火花源原子发射光谱培训教程
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《原子发射光谱法》课件
激发温度：10000 K
优点：激发温度高，可分析固体，稳定性好。
缺点：蒸发温度低、检出限差，不宜分析微量元素，适宜高含量、 难激发元素和低熔点元素分析。
④ 电感耦合等离子体（ICP）
等离子体：物质的第四态，由离子、自由电子和中性原 子或分子组成，其正负电荷密度几乎相等，在总体上是 一种电中性的气体。
⒈ 激发光源的类型：
⑴ 电弧: 直流电弧和交流电弧 ⑵ 火花：高压和低压火花 ⑶ 电感耦合等离子体焰炬 ⑷ 激光 ⑸ 火焰
① 直流电弧
A R
外焰
阴极 阴极斑点 3000 K
DC 170~300 V
分析间隙
弧柱
阳极斑点4000 K 阳极
L
激发温度：4000 K ~ 7000 K
优点：阳极温度高（4000 K），蒸发温度高，灵敏度高。 缺点：稳定性差，只能作定性分析或半定量分析，不适合
3. 标准加入法
当测定低浓度元素时，是克服基体效应的最佳方法。
4. 工作曲线法
又称外标法。适用范围宽，是仪器分析常用的方法。
本章要求
⒈ 掌握原子发射光谱法的基本原理。 ⒉ 了解原子发射光谱法的各种光源及仪器特点。 ⒊ 掌握原子发射光谱法的分析方法及适用范围。
定量分析。
② 交流电弧
激发温度：4000~7000 K
T1变压器 可使220V电压上 升 至 3000V ， G1 放 电 ， 形 成 C1-L1-G1高频震荡放电；
T2 变 压 器 可 使 电 压 上 升 至 10000V ， G2 放 电 ， 形 成 R2-L2-G2 低压电弧放电；
C2可 将高频电 流沿 L2-G2-C2 与低频电弧电流分开，高频 电流不能进入低压电弧电路。
优点：电极温度高，蒸发能力快，检出限低；电弧温度高， 激发能力强；具有脉冲性；稳定性较好，可作定量分析。
优点：激发温度高，可分析固体，稳定性好。
缺点：蒸发温度低、检出限差，不宜分析微量元素，适宜高含量、 难激发元素和低熔点元素分析。
④ 电感耦合等离子体（ICP）
等离子体：物质的第四态，由离子、自由电子和中性原 子或分子组成，其正负电荷密度几乎相等，在总体上是 一种电中性的气体。
⒈ 激发光源的类型：
⑴ 电弧: 直流电弧和交流电弧 ⑵ 火花：高压和低压火花 ⑶ 电感耦合等离子体焰炬 ⑷ 激光 ⑸ 火焰
① 直流电弧
A R
外焰
阴极 阴极斑点 3000 K
DC 170~300 V
分析间隙
弧柱
阳极斑点4000 K 阳极
L
激发温度：4000 K ~ 7000 K
优点：阳极温度高（4000 K），蒸发温度高，灵敏度高。 缺点：稳定性差，只能作定性分析或半定量分析，不适合
3. 标准加入法
当测定低浓度元素时，是克服基体效应的最佳方法。
4. 工作曲线法
又称外标法。适用范围宽，是仪器分析常用的方法。
本章要求
⒈ 掌握原子发射光谱法的基本原理。 ⒉ 了解原子发射光谱法的各种光源及仪器特点。 ⒊ 掌握原子发射光谱法的分析方法及适用范围。
定量分析。
② 交流电弧
激发温度：4000~7000 K
T1变压器 可使220V电压上 升 至 3000V ， G1 放 电 ， 形 成 C1-L1-G1高频震荡放电；
T2 变 压 器 可 使 电 压 上 升 至 10000V ， G2 放 电 ， 形 成 R2-L2-G2 低压电弧放电；
C2可 将高频电 流沿 L2-G2-C2 与低频电弧电流分开，高频 电流不能进入低压电弧电路。
优点：电极温度高，蒸发能力快，检出限低；电弧温度高， 激发能力强；具有脉冲性；稳定性较好，可作定量分析。
光谱仪基础知识应用培训
二、应具备的基本知识:
具备分析化学的基础知识； 具备分析化学实验的基本操作能力； 具备实验室一般仪器和设备的操作能力； 具备金属材料的基础知识； 具备数据统计处理和误差理论的基础知识； 具备一定的电子电路原理及基础知识。
三、OES产品涉及的基本概念及 相关术语
光谱及原子发射光谱 火花光谱 分析基体、分析程序和校准曲线 基态和激发态 原子线和离子线 分析线和参比线 分析强度、参比强度及强度率 内标线和内标元素 罗兰圆
五、发射光谱定量分析方法
• 标准样品曲线法:用单次或多次方程式来近似表 示； • 控制试样法：用一个与分析试样的冶金过程和 物理状态相一致的控制试样用于控制分析试样 的分析结果。 • 选取控制试样原则： 1）元素含量与分析试样相近； 2）有相同的冶炼过程和物理状态； 3）含量准确，成份分布均匀，无物理缺陷。
1
2 3 4
17.44
17.75 17.30 17.60
17.46
17.77 17.37 17.80
17.48
17.78 17.48 17.88
17.51
17.82 17.66 17.48
17.53
17.83 17.67 18.02
17.5 8
17.8 1 17.7 0 18.1 0
17.50
17.(Paschen-Runge)装置
六、光学系统：
1.光栅
b c 光栅方程: ml = d(sin θ + sin Φ) a -法线 θ -入射角 Φ -衍射角 d -光栅常数 M -衍射光谱级次
d a
全息光栅:利用全息照相方法,氩离子激光器作为干涉仪和光致抗 蚀剂作为记录材料制造的光栅.全息光栅能获得较高的线色散率, 分辨率和信噪比,获得更高的刻线数. 线色散率:把不同波长的辐射能色散开的能力.D=m*R/(d*cosΦ) 闪耀角: θ=Φ=β(β光栅槽面与光栅平面的夹角) 分辨率:光学系统能正确分辨出两条紧邻谱线的能力. 集光本领:光学系统传递辐射的能力.
第3讲 原子发射光谱法
最灵敏线、最后线、分析线进行定性分析。
2.定性分析的方法
A．标准样品与试样光谱比较法
相同条件下摄谱 比较特征谱线
样品（指定元素） 纯物质（指定元素）
若试样光谱中出现标准样品所含元素的2~3条 特征谱线（一般看最后线），就可以证实试样
中含有该元素，否则不含有该元素。
只适合于少数指定元素的定性分析,即判断样品中 是否含有某种或某几种指定元素时,可用此种方法
温度：6000－8000K 稳定性：很好 温度：10000K
稳定性：很好
温度：10000K，稳定性：好
交流电弧
直流电弧
温度：4000－7000K，稳定性：好
温度：4000－7000K，稳定性：差
火焰
温度：2000－3000K，稳定性：很好
如何选择光源？
• • • • • 易激发易电离元素，碱金属等——火焰光源 难挥发——直流电弧光源 难激发——交流,火花电弧 低含量——交流电弧 高含量——电弧
类型：
a、棱镜分光系统（折射） b、光栅分光系统（衍射和干涉）
1. 平面衍射光栅摄谱仪
感光板的乳剂面 物镜 凹面反射镜
平面光栅 三透镜
准光镜 反射镜 狭缝 光源
2.IRIS Advantage 中阶梯 光栅分光系统（实物图）
（三）检测器
1. 摄谱检测系统
1.1 摄谱步骤：
a.安装感光板在摄谱仪的焦面上 b.激发试样，产生光谱而感光 c.显影，定影，制成谱板 d.特征波长，定性分析 e.特征波长下的谱线强度，定量分析
谱线强度的基本公式
Iqp ：谱线强度； Aqp ：原子由q能态向p能态跃迁的概率 N0：基态原子数 hυqp：光子的能量；
gq 、g0：激发态和基态的统计权重（粒子在某一能级下可能 具有的几种不同的状态数） Eq ：激发电位； T ：温度K k ：Boltzmann常数
原子发射光谱法讲课文档
1000~2000
高压 火花
火焰 光源
低
瞬间可达
＜＜1000 ~10000
1000~5000
第三十三页，共73页。
较差 较好
好 好
矿物,纯物质, 难挥发元素(定 性半定量分析)
金属合金、 低含量元素的 定量分析
组成均匀、含 量高, 易蒸发、 难激发元素
溶液.碱金属. 碱土金属
33
4. 电感耦合等离子体——ICP
原子线有许多条。
E*
激发态
第八页，共73页。
E
基态
8
2. 离子线(Ⅱ,Ⅲ)
由离子外层电子受到激发而发生跃迁所产生的谱线。 以罗马字母Ⅱ,Ⅲ表示： 失去一个电子为一级电离，一级电离线 Ⅱ 失去二个电子为二级电离，二级电离线 Ⅲ
Ca（Ⅱ）396.9 nm Ca（Ⅲ）376.2 nm Ca(Ⅱ)比Ca(Ⅰ)波长短，因它们电子构型不同。 离子线和原子线都是元素的特征光谱—称原子光谱。
• 不同元素的不同谱线各有其最佳激发温度，激发温 度与所使用的光源和工作条件有关。
15
第十五页，共73页。
第十六页，共73页。
谱线强度和温度的关系 16
3. 跃迁概率Aij
• 跃迁是原子的外层电子从高能态跃迁到低能态并发射光子 的过程。
• 跃迁概率：单位时间内自发发射的原子数与激发态原子数 之比，或者是单位时间内每个原子由一个能级跃迁至另一
• 同一种元素有许多条发射谱线，最简单的H已发现谱线54 条，Fe元素谱线4~5千条。
• 每种元素都有自己的特征谱线——定性分析的依据。
7
第七页，共73页。
几种常见的谱线
1.原子线(Ⅰ)
由原子外层电子受到激发，发生能
高压 火花
火焰 光源
低
瞬间可达
＜＜1000 ~10000
1000~5000
第三十三页，共73页。
较差 较好
好 好
矿物,纯物质, 难挥发元素(定 性半定量分析)
金属合金、 低含量元素的 定量分析
组成均匀、含 量高, 易蒸发、 难激发元素
溶液.碱金属. 碱土金属
33
4. 电感耦合等离子体——ICP
原子线有许多条。
E*
激发态
第八页，共73页。
E
基态
8
2. 离子线(Ⅱ,Ⅲ)
由离子外层电子受到激发而发生跃迁所产生的谱线。 以罗马字母Ⅱ,Ⅲ表示： 失去一个电子为一级电离，一级电离线 Ⅱ 失去二个电子为二级电离，二级电离线 Ⅲ
Ca（Ⅱ）396.9 nm Ca（Ⅲ）376.2 nm Ca(Ⅱ)比Ca(Ⅰ)波长短，因它们电子构型不同。 离子线和原子线都是元素的特征光谱—称原子光谱。
• 不同元素的不同谱线各有其最佳激发温度，激发温 度与所使用的光源和工作条件有关。
15
第十五页，共73页。
第十六页，共73页。
谱线强度和温度的关系 16
3. 跃迁概率Aij
• 跃迁是原子的外层电子从高能态跃迁到低能态并发射光子 的过程。
• 跃迁概率：单位时间内自发发射的原子数与激发态原子数 之比，或者是单位时间内每个原子由一个能级跃迁至另一
• 同一种元素有许多条发射谱线，最简单的H已发现谱线54 条，Fe元素谱线4~5千条。
• 每种元素都有自己的特征谱线——定性分析的依据。
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第七页，共73页。
几种常见的谱线
1.原子线(Ⅰ)
由原子外层电子受到激发，发生能
不锈钢 多元素含量的测定 火花放电原子发射光谱法
不锈钢多元素含量的测定火花放电原子发射光谱法
火花放电原子发射光谱法是用于测定不锈钢中多元素含量的一种常用方法。
其原理是通过将不锈钢样品放入火花放电源中，在高温下对样品进行电击放电，激发其中的金属元素产生发光。
这些发光经过光谱仪分析，可得到样品中含有的不同金属元素的浓度。
具体步骤如下：
1. 准备样品：将不锈钢样品研磨成细粉末，以确保样品的均匀性。
2. 准备仪器：装配火花放电源和光谱仪等设备，并进行系统校准。
3. 设置分析条件：根据样品成分的特点，设置放电能量、观测波长范围等分析条件。
4. 放电分析：将样品放入火花放电源中，并进行放电分析。
放电期间，样品会发出各种金属元素的发光信号。
5. 光谱分析：通过光谱仪接收样品发出的光信号，并将其转化为光谱图。
光谱图上，不同金属元素的发光峰对应于其波长，峰的强度对应于元素的浓度。
6. 数据处理：根据光谱图所得的峰高、峰面积等参数，通过与标准曲线或者已知样品的对比，计算出不锈钢中各元素的含量。
火花放电原子发射光谱法具有分析范围广、准确度高的优点，可同时测定不锈钢中的多种元素含量，对于材料的质量检测和成分分析具有重要意义。
光谱仪基础知识应用培训
三、OES产品涉及的基本概念及 相关术语
光栅及焦距 谱线、一级谱线和二级谱线 色散率和分辨率 光谱干扰 光路校准 标准样品、标准化样品及控制样品
四、原子发射光谱（AES）分析的 基本原理
1、概述： 原子发射光谱分析法（atomic emission spectroscopy ，AES）：元素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， 依据特征光谱进行定性、定量的分析方法。 年，基尔霍夫(Kirchhoff G R)、本生(Bunsen R W) 研制第一台用于光谱分析的分光镜，实现了光谱检验； 1930年以后，建立了光谱定量分析方法；
五、发射光谱定量分析方法
• 标准样品曲线法:用单次或多次方程式来近似表 示； • 控制试样法：用一个与分析试样的冶金过程和 物理状态相一致的控制试样用于控制分析试样 的分析结果。 • 选取控制试样原则： 1）元素含量与分析试样相近； 2）有相同的冶炼过程和物理状态； 3）含量准确，成份分布均匀，无物理缺陷。
-0.02
+0.27 +0.01 +0.29
+0.049
+0.032 +0.171 +0.239
如果把击靶点比 作仪器的分析数据， 评价一下各图的误差 情况？
测定结果的表示方法:
1、平均值（Average)
2 、标准偏差（SD）
3、 相对标准偏差(RSD)
RSD=SD/X
BEC（Background Equivalent Concentration)背景浓度 在检测到的曲线强度中除了分析信号外，还有光谱本身 的背景。当没有信号输入时，此时检测到微弱的光强度转化 为浓度值，叫做BEC。 LOD（Limit of Detection)检出限 是仪器在背景干扰中能检测到的最小浓度，当然在检出 限以下的信号也可以读出，但其结果缺乏真实性。LOD可以 通过BEC和标准偏差RSD来确定 LOD = K · BEC· RSD/100， k是可靠性系数，通常 k=3 .
AES 原子发射光谱分析法培训课件
开始时，管内为Ar气，不导电，需 要用高压电火花触发，使气体电离后 ，在高频交流电场的作用下，带电粒 子高速运动，碰撞，形成“雪崩”式 放电，产生等离子体气流。在垂直于 磁场方向将产生感应电流（涡电流， 粉色），其电阻很小，电流很大(数百 安)，产生高温。又将气体加热、电离 ，在管口形成稳定的等离子体焰炬。
主要部分： 1. 高频发生器 自激式高频发生器，用于中
、低档仪器； 晶体控制高频发生器，输出
功率和频率稳定性高，可利用 同轴电缆远距离传送。
2. 等离子体炬管 三层同心石英玻璃管
3. 试样雾化器 4. 光谱系统
2020/5/27
ICP-AES
2020/5/27
三、 ICP-AES的原理
principle and feature of ICP-AES
2020的/5/2耦7 合作用也极强：带电粒子既可与电场耦合，又可与磁 场耦合。
• 等离子显示器是继液晶显示器之后的最新 显示技术之一，能够适应未来数字化传播 的要求。等离子彩电又称“壁挂式电视”， 不受磁场影响，具有机身纤薄、重量轻、 屏幕大、色彩鲜艳、画面清晰、亮度高、 失真度小、节省空间等优点
(3) ICP中电子密度大，碱金属电离造成的影响小； (4) Ar气体产生的背景干扰小； (5) 无电极放电，无电极污染； ICP焰炬外型像火焰，但不是化学燃烧火焰，气体放电； 缺点：对非金属测定的灵敏度低，仪器昂贵，操作费用高。
2020/5/27
五、 等离子体发射光谱仪
plasma emission spectrometry 1. 光电直读等离子体发射光谱仪
特点 :
(1) 多达70个通道可选择设置，同时进行多元素分析，这 是其他金属分析方法所不具备的；
主要部分： 1. 高频发生器 自激式高频发生器，用于中
、低档仪器； 晶体控制高频发生器，输出
功率和频率稳定性高，可利用 同轴电缆远距离传送。
2. 等离子体炬管 三层同心石英玻璃管
3. 试样雾化器 4. 光谱系统
2020/5/27
ICP-AES
2020/5/27
三、 ICP-AES的原理
principle and feature of ICP-AES
2020的/5/2耦7 合作用也极强：带电粒子既可与电场耦合，又可与磁 场耦合。
• 等离子显示器是继液晶显示器之后的最新 显示技术之一，能够适应未来数字化传播 的要求。等离子彩电又称“壁挂式电视”， 不受磁场影响，具有机身纤薄、重量轻、 屏幕大、色彩鲜艳、画面清晰、亮度高、 失真度小、节省空间等优点
(3) ICP中电子密度大，碱金属电离造成的影响小； (4) Ar气体产生的背景干扰小； (5) 无电极放电，无电极污染； ICP焰炬外型像火焰，但不是化学燃烧火焰，气体放电； 缺点：对非金属测定的灵敏度低，仪器昂贵，操作费用高。
2020/5/27
五、 等离子体发射光谱仪
plasma emission spectrometry 1. 光电直读等离子体发射光谱仪
特点 :
(1) 多达70个通道可选择设置，同时进行多元素分析，这 是其他金属分析方法所不具备的；
火花放电原子发射光谱分析法
火花放电原子发射光谱分析法1 范围本标准规定了火花放电原子发射光谱法的术语和定义、原理、仪器设备、材料、样品、取样及制样方法、测量条件的设置、定量分析方法、仪器的选择和安装条件、准确度、分析误差及其监控、安全防护。
本标准适用于火花放电原子发射光谱分析方法的应用、研究、人员培训等。
2 原理将制备好的金属块状样品在火花光源的作用下与对电极之间发生放电，在高温和惰性气氛中产生等离子体。
被测元素的原子被激发时，电子在原子内不同能级间跃迁，当由高能级向低能级跃迁时产生特征谱线。
通过确定这种特征谱线的波长和强度，可对各元素进行定性和定量分析。
3 仪器设备3.1 仪器仪器由激发系统、光学系统、测光系统和控制系统组成，如图1所示。
图1 火花放电原子发射光谱仪器组成3.1.1 激发系统3.1.1.1 光源发生器光源发生器是产生火花放电，使试样通过放电，从而蒸发、激发发光的装置。
3.1.1.2 发光部件发光部件是使被分析样品激发并发光的部分，由火花室、样品电极和对电极组成。
火花室与光室连接，有一电极架用于装载块状样品、棒状样品和对电极。
火花室的供气系统能置换分析间隙和聚焦透镜之间的空气，并为分析间隙提供所需的气体气氛。
样品电极和对电极作为一对电极使用，通过工作气体的离子使样品激发发光。
3.1.2 光学系统光学系统的作用是将被激发样品发出的不同波长的复合光进行色散变成单色光。
光学系统的主要组成包括聚焦透镜、入射狭缝系统、分光元件和出射狭缝系统。
3.1.2.1 聚焦透镜把光源的光聚集起来，并使之射入光室的装置。
一般使用单透镜成像法。
单透镜成像法是在入射狭缝的前面放置一个聚光透镜。
使光源的光聚集起来，均匀照射于入射狭缝上，并在准直镜上形成光源的像。
3.1.2.2 入射狭缝系统由入射狭缝和调节其位置的装置组成。
狭缝宽度一般使用固定宽度。
3.1.2.3 分光元件分光元件通常有光栅和棱镜两类，一般使用光栅。
采用光栅的光学系统中，不同的光栅可采用不同的光学结构。
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放电时放电电流和放电能量受线路中电容控制， 在预燃时接入大电容，产生高能预火花放电，由 于放电能量大，可对一些难激发样品进行预处理， 使试样表面更好地局部均匀化，从而消除由于组 织结构的不同对分析结果带来的影响；在曝光时 接入小电容，使放电周期平稳，有利于提高分析 结果的重现性。
2.3.4.2 火花放电的预燃效应
2.3.2.2 直流电弧的缺点
(1)由于是自持连续放电，放电时，弧焰直径 较大，放电时弧光晃动游移，电极的烧损 使极距发生变化，释放电的稳定性较差。 (2)电极的温度高，样品损伤较大，一般不适 于低熔点的轻金属材料分析。 (3)放电时，气态分析物原子密度较大，易产 生自吸收效应，使线性范围变小。
2.3.3交流电弧
2.2光谱仪的类型 光谱仪的类型可以有不同的划分方法 按波长范围划分：真空型和非真空型 按仪器结构划分：固定多道型和单道扫描型
3.光谱仪分析的特点及应用范围
3.1 光谱仪分析的主要特点： (1)自动化程度高、选择性好、操作简单，分析速 度快，可同时进行多元素定量分析。 (2)校准曲线线性范围宽。 (3)精度高。 (4)检出限低。 (5)在某些条件下，可测定元素的存在方式，如测 定钢中酸溶铝/酸不溶铝，酸溶硼/酸不溶硼。 3.2 光谱分析的不足之处： 光谱分析是一种经验相对分析的方法，试样 组成、结构状态、激发的条件难以完全控制，一 般需用一套相应的标准样品进行匹配，使光谱分 析的应用受到一定的限制;另外光谱分析也仅适用 于金属元素及部分非金属元素的成分分析，对元 素的价态的测量仍无能为力，有待于与其它分析
1.2.1.3 原子激发的几种形式
（1）利用高速运动的粒子如电子、离子、分子 和其它原子等与原子相互碰撞，使这些离子的 动能转化为原子的激发能。 （2）利用已被激发的原子或分子与原子的相互 碰撞，使它们的激发能转化为被碰撞原子的激 发能。 （3）利用吸收特征辐射能使原子获得激发能量。 （4）利用化学反应所产生的能量转化为原子的 激发能。
2. 光谱分析的内容
2.1 原子发射光谱分析的历史 2.1.1定性分析阶 1860年, Kirchhoff(克希霍夫)和Bunsen (本生) 利用分光镜发现物质组成与光谱之间关系,提出 (1)每个元素被激发时,就产生自己特有的光谱;
(2)一种元素可以根据它的光谱线的存在而 肯定它的存在，根据元素的上述特性,发现 了周期表中许多元素: 铯(1860年),铷(1861),铊(1861年,烟道灰), 铟(1863年,锌矿),镓(1875年),钐(1879年), 镨(1885年),钕(1885年)镱(1878年),钬 (1879年),钪(1879年),Dy( 1886 年),Tm(1879年),Gd(1886年),铕(1906 年)Ge(1886年),He(1895年),Ar(1894 年)Ne(1894),Ke(1894)Xe(1894). 光谱定性分析至今还是一种有用的方法. 2.1.2 定量分析阶段 经验公式: 1930-1931,塞伯和罗马金根据元 素的强度和浓度的关系，提出著名的塞伯-罗 马金公式，才使光谱定量分析成为可能。即： I = acb
将普通的220V交流电直接连接在两个电极 间是不可能形成弧焰的。这是因为电极间没有 导电的电子和离子，可以采用高频高压引火装 置。此时，借助高频高压电流，不断地“击穿” 电极间的气体，造成电离，维持导电。在这种 情况下，低频低压交流电就能不断地流过，维 持电弧的燃烧。这种高频高压引火、低频低压 燃弧的装置就是普通的交流电弧。
1.3.谱线的分裂和变宽
1.3.1 塞曼效应 1.3.2 斯塔克效应 1.3.3 谱线的超精细结构 1.3.4 谱线的自然宽度 1.3.5 谱线的多普勒变宽 1.3.6 谱线的碰撞变宽
1.4.光谱线的自吸收和自蚀
等离子体：以气态形式存在的包含分子、离子、 电子等粒子的整体电中性集合体。等离子体内温 度和原子浓度的分布不均匀，中间的温度、激发 态原子浓度高，边缘反之。 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。 自蚀: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。 谱线表，r：自吸；R：自蚀；
（4）在放电的短暂瞬间，电压降低直至电弧熄
灭，在下半周高频再次点燃，重复进行；
特点
（1）电极头温度高，试样蒸发量大 ，激发能力强； （2）检出限好、亮度大、预燃时间短、试样组织 结构影响小； （3）电弧稳定性好，使分析重现性好，适用于金 属合金中微量易挥发元素的定量分析。
2.3.4 火花光源
火花放电是一种电极间不连续气体放电，是一种 电容放电。目前使用的火花放电有两类：一类是 12000V和较小电容量的高压火花光源；另一类 是采用较低电压（220-2000V)及较大电容的低压 火花光源。
高能预火花光源又称多级光谱激发光源，它 是一种电压不高（950V），但电流上升速度很快 （约2微秒）的电容放电光源，也是一种新型的中 压火花光源。这种光源由计算机控制的控制电路、 放电回路和引燃回路三部分组成。其引燃回路采 用单结点晶体管来触发可控硅，产生高脉冲来引 燃分析间隙，光源的工作频率最高可达1000Hz。 2.3.3.1.2 高能预火花光源的主要特点
火花源原子发射光谱培训教程
绪论 火花源原子发射光谱仪基本原理 火花源原子发射光谱仪基本构造 光谱定量分析方法 光谱分析中误差和数理统计 ARL3460/4460操作指南
一.绪论：光谱的种类和分析内容
1. 电磁辐射的基本特性
1.1电磁波谱区域 1.1.1 电磁波谱区域的划分 1.1.2 火花发射光谱光谱分析的波长范围 火花源原子发射光谱分析的波长范围主要包括远 紫外区、近紫外区和可见光区域，其分析的波长 范围为：140-800nm。
3.3 光谱分析的应用领域
光谱分析在物理学、化学、生物等基础学 科以及冶金、地质、机械、化工、农业、环保、 食品、医药等领域有着极其广泛的应用。特别 是在钢铁及有色金属的冶炼中控制冶炼工艺有 着极其重要的地位，而在地质系统找矿、环保、 农业、生物样品中微量元素检测、高纯金属及 高纯试剂中痕量杂质元素的测定以及价态分析 方面，光谱分析都是一种有效的分析手段，是 其他分析方法无法取代的。
工作原理
（1）接通电源，由变压器B1升压至2.5～3kV， 电容器C1充电；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；
金属和合金的光谱分析，在火花光源的作用 下，物质由固态到气态是一个非常复杂的过程， 这种过程表现在试样中各元素的谱线强度并不在 试样一经激发后立刻达到一个稳定不变的强度， 而是必须经过一段时间后才能趋于稳定。这是由 于试样表面各成分在放电时进入分析间隙的程度 随着放电时间而发生变化。因此，在光谱定量分 析时，必须等待分析元素的谱线强度达到稳定后 才开始曝光，这样才能保证分析结果的准确度。 从光源引燃到开始曝光这段时间称为预燃时间。
高压火花的特点
（1）放电瞬间能量很大，产生的温度高，激发 能力强，某些难激发元素可被激发，且多为离 子线； （2）放电间隔长，使得电极温度低，蒸发能力 稍低，适于低熔点金属与合金的分析； （3）稳定性好，重现性好，适用定量分析；
缺点：
（1）灵敏度较差，但可做较高含量的分析； （2）噪音较大；
2.3.3.1.1 高能预火花光源组成
2.3.4.1 高压火花光源 （1）交流电压经变压器T后，产生10～25kV的高 压，然后通过扼流圈D向电容器C充电，达到G的 击穿电压时，通过电感L向G放电，产生振荡性 的火花放电； （2）转动续断器M，2, 3为钨电极，每转动180度 ，对接一次，转动频率(50转/s)，接通100次/s，
保证每半周电流最大ຫໍສະໝຸດ 瞬间放电一次；2.2 直读光谱仪的构造
（1）激发光源：提供样品激发时所需的能量； （2）色散系统：将不同波长的谱线分离开来； （3）接收和检测系统：测量不同波长谱线的发 光强度并进行相关数据的检测； （4）计算机系统：处理测量数据和控制仪器；
2.3 激发光源
2.3.1 激发光源的作用与选择要求
激发光源是直读光谱仪中一个极为重要 的组成部分，它的作用是给分析试样提供蒸发、 原子化或激发的能量。在光谱分析时，试样的 蒸发、原子化和激发之间没有明显的界限，这 些过程几乎是同时进行的，而这一系列过程均 直接影响谱线的发射以及光谱线的强度。
由于样品种类繁多、形状各异、元素对象、 浓度、蒸发及激发难易不同，对光源的要求也各 不相同。没有一种万能光源能同时满足各种分析 对象的要求。直读光谱仪分析的误差，主要来源 于光源部分，因此，光源的选择十分重要。在选 择光源时应尽量满足下列要求： （1）高灵敏度，随着样品中元素浓度微小的变 化，其检出信号有较大的变化； （2）低检出限，能对微量及痕量成分进行检测； （3）良好的稳定性，试样能稳定地蒸发、原子 化和激发，使结果具有较高的精密度； （4）谱线强度与背景强度之比大（信噪比大）； （5）分析速度快，预燃时间短； （6）构造简单，安全、易操作； （7）自吸收效应小，校准曲线的线性范围宽；
高压电火花通常使用10000V以上的高压交 流电，通过间隙放电，产生电火花。 电源电压经过可调电阻后进入升压变压器的 初级线圈，使初级线圈上产生10000V以上的高 电压，并向电容器充电。当电容器两极间的电压 升高到分析间隙的击穿电压时储存在电容器中的 电能立即向分析间隙放电，产生电火花。由于高 压火花放电时间极短，故在这一瞬间内通过分析 间隙的电流密度很大（高达10000 ~ 50000A/cm2，因此弧焰瞬间温度很高，可达 10000K以上，故激发能量大，可激发电离电位 高的元素。 由于电火花是以间隙方式进行工作的，平均 电流密度并不高，所以电极头温度较低，且弧焰 半径较小。这种光源主要用于易熔金属合金试样 的分析及高含量元素的定量分析。