第六章 原子发射光谱法
材料研究方法 6 光谱分析
－吸收光谱的特征
(1）比较吸收光谱法 根据化合物吸收光谱的形状、吸收峰的数目、强度、位臵进行定性分 析 （2）计算max的经验规律
2）、定量分析
应用范围：无机化合物，测定主要在可见光区，大约可测定50多种元素 有机化合物，主要在紫外区 单组分物质的定量分析
测定条件： 选择合适的分析波长（λmax）
3）、 → * 跃迁
→ * 能量差较小 所需能量较低 吸收峰紫外区 ( 200nm左右)
不饱和基团（—C＝C—，—C ＝ O ）或体系共轭，E更小，λ更 大
4）、n → * 跃迁
含有杂原子的不饱和基团，如 -C=O，-CN 等的化合物， 在杂原子上有未成键的 n 电子，能级较高。激发 n 电子跃迁 到* ，即n → * 跃迁所需能量较小，λ 200~700nm（近紫 外区）
→ *
>
n→*
→*
> n→ *
200nm以下
150～250nm
200nm
200～700nm
2.紫外光谱中常用的光谱术语
1）、发色团和助色团
（1）生色团（发色团）：具有 轨道的不饱和官能团称为发色团 有机化合物：具有不饱和键和未成对电子的基团 具n 电子和π电子的基团 产生n→ π*跃迁和π→ π*跃迁 跃迁E较低
A 试样状态
B 溶剂极性
C. 诱导效应
羰基的伸缩振动频率
1715cm-1
<
1780cm-1
<
1827cm-1
<
1876cm-1
<
1942cm-1
吸电子基团通过诱导效应，将使基团振动向高频转移。
D. 共轭效应
碳碳双键的伸缩振动频率
原子发射光谱法
b
弧焰示意图
第二节 仪器装置
原子发射光谱仪
光源
分光仪
检测器
壹
光源具有使试样蒸发、解离、原子化、激发、跃迁产生光辐射的作用。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。
肆
类型：直流电弧、交流电弧、电火花、电感耦合高频等离子体（ICP）
叁
要求：灵敏度高、稳定性好、结构简单、操作安全
较好
试样中低含量组分的定量分析
火花
低
瞬间10000
好
金属与合金、难激发元素的定量分析
ICP
很高
6000~8000
很好
溶液定量分析
2.2 分光仪
1
分光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。 按色散元件及分光原理分为：棱镜光谱仪（折射原理）、光栅光谱仪（衍射原理）
1.2 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
激发电位：从低能级到高能级需 要的能量（eV） 共振线：具有最低激发电位的谱线 电离电位：使原子电离所需要的最低能量 离子线：离子外层电子跃迁时发射的谱线 离子线激发电位的大小与电离电位的高低无关 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； 原子线(I) 离子线(II、III) 相似谱线 Na I、Mg II、Al III
原子发射光谱法
中管：辅助气（提高火焰、防止积碳 Ar
、保护进样管）；
气
内管：（又称喷管或进样管）载气。 34
石英管外绕高频感应线圈, 用高频火花引燃， Ar气被电离，相互碰撞，更多的工作气体电离， 形成等离子体，当这些带电 离子达到足够的导电率时， 会产生强大的感应电流，瞬 间将气体加热到10000K高温。 试液被雾化后由载气带入等 离子体内，试液被蒸发、解 离、电离和激发，产生原子 发射光谱。
➢ 2.线性范围宽。由于电流的趋肤效应使相应温度外高 内低，避免了因外部冷原子蒸汽造成的自吸。
➢ 3.电子密度高，碱金属电离的干扰小。 ➢ 4.无极放电，无电极污染。 ➢ 气为工作气体，背景干扰小。 ➢ 6.稳定性很好，精密度高。相对标准偏差在1%左右。
使用范围宽。 • 光源影响检出限、精密度和准确度。 • 光源的类型： （1）直流电弧光源 （2）低压交流电弧光源 （3）高压火花光源 （4）电感耦合等离子体光源
(ICP——Inductively Coupled Plasma)
28
1. 直流电弧光源
• 两个碳电极为阴阳两极，试样装在阳极的孔穴 中，直流电弧引燃，常采用高频引燃装置，或
共振线 主共振线
10
二、谱线的强度
（一）谱线强度表达式
谱线强度是原子发射光谱定量分析的依据， 了解谱线强度与各影响因素之间的关系。
设i，j两能级间跃迁所产生的谱线强度Iij表示
Iij=NiAij Eij =NiAijhij
式中： Ni—处于较高激发态原子的密度(m-3)
Aij—i，j两能级间的跃迁概率
• 从式中看出跃迁概率与谱线强度成正比。
17
4. 统计权重
Iij
gi g0
Ei
原子发射光谱法测定方法
原子发射光谱法测定方法原子发射光谱法是一种用于元素分析的传统方法，也是目前最常用的表征原子能级结构的方法。
本文将详细介绍原子发射光谱法的原理、测定方法以及应用。
一、原理原子发射光谱法基于原子能级结构的理论，利用激发源将样品原子激发为激发态，然后通过介质，将这些激发态原子的电子跃迁回到较低的能级，从而实现发射光谱。
每种元素的原子发射光谱是独特的，可以根据这些发射光谱来确定样品中各种元素的含量。
二、测定方法1. 原子发射光谱法的装置原子发射光谱法的装置一般包括以下部分：样品供给装置、激发源、光谱仪、信号放大器和信息处理装置。
2. 样品处理样品处理的重要性不言而喻，因为精确的分析结果必须从准确的样品中获得。
可以通过显微观察或分析其外观和颜色来确定样品中的化学成分和杂质。
灰吸收法和氮化方法常用于消除样品的有机和无机杂质。
3. 激发源激发源是原子发射光谱法中最关键的部分，它负责激发样品原子的电子从基态跃迁到激发态，强制性激发分为热力学激发和非热力学激发。
热力学激发是通过样品表面的火焰或电弧等电离条件来完成的，使原子达到雇员，它们可以受激光量输入并产生较高的激发能量。
非热力学激发则是通过化学气氛或单独的电离源激发，也必须使用高能量输入的激发源。
4. 光谱仪当样品中的原子被激发时，它们将发出放射性，从而产生辐射谱线。
重要的是收集这些发光谱线并将其分解成其组成部分。
这可以通过光谱仪完成，光谱仪利用棱镜或光栅将光谱分离成单色光信号并记录光谱。
光谱准确度与光谱仪精度有关，应选择质量好，精度高的光谱仪。
5. 信号放大器和信息处理信号放大器和信息处理是相互关联的，在信号处理程序中可以调整放大器的控制，以及记录和处理光谱图的算法和软件。
在信号放大器和信息处理的整个过程中，确定计算要素浓度的算法和过程是至关重要的。
三、应用原子发射光谱法在我们的日常工作中有着广泛应用的地方，如石化、机械、金属、环保、农业、医药、食品等各个领域。
原子发射光谱法
概论 基本原理 原子发射光谱仪器 干扰及消除方法 光谱分析方法
教学要求
• 理解原子发射光谱产生的基本原理； • 掌握原子发射光谱强度的影响因素； • 了解原子发射光谱分析激发光源的作用机理 ，掌握ICP形成过程及其特性。 • 掌握原子发射光谱的定性、定量分析方法。
（1）n—主量子数 • 与描述核外电子运动状态的主量子数意义相同 ，决定能量状态的主要参数 n =1, 2 ,3 ,…
（2）L—总角量子数 L=∑li ，l=0,1,2,… L=|l1+l2|，|l1+l2-1|，… |l1-l2| • 由两个角量子数l1和l2之和变到它们之差,间隔为 1的所有数值 • L的取值可为0,1,2,3,…,通常用大写字母S ，P， D， F …表示
S=1 M=3 三重线 L=1 光谱项 为43P
S=0 M=1 单重线 L=1 光谱项 为41P
• L≥S时，2S+1就是内量子数，同一光谱 项中包含的J值不同。把J值不同的光谱项 称为光谱支项; 用 n2S+1LJ • 在磁场作用下,同一光谱支项会分裂成 2J+1个不同的支能级;外磁场消失,分裂能 级亦消失. 此现象称为Zeeman效应。 2J+1为能级的简并度或统计权重g。
三、原子发射光谱法的过程 • 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； • 将光源发出的复合光经单色器分解成按波长顺 序排列的谱线，形成光谱； • 用检测器检测光谱中谱线的波长和强度。
二、原子发射光谱法的特点
• 广谱性 不论气体、固体和液体都可以直接激发。可对 各种不同类型试样（气体、固体和液体）中70多种元 素（金属元素及P、S、N、F、Cl、Br等非金属元素） 进行分析。 • 多元素检测能力 试样一经激发后，由于试样中不同 元素都同时发射特征光谱，可作定性和定量分析。 • 分析速度快 若用光电直读光谱仪，可在几分钟内同时 对几十种元素进行定量分析。分析试样不经化学处理 ，固体、液体样品都可直接测定。 • 选择性好 每种元素因原子结构不同而发射各自不同特 征光谱，可用于对化学性质极为相似的元素的分析， 例如铌和钽、锆和铪等。
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
原子发射光谱法练习题
第六章原子发射光谱法一、选择题1、下列各种说法中错误的是（）A、原子发射光谱分析是靠识别元素特征谱线来鉴别元素的存在B、对于复杂组分的分析我们通常以铁光谱为标准，采用元素光谱图比较法C、原子发射光谱是线状光谱D、原子发射光谱主要依据元素特征谱线的高度进行定量分析2、原子发射光谱中，常用的光源有（）A、空心阴极灯B、电弧、电火花、电感耦合等离子炬等C、棱镜和光栅D、钨灯、氢灯和氘灯3、谱线强度与下列哪些因素有关：①激发电位与电离电位；②跃迁几率与统计权重；③激发温度；④试样中元素浓度；⑤电离度；⑥自发发射谱线的频率（）A、①，②，③，④B、①，②，③，④，⑤C、①，②，③，④，⑥D、①，②，③，④，⑤，⑥4、用原子发射光谱分析法分析污水中的Cr、Mn、Cu、Fe等（含量为10-6数量级），应选用下列哪种激发光源（）A、火焰B、直流电弧C、高压火花D、电感耦合等离子炬5、原子发射光谱的产生是由于：( )A、原子的次外层电子在不同能态间跃迁B、原子的外层电子在不同能态间跃迁C、原子外层电子的振动和转动D、原子核的振动6、矿石粉未的定性分析，一般选用下列那种光源为好( )A、交流电弧B、直流电弧C、高压火花D、等离子体光源二、填空题：1、原子发射光谱分析中，对激发光源性能的要求是，。
对照明系统的要求是，。
2、等离子体光源(ICP)具有 ， ， ， 等优点，它的装置主要包括 ， ， 等部分。
3、在进行光谱定性分析时，在“标准光谱图上”，标有102852Mgr I ，符号，其中Mg 表示 ，I 表示 ，10表示 ，r 表示 ，2852表示 。
4、原子发射光谱定量分析的基本关系是 。
三、解释术语1、激发电位和电离电位2、共振线、灵敏线和最后线3、谱线自吸 四、简述题：1、原子发射光谱的分析过程。
2、简述原子发射光谱定性、定量分析的依据及方法。
3、简述影响谱线强度的因素。
4、写出光谱定量分析的基本关系式，并说明光谱定量分析为什么需采用内标法6、何谓分析线对选择内标元素及分析线对的基本条件是什么第三章答案：一、选择题：1－6：D B D D B B (因直流电弧电极头温度高，有利于蒸发，且它的激发能力已能满足一般元素激发的要求，样品又是矿石粉未。
《原子发射光谱》课件
样品溶解
样品溶解是原子发射光谱分析 中的重要环节，其目的是将待 测样品中的目标元素充分溶解
在合适的溶剂中。
常用的溶剂有酸、碱、盐等 ，根据待测元素和样品的性
质选择合适的溶剂。
在溶解过程中，需要控制温度 、压力、搅拌速度等条件，以 保证目标元素能够充分溶解在
归一化法
通过比较不同元素谱线强度的比例，消除基体效 应和物理干扰的影响。
Part
06
原子发射光谱的未来发展与挑 战
新技术应用
01
02
03
激光技术
利用激光的高能量和高精 度特性，提高原子发射光 谱的检测灵敏度和分辨率 。
微纳加工技术
将原子发射光谱仪器小型 化、集成化，便于携带和 移动检测。
人工智能技术
利用人工智能算法对原子 发射光谱数据进行处理和 解析，提高分析准确性和 效率。
仪器改进与优化
高性能探测器
研发更灵敏、更快速响应的探测器，提高光谱信号的采集和解析能 力。
高效能光源
优化光源的稳定性和寿命，提高光谱信号的强度和可靠性。
自动化与智能化
实现原子发射光谱仪器的自动化和智能化操作，降低人为误差和操作 复杂度。
高温条件下可实现元素的完全蒸发和激发 ，具有较高的灵敏度和准确度。
需要使用高温电热丝，设备成本较高，且 对某些元素的分析效果不佳。
火花/电弧原子发射光谱法
原理 通过电火花或电弧产生的高温使 待测元素激发为光谱状态，通过 测量光谱线的波长和强度，进行 定性和定量分析。
缺点 分析速度较慢，设备成本较高， 且对某些元素的分析效果不佳。
应用范围
原子发射光谱法
原子发射光谱法原子发射光谱法是一种用于分析和识别化学元素的重要技术方法。
它基于原子在特定能级上吸收或放射特定波长的光线的性质，通过测量元素产生的特征谱线来确定其存在和浓度。
本文将介绍原子发射光谱法的基本原理、仪器设备以及应用领域。
一、原理原子发射光谱法的基本原理是利用激发、跃迁和发射的原子释放出特定波长的光线。
当原子受到能量激发后，其电子会从低能级跃迁到高能级，然后再从高能级返回低能级时，发出特定波长的光线。
每种元素都有其独特的电子结构和能级跃迁特征，因此产生的谱线也是独特的，可以用于元素的鉴定和测量。
二、仪器设备原子发射光谱法需要使用特定的仪器设备进行分析。
其中包括光源、样品装置、光谱仪和探测器。
光源用于产生特定波长的光线，常见的光源有气体放电灯和激光器。
样品装置则用于将待分析的样品转化为气体态或溶液态，并将其引入光源产生的火焰或等离子体中。
光谱仪用于分离光线，并测量其强度和波长。
最后，探测器通过转换光信号为电信号，进行信号放大和数据处理。
三、应用领域原子发射光谱法在各个领域都有广泛的应用，特别是在环境监测、食品安全和地质勘探等方面。
例如，在环境监测中，原子发射光谱法可以用于测量水体和大气中的重金属离子，从而评估环境质量。
在食品安全领域，该技术可用于检测食品中的微量元素，如铅、汞等有害物质，以及添加剂的含量。
此外，在地质勘探中，原子发射光谱法可以用于分析岩石和土壤中的元素组成，辅助矿产资源的勘探和开发。
四、优势和发展趋势原子发射光谱法具有许多优势，使其成为分析化学的重要手段。
首先，它具有高灵敏度和高选择性，可以检测到极低浓度的元素。
其次，该方法操作简便、快速，并且对样品的形态要求较宽，可以适用于固体、液体和气体样品的分析。
此外，原子发射光谱法还具有多元素分析能力和较好的重现性，可同时测定多种元素的含量。
随着科学技术的不断发展，原子发射光谱法也在不断改进和完善。
近年来，随着激光技术和光谱仪器的进步，原子发射光谱法的分析能力不断提高。
第6章原子发射光谱法
影、定影等过程后，制得光谱底片，其上有许多黑度不同
的光谱线。
然后用映谱仪观察谱线位置及大致强度，进行光谱定 性及半定量分析。
用测微光度计测量谱线的黑度，进行光谱定量分
析。
H = E •t=KIt 黑度S定义为透过率倒数的对 数，故
S = lg1/T = lg i0 / i
感光板上谱线黑度，一般用测 微光度计测量。
（2）ICP的分析性能 ICP焰炬外型像火焰，但不是化学燃烧火焰，气体放电。 优点： Ⅰ、温度高（5000-8000K)，惰性气氛，原子化条件好，有利于 难熔化合物的分解和难激发元素激发，可测定70多种元素。 Ⅱ、试样在光源中停留时间长，有利于试样的原子化、电离和 激发。氩气的环境使化学干扰和基体效应小，有很高的灵敏度。 Ⅲ、放电的稳定性很好，分析的精密度高，相对误差1%左右 。
分辨率（resolving power): 摄谱仪的光学系统能够正确分辨出紧邻两条 谱线的能力。可用两条可分辨开的光谱线波长 的平均值λ与其波长差△λ之比值来表示。即： R= λ/ △λ 集光本领 指摄谱仪的光学系统传递辐射的能力，大型 摄谱仪的集光本领较中型摄谱仪弱。
摄谱法是用感光板记录光谱。将光谱感光板置于摄谱 仪焦面上，接受被分析试样的光谱作用而感光，再经过显
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
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
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（一）谱线强度的表达式
设Ei、Ej两能级之间的跃迁所产生 的谱线强度Iij表示，则 Iij = NiAijEij （6-2） Iij = NiAijhij （6-3） 式中Ni为单位体积内处于高能级i的原子 数，Aij为i、j两能级间的跃迁几率，Eij 为两能级的能量差。h为普朗克常数， ij为发射谱线的频率。
激发态 电能、热能 基态
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hv
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hc hc E2 E1 E
原子发射定性分析的依据：
原子发射光谱是由原子外层电子在 不同能级间的跃迁而产生的。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。
谱线的表示方法 Mg Ⅰ 285.213 nm Mg Ⅱ 279.553 nm Mg Ⅲ 182.897 nm 原子线 一级离子线 二级离子线
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原子谱线并不是单一波长的谱线，而 是具有一定的波长范围。谱线的强度随波 长的分布称为谱线轮廓（图4-1）。
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发射光谱中往往既有原子谱线， 也有离子谱线，这两种谱线都可以 用于光谱分析。光谱谱线表中，以 元素符号后面的罗马数字区别原子 谱线和离子谱线。Ⅰ表示原子线， Ⅱ表示一级离子线，Ⅲ表示二级离 子线。
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在电光源中，两个电极之间是空气（或 其它气体）。放电是在有气体的电极之间发 生。由于在常压下，空气几乎没有电子或离 子，不能导电，所以要借助于外界的力量， 才能使气体产生离子变成导体。使电离的方 法有：紫外线照射、电子轰击、电子或离子 对中性原子碰撞以及金属灼热时发射电子等。
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gi N i (1 ) N exp( Ei / T ) （6-6） Z
g i N i N exp( E i / T ) （6-7） Z g i 分别为离子i能级状态下的密 式中 N i
+ —
分子 原子
+ —
+ —
+ —
离子
+ — +
+ —
电子
—
近代物理学 中，把电离 度大于0.1%。 其正负电荷 相等的电离 气体称为等 离子体。
在光谱分析中，被测定物质在激发光源 中被蒸发、原子化、电离，基态原子或离子 被高速运动的各种粒子碰撞激发，这样物质 处于等离子状态。
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（6-4）
式中Ni为单位体积内处于激发态的 原子数， N0为单位体积内处于基态的原 子数， gi，g0为激发态和基态的统计权 重，Ei为激发电位，k为玻兹曼常数，T 为激发温度。
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如果以N表示被测定元素在等离 子体中的原子总密度，则任意激发态 原子的密度Ni与原子总密度有如下关 系： Ni = gi/Z N exp(-Ei / kT) （6-5） 式中Z为原子所有不同状态的统计权 重和玻尔兹曼因子乘积的总和。
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二、谱线强度
在光谱分析中，分析物在光源中先蒸发 为气体，形成蒸气云。在一般的光源条件下， 蒸气云中带正电荷微粒与带负电荷微粒的密 度几乎相等，物质处于等离子状态，称之为 等离子体。
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原子发射光谱法在地质、冶金、 机械、环境、材料、能源、生命及医 学等领域得到了广泛应用，成为现代 仪器分析中重要的方法之一。
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第二节 原子发射光谱法的基本原理
一、原子发射光谱的产生
（二）影响谱线强度的因素为 1.谱线的性质 （1）激发电位 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。 （2）跃迁几率 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，可通过实验数据计算。
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3.激发温度 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。
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（三）谱线的自吸和自蚀 在实际工作中，发射光谱是通过物质的 蒸发、激发、迁移和射出弧层而得到的。首 先，物质在光源中蒸发形成气体，由于运动 粒子发相互碰撞和激发，使气体中产生大量 的分子、原子、离子、电子等粒子，这种电 离的气体在宏观上是中性的，称为等离子体。 在一般光源中，是在弧焰中产生的，弧焰具 有一定的厚度，如右上图。
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若激发是处于热力学平衡的状态 下，分配在各激发态和基态的原子数 目Ni 、N0 ，应遵循统计力学中玻尔兹 曼分布定律：
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Ni = gi /g0 N0 exp(-Ei / kT)
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使原子由低能级激发到高能级所需 要的能量叫作激发电位，常以电子伏特 为单位。原子发射光谱中的各条谱线都 有相应的激发电位，其数值均标示在元 素谱线表中。激发电位的高低反映了产 生该条谱线所需能量的大小。共振发射 线的激发电位叫作共振电位。第一共振 电位是元素最低的激发电位。
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激发态
7 hc
非共振线
1 23
45 6
hc
1—6全是共振线
基态
1和4是主振线
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如果给予原子足够大的能量，则可使 原子发生电离。失去一个电子为一级电离， 失去两个电子为二级电离。元素电离所需 的最低能量称作该元素的电离电位，以电 子伏特为单位表示。离子能级跃迁所产生 的发射线称为离子线，每条离子线也都有 相应的激发电位。
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当气体电离后，还需在电极间加以足够的电 压，才能维持放电。通常，当电极间的电压增大， 电流也随之增大，当电极间的电压增大到某一定 值时，电流突然增大到差不多只受外电路中电阻 的限制，即电极间的电阻突然变得很小，这种现 象称为击穿。在电极间的气体被击穿后，即使没 有外界电离作用，仍然继续保持电离，使放电持 续，这种放电称为自持放电。光谱分析用的电光 源（电弧和电火花），都属于自持放电类型。
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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。但 如采用电感耦合等离子体（ICP）作为光 源，则可使某些元素的检出限降低至10-3 ~ 10-4ppm，精密度达到±1%以下，线性范 围可延长至7个数量级。这种方法可有效 地用于测量高、中、低含量的元素。
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第三节 原子发射光谱仪器
激发光源
光谱仪
光谱分析 附属设备
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一、光源
光源的作用：光源具有使试样蒸发、解离、 原子化、激发、跃迁产生光辐射的作用。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。
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当低原子浓度时，谱线不呈现自吸 现象；原子浓度增大，谱线产生自吸现 象，使其强度减小。由于发射谱线的宽 度比吸收谱线的宽度大，所以，谱线中 心的吸收程度要比边缘部分大，因而使 谱线出现“边强中弱”的现象。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。
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原子发射光谱法具有许多优点：选择性 好，灵敏度高，分析速度快，能进行多元素 同时测定。 原子发射光谱法是一种成分分析方法， 可对约70种元素（金属元素及磷、硅、砷、 碳、硼等非金属元素）进行分析。这种方法 常用于定性、半定量和定量分析。
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a b
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，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多。
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这些低能态的同类原子能吸收高能态 原子发射出来的光而产生吸收光谱。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。 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。
光源的要求：激发能力强，灵敏度高，稳定 性好，结构简单，使用安全。