光源有直流电弧(DC arc)、交流电 弧(AC arc)、高压火花(electric spark)及电感耦合等离 子体（ICP）。
1. 直流电弧
优点：电极头温度相对比较高（4000至7000K，与 其它光源比），蒸发能力强、绝对灵敏度高、背景小；
缺点：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，但可很好地应用于矿石 等的定性、半定量及痕量元素的定量分析。
微波光谱法
4×10-7~4×10-10 核磁共振波谱法
高能辐射区
γ射线 能量最高，核能级跃迁 X射线 内层电子能级的跃迁
光学光谱区
(10nm-1000 μm)
紫外光 可见光
原子和分子外层电子能级的跃迁
红外光 分子振动能级和转动能级的跃迁
波谱区
微波 分子转动能级及电子自旋能级跃迁 无线电波 原子核自旋能级的跃迁
2．电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列就称光谱。
光谱区域 γ射线 X射线 远紫外光 近紫外光
光 可见光 学 近红外光 区 中红外光
远红外光
微波
无线电波
波长 5～140pm 10-3～10nm 10～200nm 200～380nm 380～780nm 0.78～2.5μm 2.5～50μm
Ei—激发电位（J或eV)。
Iij
gi g0
AijhijN0ekEiT
原子发射光谱 法定量的依据
基态原子密度（N0）：Iij正比于N0，N0正比于浓度。
激发电位(Excitation potential)
谱线强度与激发电位成负指数关系。在温度一定时，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。
目前常用的光源有直流电弧(DC arc)、交流电 弧(AC arc)、高压火花(electric spark)及电感耦合等离 子体（ICP）。
1. 直流电弧
优点：电极头温度相对比较高（4000至7000K，与 其它光源比），蒸发能力强、绝对灵敏度高、背景小；
缺点：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，但可很好地应用于矿石 等的定性、半定量及痕量元素的定量分析。
微波光谱法
4×10-7~4×10-10 核磁共振波谱法
高能辐射区
γ射线 能量最高，核能级跃迁 X射线 内层电子能级的跃迁
光学光谱区
(10nm-1000 μm)
紫外光 可见光
原子和分子外层电子能级的跃迁
红外光 分子振动能级和转动能级的跃迁
波谱区
微波 分子转动能级及电子自旋能级跃迁 无线电波 原子核自旋能级的跃迁
2．电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列就称光谱。
光谱区域 γ射线 X射线 远紫外光 近紫外光
光 可见光 学 近红外光 区 中红外光
远红外光
微波
无线电波
波长 5～140pm 10-3～10nm 10～200nm 200～380nm 380～780nm 0.78～2.5μm 2.5～50μm
第7章 原子发射光谱分析
光栅的参数
光栅的特性可用色散率和分辨率来表征。
光栅的角色散率可通过对光栅公式求导得到：
d n d d cos
其中dθ/dλ：入射角对波长的变化率，即光栅的角色散率； d：光栅常数； n：光谱级数。
当θ很小且变化不大时，cosθ≈1，光栅的角色散率决定于
光栅常数d和光谱级数n，为常数。因此光栅光谱是均排光
凹面光栅与罗兰圆
多道型光电直读光度仪多采用凹面光栅。凹面光栅既具有
色散作用也起聚焦作用(凹面反射镜将色散后的光聚焦)。
罗兰圆：Rowland发现在曲率半
径为R 的凹面反射光栅上存在着 一个直径为R的圆，不同波长的
光都成像在圆上，即在圆上形成 一个光谱带. 因此，将直读光谱 仪的出射狭缝做在凹面光栅的罗 兰圆上。
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；
(3) 当G被击穿时，电源的低压部
分沿着已造成的电离气体通道，通
过G进行电弧放电；
(4) 在放电的短暂瞬间，电压降
低直至电弧熄灭，在下半周高频再
ICP-AES
光电直读是利用光电法直接测定光谱线的强度。 两种类型：多道固定狭缝式和单道扫描式。
单道扫描式是转动光栅进行 扫描，在不同时间检测不同 谱线； 多道固定狭缝式则是安装多 个出射狭缝和光电倍增管， 同时测定多个元素的谱线； 全谱直读光谱仪可同时测定 试样中165-800nm波长范围 内的元素的所有谱线，对其 进行分析。
(3) 光电流∝原子光谱的强度，与基态原子浓度成正比。
7.4 光谱定性分析 定性依据： E = hν = h c /λ
原子发射光谱分析法
f
入 射 狭缝 准 直 镜
棱 镜
物 镜 焦 面
出 射 狭缝
棱镜特性
色散率：分辨率R：
色散率：指对不同波长的光被棱
镜分开的能力。它又分为角色散
率和线色散率
角色散率 dθ/dλ
：两条波长相
差 dλ 的光被棱镜色散后所分开 的角度为dθ ，则棱镜的角色散
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。
环状结构可以分为若干区，各区 的温度不同，性状不同，辐射也
不同。
尾焰区
内焰区 焰心区
ICP光源特点 1）低检测限：蒸发和激发温度高；
2）稳定，精度高： 3）基体效应小
4、电感耦合等离子体：
组成： ICP 高频发生器 + 炬管 + 样品引入系统
绝缘屏蔽冷Leabharlann 气辅助气载气（Ar）
载气Ar + 样品
废液
样品溶液
在有气体的石英管外套装一个 高频感应线圈，感应线圈与高频 发生器连接。当高频电流通过线 圈时，在管的内外形成强烈的振 荡磁场。管内磁力线沿轴线方向， 管外磁力线成椭圆闭合回路。
第三章原子发射光 谱分析法
利用物质在被外能激发后所
产生的原子发射光谱来进行 分析的方法。
§3—1概述 一．原子发射光谱的产生： （一）原子能级与能级图
原 子 的 能 级 图：
（二）原子发射光谱的产生： 原子由激发态回到基态（或 跃迁到较低能级）时，若此以光
的形式放出能量，就得到了发射
光谱。其谱线的波长决定于跃迁 时的两个能级的能量差，即：
三．光谱分析的特点： 1．相当高的灵敏度：
第二章+原子发射光谱分析法
J 的取值范围： L + S, (L + S – 1), (L + S – 2), …, L - S
(2) 钠原子的第一激发态 ：(3p)1 n=3 L=l=1 S = 1/2 (2S+1) = 2 J = 3/2，1/2
光谱项：32P
光谱支项 ： 32P1/2 和 32P3/2
由于轨道运动和自旋运动的相互作用, 这两个光 谱支项代表两个能量有微小差异的能级状态。
J 的取值范围：
L + S, (L + S – 1), (L + S – 2), …, L - S
谱线多重性符号：2S+1(M)
钠原子由第一激发态向基态跃迁发射两条谱线
第一激发态光谱支项 ： 32P1/2 和 32P3/2 基态光谱项：32S1/2
589.593 nm ，588.996 nm
能量 原子能级图 实际光谱项
主量子数 n: 1,2,3…
电子运动状态的描述
原子轨道描述： n、l、m
角量子数 l : 0,1,2, …n-1 磁量子数 ml(m): l～-l 自旋量子数 ms(s): 1/2
基态Na原子的核外电子排布： (1s)2(2s)2(2p)6(3s)1
单价电子原 子电子能级
5
（二）原子能级和能级图
单、多价电子 原子电子能级
光谱定量公式推导：
激发光源中的电离
气体（等离子体）
离解
MX
M+ X
试样
元素浓度: C
M + e 电离 M+ + 2e
NMX NM NM +
NM = N0 + N2 + ···+ Ni + ···
(2) 钠原子的第一激发态 ：(3p)1 n=3 L=l=1 S = 1/2 (2S+1) = 2 J = 3/2，1/2
光谱项：32P
光谱支项 ： 32P1/2 和 32P3/2
由于轨道运动和自旋运动的相互作用, 这两个光 谱支项代表两个能量有微小差异的能级状态。
J 的取值范围：
L + S, (L + S – 1), (L + S – 2), …, L - S
谱线多重性符号：2S+1(M)
钠原子由第一激发态向基态跃迁发射两条谱线
第一激发态光谱支项 ： 32P1/2 和 32P3/2 基态光谱项：32S1/2
589.593 nm ，588.996 nm
能量 原子能级图 实际光谱项
主量子数 n: 1,2,3…
电子运动状态的描述
原子轨道描述： n、l、m
角量子数 l : 0,1,2, …n-1 磁量子数 ml(m): l～-l 自旋量子数 ms(s): 1/2
基态Na原子的核外电子排布： (1s)2(2s)2(2p)6(3s)1
单价电子原 子电子能级
5
（二）原子能级和能级图
单、多价电子 原子电子能级
光谱定量公式推导：
激发光源中的电离
气体（等离子体）
离解
MX
M+ X
试样
元素浓度: C
M + e 电离 M+ + 2e
NMX NM NM +
NM = N0 + N2 + ···+ Ni + ···
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En
E2
-E
E1
-E’
E0
2020年5月8日星期五
三、发射光谱分析过程
1、试样在外界能量（电或热、光）作用下转变为气态原子， 并使气态原子的外层电子由低能态激发至高能态； 2、当外层电子从高能态返回低能态时，原子将释放多余的能
量而发射出特征谱线（E = E2-E1 = h =hc/）；
3、对所产生的辐射经过分光记录系统按波长顺序排列记录， 即为光谱图； 4、根据所得光谱图进行定性鉴定和定量分析。
2020年5月8日星期五
二、原理示意
En
En
吸收电磁辐射
E2
+E
E1
E2
+E’
E0
E1
发射电磁辐射 E0
在激发光源作用下，基态原
子吸收能量被激发，处于激发态 的原子不稳定，在10-8 s内又向低 能级跃迁，并发射出特征谱线：
E’ =E1 – E0 = h1= h c / 1 E =E2 – E0 = h2 = h c / 2
2020年5月8日星期五
四、定义
原子发射光谱法是根据处于激发态的待测元素原子 回到基态时发射的特征谱线进行分析的方法。 定性分析——由于待测原子的结构不同，因此发射谱线
特征不同。 定量分析——由于待测原子的浓度不同，因此发射谱线
强度不同。
2020年5月8日星期五
第二节 发射光谱分析的仪器
2020年5月8日星期五
1、感光板 ——摄谱法
感光层（AgX）
感光板用作检测器的原理：
玻璃层
感光板将谱线的强度变为黑度S，S与暴光量H的 关系如图。
S
暴光过度
暴光不足
S0
暴光正常
logH0 乳剂特性曲线
logH
2020年5月8日星期五
摄谱法的特点
主要优点：
1）仪器简单 2）适于较宽的波长范围（一次可分析70多个元素）
主要缺点：
2020年5月8日星期五
二、定性方法（摄谱法）
标准光谱比较法：
最常用的方法，以铁谱作为标准(波长标尺)。为什么选铁谱？
2020年5月8日星期五
标准光谱比较定性法
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。 元素标准光谱图：将其他元素的分析线标记在铁谱上，铁谱 起到标尺的作用。 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8日星期五
二、内标法基本原理和关系式
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）。
在被测元素的光谱中选择一条作为分析线(强度I)，再
选择内标物的一条谱线(强度I0)，组成分析线对。则： I a cb
相对强度R：
I0 a0 c0b0
2020年5月8日星期五
三、定量分析方法
1. 内标标准曲线法 由 lgR = blgc +lgA 以lgR 对应lgc 作图，绘制标准曲线，在相同条件下，测定
试样中待测元素的lgR，在标准曲线上求得未知试样lgc； 2. 摄谱法中的标准曲线法
S = lgR = blgc + lgA 在完全相同的条件下，将标准样品与试样在同一感光板上 摄谱，由标准试样分析线对的黑度差(S )对lgc作标准曲线(三 个点以上，每个点取多次平均值)，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。
（用途）
直流电弧 800~4000 高
4000~7000
较差
定性 低含量难熔样品定量
交流电弧 中
略高于 4000~7000
较好 矿物、低含量物质定 性定量
火花
低
~10000
好
难激发元素、高含量
物质定量
ICP
~10000
6000~8000
很好 多数元素的定性定量
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二、单色器
作用：将复合光按照不同波长分开； 分类：光栅和棱镜两类，其光学性能用以下三个指标衡量。
（3）特性
•惰性气氛且温度高，原子化条件极好。有利于难熔试样 的分解和激发； •不需电极，无电极污染，加热方式有良好稳定性； •一般用氩气作为工作气体，背景干扰较少； •固体进样较困难，设备和维持费高。
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4、光源比较
光源
蒸发温度（K） 激发温度（K） 稳定性 分析对象
（电极头温度） （弧焰温度）
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3.标准加入法
无合适内标物时，采用该法。 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： 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。
交变感应磁场；
2）火花 氩气 气体电离 少量电荷 相互碰撞
“雪崩”现象 大量载流子；
3）数百安极高感应电流（涡电流,Eddy current）
瞬间加热 到10000K 等离子体 趋肤效应
内管通入Ar 形成环状结构样品通道
样品蒸发、
原子化、激发。
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ICP——是指由电子、离子、原子、分子所组成的在总 体上显中性的物质状态。
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2 、高压电容火花光源
•使用电压10~25KV； •瞬间温度高达10000K，适于难激发元素测定； •火花作用于电极的面积小，时间短，电极温度低， 不适于难蒸发的物质； •稳定性好，适于定量分析； •灵敏度低，不适于痕量分析。
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3、 电感耦合等离子体—ICP
（1）示意图 尾焰区（~6000K）
内焰区（6000-8000K） 焰心区（10000K）
高频感应线圈
等离子气流（10-19 L/min） 辅助气（0-1L/min） 气溶胶 载气（0.5-3.5 l/min）
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（2）ICP炬形成过程
1）感应线圈
高频交变电流（27-41KHZ, 2-4KW）
R=Acb b=1时，R=A(cx+ci ) R=0时， cx = – ci
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四、光谱半定量分析
可采用谱线黑度比较法和光谱呈现法 1.谱线黑度比较法：比较某元素一系列标准的黑度， 并与样品对照； 2.光谱呈现法：同一元素的不同谱线黑度不同，浓 度越低，留下的谱线越少。
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原子发射光谱分析
Atomic Emission Spectrometry AES
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第一节 原子发射光谱分析的基本原理
一、几个概念
1.基态：正常情况下，原子所处的能量最低的稳定状态。 2.激发态：在外界能量作用下，原子中外层电子从最低能级 跃迁到更高能级时，原子所处的能量较高的不稳定状态。 3.电离：当外界能量足够大时，原子中外层电子从最低能级 跃迁到无限远，使原子成为离子。 4.电离电位：原子失去外层电子成为离子时所需的能量。 5.激发电位：原子或离子的外层电子由低能态跃迁到高能态 所需要的能量。
1）操作烦琐（摄谱、冲洗、读谱、测黑度） 2）定量误差较大
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2、光电转换器 ——光电直读光谱仪
特点：速度快， 性能稳定。
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第三节 光谱定性分析
定性依据：元素不同→电子结构不同→光谱不同→特征光谱
一、元素的分析线、最后线、灵敏线
1.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； 2.最后线：浓度减小，谱线强度减小，最后消失的谱线； 3.灵敏线：最易激发的能级所产生的谱线，每种元素都有一条 或几条最强谱线，即灵敏线。通常，最后线也是最灵敏线； 4.第一共振线：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；
R
I I0
a cb a0 c0b0
A cb
lg R b lg c lg A
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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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. 内标元素与待测元素具有相近的激发电位和电离电位； d. 分析线对应匹配，同为原子线或离子线，谱线靠近； e. 强度相差不大，无相邻谱线干扰，无自吸或自吸小。
1、色散率：把不同波长的光分散开的能力。 角色散率 D = d/d 线色散率 Dl =dl/d
实际中常用倒线色散率 d/dl 表示色散程度； 倒线色散率：指单位距离上两根谱线的波长差。
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2、分辨率
正确分辨两条紧邻谱线的能力。
R=
Fe三线 310.0666 nm 310.0304 nm 309.9971 nm
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第四节 光谱定量分析
一、发射光谱定量分析的基本关系式 谱线强度I 与待测元素含量c的关系可用经验式表示为：
I = a cb
a为与蒸发、激发过程和试样浓度等有关的常数，b为与 自吸现象有关的自吸常数 。上式取对数，则：
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。
0.0362 0.0333