仪器分析-原子发射光谱法教材
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大学《仪器分析》课件：第3章 原子光谱
10
例：钠原子，一个外层电子， S =1/2；因此： 2S +1 = 2；双重线； 碱土金属：两个外层电子， 自旋方向相同时， S =1/2 + 1/2 =1， M = 3；三重线； 自旋方向相反时， S =1/2 － 1/2 =0， M = 1；单重线；
11
一条谱线是原子的外层电子在两个能级之间的跃迁产生的， 可用两个光谱项符号表示这种跃迁或跃迁谱线：
第3章 原子光谱法基础
原子发射光谱法--依据每种化学元素的 原子或离子在热激发或电激发下，发射 特征的电磁辐射，进行元素定性、定量 分析的方法。 它是光学分析中产生与发展最早的一种 分析方法
1
❖ 原子发射光谱法包括三个主要的过程: 1.由光源提供能量使试样蒸发，形成气态原子，并进一步
使气态原子激发而产生光辐射；
14
四、谱线的自吸与自蚀
❖ 自吸：中心发射的辐射被 边缘的同种基态原子吸收， 使辐射强度降低的现象。
❖ 元素浓度低时，不出现自 吸。随浓度增加，自吸越 严重，当达到一定值时， 谱线中心完全吸收，如同 出现两条线，这种现象称 为自蚀。
❖ 基态原子对共振线的吸收 最严重。
15
第三节 原子发射光谱仪
❖ 光源、分光仪和检测器
的谱线，III表示二次电离离子发射的谱线。
3
二、能级与能级图
➢ 能级：电子在稳定状态所具有的能量称为能级。 ➢ 能级图：把原子系统内所有可能存在的能量为
零，高于基态的所有能量状态为激发态。
➢ 原子的能级通常用光谱项符号表示：n2S+1Lj n：主量子数；M(2S+1)：谱线多重性符号； L：总角量子数； j：内量子数
例 钠原子的双重线 Na 588.996nm ; 32S1/ 2 — 32P3/ 2； Na 589.593nm ; 32S1/ 2 — 32P1/ 2；
例：钠原子，一个外层电子， S =1/2；因此： 2S +1 = 2；双重线； 碱土金属：两个外层电子， 自旋方向相同时， S =1/2 + 1/2 =1， M = 3；三重线； 自旋方向相反时， S =1/2 － 1/2 =0， M = 1；单重线；
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一条谱线是原子的外层电子在两个能级之间的跃迁产生的， 可用两个光谱项符号表示这种跃迁或跃迁谱线：
第3章 原子光谱法基础
原子发射光谱法--依据每种化学元素的 原子或离子在热激发或电激发下，发射 特征的电磁辐射，进行元素定性、定量 分析的方法。 它是光学分析中产生与发展最早的一种 分析方法
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❖ 原子发射光谱法包括三个主要的过程: 1.由光源提供能量使试样蒸发，形成气态原子，并进一步
使气态原子激发而产生光辐射；
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四、谱线的自吸与自蚀
❖ 自吸：中心发射的辐射被 边缘的同种基态原子吸收， 使辐射强度降低的现象。
❖ 元素浓度低时，不出现自 吸。随浓度增加，自吸越 严重，当达到一定值时， 谱线中心完全吸收，如同 出现两条线，这种现象称 为自蚀。
❖ 基态原子对共振线的吸收 最严重。
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第三节 原子发射光谱仪
❖ 光源、分光仪和检测器
的谱线，III表示二次电离离子发射的谱线。
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二、能级与能级图
➢ 能级：电子在稳定状态所具有的能量称为能级。 ➢ 能级图：把原子系统内所有可能存在的能量为
零，高于基态的所有能量状态为激发态。
➢ 原子的能级通常用光谱项符号表示：n2S+1Lj n：主量子数；M(2S+1)：谱线多重性符号； L：总角量子数； j：内量子数
例 钠原子的双重线 Na 588.996nm ; 32S1/ 2 — 32P3/ 2； Na 589.593nm ; 32S1/ 2 — 32P1/ 2；
仪器分析原子发射光谱法
等离子体与一般气体不同，能够导电。当电流通过时， 可以达到很高温度（10000 K）。具有类似火焰的外形， 实质是一个放电过程，而不是一个燃烧过程。具有和火 焰一样或比火焰更好的在空间和时间上的稳定性，而温 度要比火焰高得多，会增加更多的激发态原子数。等离 子体光源包括电感耦合等离子体（ICP）、直流等离子 体（DCP）和微波等离子体（MIP）。
ICP的焰炬一般具有环状结构，环状结构是ICP具有 优良分析性能的根本保证。
ICP光源分析特点
⑴
检出限低：由于ICP温度高，样品在中央通道受热而激发， 谱线强度大。检出限10-7 ~10-9g。（ICP-MS可达10-9 ~10-12g） 准确度好：温度高，基体效应小，可得到低干扰水平和高准 确度的分析结果。
7.3 分析方法
一、定性分析
不同元素的原子由于结构不同而发射各自不同的特征光谱， 根据元素的特征谱线可以确定该元素是否存在于样品中。
⒈ 灵敏线：信号强的谱线。 ⒉ 共振线：电子由高能态跃迁至基态所发射谱线。 ⒊ 第一（主）共振线：电子从最低高能态至基态所发射的 谱线。 ⒋ 最后线：被测元素含量逐渐降低时最后出现的谱线，即 最灵敏线。
⑸
各种激发光源的比较：
直流电弧 差 高 4000~7000 固体 定性 交流电弧 较好 中 4000~7000 固体 定量 火花 好 低 10000 固体 定量 ICP 良好 很高 6000~10000 溶液 定量
稳定性 蒸发温度 激发温度
分析应用
二、光谱仪
⒈ 光谱仪的基本结构
平行光管、色散元件、暗箱
2. 内标法：
按分析线与内标线强度比进行光谱定量分析的方法。 分析线对：分析线与内标线的强度比。
设分析线和内标线的强度分别为I1和I2，则 I1 = a1 C1b1， I2 = a2 C2b2， I1/ I2= a1 C1b1 /a2 C2b2
ICP的焰炬一般具有环状结构，环状结构是ICP具有 优良分析性能的根本保证。
ICP光源分析特点
⑴
检出限低：由于ICP温度高，样品在中央通道受热而激发， 谱线强度大。检出限10-7 ~10-9g。（ICP-MS可达10-9 ~10-12g） 准确度好：温度高，基体效应小，可得到低干扰水平和高准 确度的分析结果。
7.3 分析方法
一、定性分析
不同元素的原子由于结构不同而发射各自不同的特征光谱， 根据元素的特征谱线可以确定该元素是否存在于样品中。
⒈ 灵敏线：信号强的谱线。 ⒉ 共振线：电子由高能态跃迁至基态所发射谱线。 ⒊ 第一（主）共振线：电子从最低高能态至基态所发射的 谱线。 ⒋ 最后线：被测元素含量逐渐降低时最后出现的谱线，即 最灵敏线。
⑸
各种激发光源的比较：
直流电弧 差 高 4000~7000 固体 定性 交流电弧 较好 中 4000~7000 固体 定量 火花 好 低 10000 固体 定量 ICP 良好 很高 6000~10000 溶液 定量
稳定性 蒸发温度 激发温度
分析应用
二、光谱仪
⒈ 光谱仪的基本结构
平行光管、色散元件、暗箱
2. 内标法：
按分析线与内标线强度比进行光谱定量分析的方法。 分析线对：分析线与内标线的强度比。
设分析线和内标线的强度分别为I1和I2，则 I1 = a1 C1b1， I2 = a2 C2b2， I1/ I2= a1 C1b1 /a2 C2b2
仪器分析第4章 原子发射光谱分析法
第四章原子发射光谱分析法光谱的产生主要由分析试样的蒸发过程(把样品首先挥发为气态原子或离子)及气体原子和离子的激发过程两部分组成。
发射光谱的分类：(一)线光谱：由物质的气态原子（或者离子）被激发而产生的具有一定波长的不连续的线条，又称为原子（或离子）光谱。
(二)带光谱：气态分子被激发而产生的，由一些波长非常相近的光带和暗区相间而组成，也叫分子光谱。
(三)连续光谱：固态或者液态物质激发后产生的连续的无法分辨出明显谱线的光谱。
比如炽热的碳电极发射的光谱极为连续光谱。
原子发射光谱的研究对象是被分析物质发出的线光谱，利用特征谱线的波长和强度来进行定量和定性分析。
1原理、特点和应用范围1.1原理把样品首先挥发为气态原子或离子，这些原子或离子受到高温激发或电激发会产生外层电子的跃迁，外层电子跃迁到高能态（激发态）。
处于激发态不稳定（寿命小于10-8s），迅速回到基态时，就要释放出多余的能量，若此能量以光的形式出显，既得到发射光谱。
ΔE=E2-E1=hc/λ=hυ=hσch为普朗克常数（6.626×10-34J·s），c为光速(2.997925×108m·s-1)1.2光谱分析法的特点和应用范围①分析速度快，能同时测定多种元素。
②选择性好。
③灵敏度高。
④准确度较好。
⑤另外测定试样消耗少，一般只需几毫克～几十毫克，且可在基本不损坏试样的情况下进行分析。
1.3光谱分析法的局限性➢光谱分析是一种相对的分析方法，一般需要用一套已知准确含量的标准样品对照测定，而标准样品的标定却需要用化学分析方法作基础➢理论上，所有元素都有它特征的发射光谱，但对于惰性气体和一些非金属元素，如硫、硒、碲、卤素等，因很难得到他们的测量条件，这些元素的测定灵敏度很低，或根本无法测定➢对于高含量的元素，光谱分析的准确度较差（5％～10％）➢发射光谱法只能用于元素分析，而不能确定这些元素在样品中的化合物状态2光谱分析的仪器设备2.1光源➢作用:提供足够的能量使得试样蒸发、解离、原子化、激发产生光谱会使价电子脱离原子核的束缚，使得原子成为离子，这个过程为电离。
清华大学化学系2 仪器分析-发射光谱
1、火焰光源
2、电弧光源 分为直流光源和交流光源两种
（1）直流光源 L 阳极
220V E DC < 30A
V R A
G
阴极
分析特性 •电极温度高，弧焰中心温度为 5000-7000， 有利于试 样的蒸发 •除石墨电极产生的氰带光谱外，背景比较浅 •电弧在电极表面无常游动，且有分馏效应，重现性比 较差 •谱线容易发生自吸收现象
4、基体效应 基体效应指试样组成对谱线强度的影响。这种影 响主要发生在试样的蒸发和激发过程中。 （1）光源蒸发温度与试样成分有关 基体含大量低沸点物质——电极由低沸点物质控制， 蒸发温度低 基体含大量高沸点物质——电极由高沸点物质控制， 蒸发温度高 基体含不同沸点物质—— 出现不同的蒸发顺序，影 响谱线强度 （2）光源激发温度与试样主体成分的电离电位有关 电离电位越高，光源激发温度越高，影响谱线 强度。
S为总自旋量子数，多个价电子的总自旋量 子数是单个价电子自旋量子数的矢量和，取值为：
1 3 0, , 1, , 2,......... 2 2
J为内量子数，是原子的各价电子总轨道角动量L与 总自旋角动量S相耦合得出的，取值为：
J ( L S ), ( L S 1), ( L S 2),...... L S
冷却气（10-19 l/min） 辅助气（0-1 l/min） 气溶胶 载气（0.5-3.5 l/min）
ICP的工作原理：
当有高频电流通过线圈时，产生轴向磁场， 这时若用高频点火装置产生火花，形成的载流子（ 离子与电子）在电磁场作用下，与原子碰撞并使之 电离，形成更多的载流子，当载流子多到足以使气 体有足够的导电率时，在垂直于磁场方向的截面上 就会感生出流经闭合圆形路径的涡流，强大的电流 产生高热又将气体加热，瞬间使气体形成最高温度 可达10000K的稳定的等离子炬。感应线圈将能量耦 合给等离子体，并维持等离子炬。当载气载带试样 气溶胶通过等离子体时，被后者加热至6000-7000K ，并被原子化和激发产生发射光谱。
仪器分析-第六章 原子发射光谱-zcq-3
数n ，常数，不随波长改变，均排光谱（优于棱镜之处）。 ；线色散率还与仪器的焦距有关。
00:42:12
• (a)物镜焦距f越大,线 色散率也越大.f=1m 的光栅光谱仪,称为 一米光栅光谱仪.
• (b) 光谱级次越高,线 色散率越大,实际工 作中,习惯采用倒线 色散率表示.
• © 光栅色散率不随波 长而改变,光栅光谱 为均匀色散光谱
00:42:12
（一）棱镜摄谱仪 • 组成
1、照明系统 2、准光系统３、色散系统 ４、记录系统
00:42:12
棱镜
棱镜对不同波长的光具有不同的折射率，波长长的光， 折射率小；波长短的光，折射率大。
平行光经过棱镜后按波长顺序排列成为单色光；经聚焦 后在焦面上的不同位置上成像，获得按波长展开的光谱；
00:42:12
光栅的分辨率R
光栅的分辨率R 等于光谱级次（n）与光栅刻痕条数（N）
的乘积：
R nN
光栅越宽、单位刻痕数越多、R 越大。
宽度50mm，N=1200条/mm， 一级光谱的分辨率： R=1×50×1200=6×104
00:42:12
例题：某光栅光谱仪，光栅刻数为600条/mm，光栅面积 5×5 cm2,试问：
等离子体中包含分子、原子、离子、电子等各种粒子， 它具有电中性和导电性。
等离子体光源：将高频电能通过电感，耦合到等离子体，使 等离子体放电的一种装置。
00:42:12
1、 ICP-AES的结构
structure of ICP-AES
1. 高频发生器和感应圈 由高频发生器产生高频
振荡电流：通过感应线圈耦 合到等离子体炬管上，产生 交变磁场。
当载气+试样,通过中间通道时,被 加热、解离、激发,产生发射光谱。
00:42:12
• (a)物镜焦距f越大,线 色散率也越大.f=1m 的光栅光谱仪,称为 一米光栅光谱仪.
• (b) 光谱级次越高,线 色散率越大,实际工 作中,习惯采用倒线 色散率表示.
• © 光栅色散率不随波 长而改变,光栅光谱 为均匀色散光谱
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（一）棱镜摄谱仪 • 组成
1、照明系统 2、准光系统３、色散系统 ４、记录系统
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棱镜
棱镜对不同波长的光具有不同的折射率，波长长的光， 折射率小；波长短的光，折射率大。
平行光经过棱镜后按波长顺序排列成为单色光；经聚焦 后在焦面上的不同位置上成像，获得按波长展开的光谱；
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光栅的分辨率R
光栅的分辨率R 等于光谱级次（n）与光栅刻痕条数（N）
的乘积：
R nN
光栅越宽、单位刻痕数越多、R 越大。
宽度50mm，N=1200条/mm， 一级光谱的分辨率： R=1×50×1200=6×104
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例题：某光栅光谱仪，光栅刻数为600条/mm，光栅面积 5×5 cm2,试问：
等离子体中包含分子、原子、离子、电子等各种粒子， 它具有电中性和导电性。
等离子体光源：将高频电能通过电感，耦合到等离子体，使 等离子体放电的一种装置。
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1、 ICP-AES的结构
structure of ICP-AES
1. 高频发生器和感应圈 由高频发生器产生高频
振荡电流：通过感应线圈耦 合到等离子体炬管上，产生 交变磁场。
当载气+试样,通过中间通道时,被 加热、解离、激发,产生发射光谱。
仪器分析笔记 《原子发射光谱分析》
第三章原子发射光谱分析§3.1 光化学分析法概述3.1.1 光化学分析法概述1、光学分析法的分类光学分析法分为光谱法和非光谱法两类。
✓光谱法：基于物质与辐射能作用时，测量由物质内部发生量子化的能级之间的跃迁而产生的发射、吸收或散射辐射的波长和强度进行分析的方法。
✓非光谱法：不涉及物质内部能级的跃迁，是基于物质与辐射相互作用时，电磁辐射只改变了传播方向、速度或某些物理性质，如折射、散射、干涉、衍射、偏振等变化的分析方法（即测量辐射的这些性质）。
属于这类分析方法的有折射法、偏振法、光散射法、干涉法、衍射法、旋光法和圆二向色性法等。
2、电磁波谱电磁辐射按照波长（或频率、波数、能量）大小的顺序排列就得到电磁波谱。
表3-1-1 各光谱区的光谱分析方法3、各种光分析法简介A、发射光谱法∙γ射线光谱法∙x射线荧光分析法∙ 原子发射光谱分析 ∙ 原子荧光分析法 ∙ 分子荧光分析法 ∙ 分子磷光分析法 ∙ 化学发光分析 B 、吸收光谱法 ∙ 莫斯堡谱法∙ 紫外可见分光光度法 ∙ 原子吸收光谱法 ∙ 红外光谱法∙ 顺磁共振波谱法 ∙ 核磁共振波谱法 C 、散射∙ Roman 散射4、原子发射光谱分析法的特点①可多元素同时检测：各元素同时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(光电直读仪)； ③选择性高：各元素具有不同的特征光谱；④检出限较低：10～0.1μg ⋅g -1(一般光源)；ng ⋅g -1(ICP ） ⑤准确度较高：5%～10% (一般光源）； <1% (ICP)；⑥ICP-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； ⑦非金属元素不能检测或灵敏度低。
3.1.2 原子光谱与原子光谱分析法直接相关的原子光谱理论，主要指原子光谱的产生和谱线强度理论，这就是光谱定性、定量分析的理论依据。
1、原子光谱的产生量子力学认为，原子光谱的产生，是原子发生能级跃迁的结果，而跃迁几率的大小则影响谱线的强度，并决定了跃迁规则。
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
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（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 + ···
仪器分析 第7章 原子发射光谱分析
摄谱法原理 ⑴ 摄谱步骤
安装感光板在摄谱仪的焦面上
激发试样，产生光谱而感光
显影，定影，制成谱板 特征波长—定性分析 特征波长下的谱线强度—定量分析
⑵ 感光板 玻璃板为支持体，涂抹感光乳剂(AgBr+明胶+增感剂) 感光：
2AgX+2hυ→ Ag(形成潜影中心)+X2
OH
O
显影： 对苯二酚
乳剂特性曲线：
感光板的反衬度
以黑度S与曝光量的对数lgH作图 在正常曝光部分：
γ
S lg H lg H i lg H i
α
乳 剂 特 性 曲 线
S lg( It ) i
Hi为感光板的惰延量
谱线黑度与辐射强度的关系：
S lg( It ) i
定量分析中，更主要是采用 内标法，测量分析线对的相 对强度
磁辐射，通过测定其波长或强度进行分析的方法
不涉及能级跃迁，物质与辐射作用，使其传播方 向等物理性质发生变化，利用这些改变进行分析 的方法
光分析法
非光谱分析法
光谱分析法
圆 折 二 射 色 法 性 法
X 射 干 线 涉 衍 法 射 法
原子光谱分析法 旋 光 法
X 射 线 荧 光 光 谱
分子光谱分析法
分 子 荧 光 光 谱 法 分 子 磷 光 光 谱 法 核 磁 共 振 波 谱 法
e. 波长尽可能靠近
（3） 摄谱法中的内标法基本关系式
• 摄谱法中谱线黑度S与辐射强度、浓度、曝光时间 、感光板的乳剂性质及显影条件有关，固定其他 条件不变，则感光板上谱线的黑度仅与照射在感 光板上的辐射强度有关
i0 S lg i
i0 未曝光部分的透光强度 i 曝光部分的透光强度
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当原子发射谱线的强度与发射粒子的浓度相关时， 则便可能利用该谱线的强度进行定量分析。当原子 外层电子在高能级Em和低能级Ek之间跃迁时，其发 射谱线的强度正比于：
1、两能级之间的能量差；
2、在高能级Em上的粒子总数nm； 3、单位时间内在两能级间可能的跃迁次数，其数值 以跃迁几率Amk表示。
第二节 光谱分析仪器
磁量子数ml表示电子云在空间的不同取向。ml值取为- l ≤ml ≤+l ，可以取ml =0，±1，±2，……±l。同一个l 值，磁量 子数 ml 有（2l+1）个不同的数值。
自旋量子数ms表示电子的自旋。ms的取值为ms=±1/2，分别 表示电子的自旋运动有顺时针方向和反时针方向。
钠原子价电子的运动状态
(2) L的差值为1，即△L＝±1，跃迁只允许在S与P、P与S 或D与P之间，等等。
(3) △S＝0，单重态只能跃迁到单重态，三重态只能跃迁到 三重态。
(4) J值相等或差值为1，即△J＝0，±1。但当J＝0，△J=0 的跃迁是禁阻的。
以上条件称为原子光谱选律或选择定则。
每一光谱支项还包括（2J＋1）个可能的状态，在 无外加磁场时它们的能级是相同的。当在外加磁 场作用下可分裂为（2J＋1）个能级，一条谱线分 裂为（2J＋1）条谱线，这种效应称为Zeeman效 应。当在外加强电场作用下，也可产生谱线分裂 效应，这种效应称为Stark效应。
△E = E2-E1 = hυ= hc/λ Na (1s)2 (2s)2 (2p)6 (3s)1, 3p1、3d1、4s1、4p1、4d1、4f1、 ……
每一条发射谱线的波长取决于跃迁前后两个能级（E2， E1）的差。由于各种元素的原子具有不同的核外电子结构， 根据光谱选律，特定元素的原子可产生一系列不同波长的特 征光谱（组）。原子的能级是量子化的，原子光谱是线状光 谱。通过光谱的辨认和谱线强度的测量可进行元素的定性、 定量分析，这就是原子发射光谱法（AES）。
在n、L、S、J四个量子数中，n、L、S 确定后，原子 的能级也就基本确定了，所以根据n、L、S 三个量子数 就可以得出描述原子能级的光谱项：
n2S+1L
式中2S+1叫做谱项的多重性。在L≥S 时，2S+1就是内 量子数J可取值的数目，也就是同一光谱项中包含的J 值相同、能量相近的能量状态数。习惯上将多重性为1、 2、3的光谱项分别称作单重态、双重态和三重态。把J 值不同的光谱项称为光谱支项。用下式表示：
1、光源 将试样中的元素转变为原子（或离子） 的过程称为原子化。原子化、激发和发射是在 光源中进行的。
原子发射光谱分析使用的仪器设备主要包括 激发光源和光谱仪两个部分。
对于多外价电子的原子要比单价电子的原子复杂。 价电子可用量子数n，L，S和J来描述。
n为主量子数，与描述核外电子运动状态的主量子数n的 意义相同。
L为总轨道角量子数。各价电子角动量相互作用，按照 一定的方式耦合成原子总的量子化轨道角动量。
如：对于两个价电子的原子，L只能取下列数值：
(l1 l2 ),(l1l2 1),(l1 l2 2) , l1 l2
S可取下列数据：
S
N 2
,
N 2
1,
N 2
2, 1 2
或0
当价电子数为偶数时，S值为零或正整数，价电子数
为奇数时，S值为半整数。
J为总内量子数。它是原子中各价电子总轨道角动量与 总自旋角动量相耦合得到的原子总角动量的量子数。J 可取以下数值。
J＝L＋S，L＋S－1，L＋S－2，…… |L－S|
原子光谱是原子外层电子在不同能级间跃迁的结果。在量 子力学中，电子的运动状态可用四个量子数, 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表示核外电子离核的远近，n值越大，电子的能 量越高，电子离核越远。n值取为1，2，3，…任意正整数。
角量子数l 表示电子在空间不同角度出现的几率，即电子云 的形状，也代表电子绕核运动的角动量。 l 取小于n的整数， 0，1，2，…，n-1。相对应的符号是什么？
n2S+1LJ
在磁场作用下，同一光谱项会分裂成2J+1个不同的支 能级。外磁场消失，分裂支能消失，此种现象称为能 级简并。2J+1为能级的简并度。
原子内电子的跃迁不可能在所有的两个能级之间发生，有些 跃迁是禁阻的，有些跃迁是允许的。只有符合下列规则的两 光谱项之间才能发生跃迁。
(1)△n＝0或任意正整数。
即可取l1+l2到|l1-l2|，依次递减1的所有数值。
例如，对价电子组态为np1nd1的原子，l1=1，l2=2，于是 L可取3、2、1三个数值。L的数值0、1、2、3…分别用 大写旋角动量耦合后
所得自旋角动量的量子数。若原子有N个价电子，其
原子光谱法
原子吸收光谱法（AAS） 原子荧光光谱法（AFS） 与原子外层电子跃迁有关 原子发射光谱法（AES） X-射线光谱法——与原子内层电子跃迁有关
一般情况下，原子的核外电子处于最低的能量状态，称为 基态。当外层电子吸收能量时会跃迁到较高的电子能态而转变 为激发态（这个过程称为激发）。处于激发态的电子很不稳定， 会迅速返回基态或较低的能态，并释放出多余的能量，这种能 量往往以一定波长的电磁波的形式辐射出去，产生线光谱。
原子发射光谱法
Atomic Emission Spectrometry, AES
第一节 基本原理 AES的原理 第二节 光谱分析仪器
1、 光源 2、 光谱仪 第三节 原子发射光谱分析方法 一、 光谱定性分析 二、 光谱定量分析 第四节 应用
3、 观测设备
第一节 基本原理
一、 AES的原理
利用原子（离子）所发射的辐射或辐射与原子（离子） 的相互作用而进行分析的一类方法称为原子光谱法。
激发电位/eV，共振线，离子线 原子发射谱线(Ⅰ)，一次电离的离子发射的谱线(Ⅱ)，二次 电离的离子发射的谱线(Ⅲ)，…/ Å或nm。
当辐射跃迁的低能级是原子的基态能级时， 该跃迁称为共振跃迁，所发射的谱线称为共 振线。从最低激发态跃迁到基态所发射的谱 线称为第一共振线或主共振线。
二、 谱线的强度
1、两能级之间的能量差；
2、在高能级Em上的粒子总数nm； 3、单位时间内在两能级间可能的跃迁次数，其数值 以跃迁几率Amk表示。
第二节 光谱分析仪器
磁量子数ml表示电子云在空间的不同取向。ml值取为- l ≤ml ≤+l ，可以取ml =0，±1，±2，……±l。同一个l 值，磁量 子数 ml 有（2l+1）个不同的数值。
自旋量子数ms表示电子的自旋。ms的取值为ms=±1/2，分别 表示电子的自旋运动有顺时针方向和反时针方向。
钠原子价电子的运动状态
(2) L的差值为1，即△L＝±1，跃迁只允许在S与P、P与S 或D与P之间，等等。
(3) △S＝0，单重态只能跃迁到单重态，三重态只能跃迁到 三重态。
(4) J值相等或差值为1，即△J＝0，±1。但当J＝0，△J=0 的跃迁是禁阻的。
以上条件称为原子光谱选律或选择定则。
每一光谱支项还包括（2J＋1）个可能的状态，在 无外加磁场时它们的能级是相同的。当在外加磁 场作用下可分裂为（2J＋1）个能级，一条谱线分 裂为（2J＋1）条谱线，这种效应称为Zeeman效 应。当在外加强电场作用下，也可产生谱线分裂 效应，这种效应称为Stark效应。
△E = E2-E1 = hυ= hc/λ Na (1s)2 (2s)2 (2p)6 (3s)1, 3p1、3d1、4s1、4p1、4d1、4f1、 ……
每一条发射谱线的波长取决于跃迁前后两个能级（E2， E1）的差。由于各种元素的原子具有不同的核外电子结构， 根据光谱选律，特定元素的原子可产生一系列不同波长的特 征光谱（组）。原子的能级是量子化的，原子光谱是线状光 谱。通过光谱的辨认和谱线强度的测量可进行元素的定性、 定量分析，这就是原子发射光谱法（AES）。
在n、L、S、J四个量子数中，n、L、S 确定后，原子 的能级也就基本确定了，所以根据n、L、S 三个量子数 就可以得出描述原子能级的光谱项：
n2S+1L
式中2S+1叫做谱项的多重性。在L≥S 时，2S+1就是内 量子数J可取值的数目，也就是同一光谱项中包含的J 值相同、能量相近的能量状态数。习惯上将多重性为1、 2、3的光谱项分别称作单重态、双重态和三重态。把J 值不同的光谱项称为光谱支项。用下式表示：
1、光源 将试样中的元素转变为原子（或离子） 的过程称为原子化。原子化、激发和发射是在 光源中进行的。
原子发射光谱分析使用的仪器设备主要包括 激发光源和光谱仪两个部分。
对于多外价电子的原子要比单价电子的原子复杂。 价电子可用量子数n，L，S和J来描述。
n为主量子数，与描述核外电子运动状态的主量子数n的 意义相同。
L为总轨道角量子数。各价电子角动量相互作用，按照 一定的方式耦合成原子总的量子化轨道角动量。
如：对于两个价电子的原子，L只能取下列数值：
(l1 l2 ),(l1l2 1),(l1 l2 2) , l1 l2
S可取下列数据：
S
N 2
,
N 2
1,
N 2
2, 1 2
或0
当价电子数为偶数时，S值为零或正整数，价电子数
为奇数时，S值为半整数。
J为总内量子数。它是原子中各价电子总轨道角动量与 总自旋角动量相耦合得到的原子总角动量的量子数。J 可取以下数值。
J＝L＋S，L＋S－1，L＋S－2，…… |L－S|
原子光谱是原子外层电子在不同能级间跃迁的结果。在量 子力学中，电子的运动状态可用四个量子数, 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表示核外电子离核的远近，n值越大，电子的能 量越高，电子离核越远。n值取为1，2，3，…任意正整数。
角量子数l 表示电子在空间不同角度出现的几率，即电子云 的形状，也代表电子绕核运动的角动量。 l 取小于n的整数， 0，1，2，…，n-1。相对应的符号是什么？
n2S+1LJ
在磁场作用下，同一光谱项会分裂成2J+1个不同的支 能级。外磁场消失，分裂支能消失，此种现象称为能 级简并。2J+1为能级的简并度。
原子内电子的跃迁不可能在所有的两个能级之间发生，有些 跃迁是禁阻的，有些跃迁是允许的。只有符合下列规则的两 光谱项之间才能发生跃迁。
(1)△n＝0或任意正整数。
即可取l1+l2到|l1-l2|，依次递减1的所有数值。
例如，对价电子组态为np1nd1的原子，l1=1，l2=2，于是 L可取3、2、1三个数值。L的数值0、1、2、3…分别用 大写旋角动量耦合后
所得自旋角动量的量子数。若原子有N个价电子，其
原子光谱法
原子吸收光谱法（AAS） 原子荧光光谱法（AFS） 与原子外层电子跃迁有关 原子发射光谱法（AES） X-射线光谱法——与原子内层电子跃迁有关
一般情况下，原子的核外电子处于最低的能量状态，称为 基态。当外层电子吸收能量时会跃迁到较高的电子能态而转变 为激发态（这个过程称为激发）。处于激发态的电子很不稳定， 会迅速返回基态或较低的能态，并释放出多余的能量，这种能 量往往以一定波长的电磁波的形式辐射出去，产生线光谱。
原子发射光谱法
Atomic Emission Spectrometry, AES
第一节 基本原理 AES的原理 第二节 光谱分析仪器
1、 光源 2、 光谱仪 第三节 原子发射光谱分析方法 一、 光谱定性分析 二、 光谱定量分析 第四节 应用
3、 观测设备
第一节 基本原理
一、 AES的原理
利用原子（离子）所发射的辐射或辐射与原子（离子） 的相互作用而进行分析的一类方法称为原子光谱法。
激发电位/eV，共振线，离子线 原子发射谱线(Ⅰ)，一次电离的离子发射的谱线(Ⅱ)，二次 电离的离子发射的谱线(Ⅲ)，…/ Å或nm。
当辐射跃迁的低能级是原子的基态能级时， 该跃迁称为共振跃迁，所发射的谱线称为共 振线。从最低激发态跃迁到基态所发射的谱 线称为第一共振线或主共振线。
二、 谱线的强度