原子发射光谱法
原子发射光谱法(atomic emission spectroscopy,AES)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。
第一节基本原理
一、原子发射光谱的产生
原子的外层电子由高能级向低能级跃迁，能量以电磁辐射的形式发射出去，这样就得到发射光谱。原子发射光谱是线状光谱。
二、原子能级与能级图
原子外层有一个电子时，其能级可由四个量子数决定：
主量子数n；角量子数l；磁量子数m；自旋磁量子数m s；
原子外层有多个电子时，其运动状态用：
总角量子数L；总自旋量子数S；内量子数J描述；
三、谱线强度
原子由某一激发态i向低能级j跃迁，所发射的谱线强度与激发态原子数成正比。在热力学平衡时，单位体积的基态原子数N0与激发态原子数N i的之间的分布遵守玻耳兹曼分布定律。
四、谱线的自吸与自蚀
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。
第二节仪器
原子发射光谱法仪器常分为三部分：光源、分光系统和检测器。
一、光源
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。目前常用的光源有直流电弧、交流电弧、电火花及电感耦合高频等离子体（ICP）。
电感耦合等离子体(inductively coupled plasma，ICP)
电感耦合高频等离子炬的装置，由三部分组成：
晶体控制高频发生器（用来产生和维持等离子体放电）
进样系统（包括试样雾化器、供气系统）
等离子炬管（三层同心石英玻璃管）
等离子体焰炬的形成：
当高频发生器接通电源后，高频电流I通过感应线
圈产生交变磁场(绿色)。管内磁力线沿轴线方向，管外
磁力线成椭圆闭合回路。
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。
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。
为了使所形成的等离子炬稳定，通常采用三层同轴炬管。
最外层通Ar气作为冷却气，沿切线方向引入，并螺旋上升。其作用：
(1)将等离子体吹离外层石英管的内壁，可保护石英管不被烧毁；
(2)是利用离心作用，在炬管中心产生低气压通道，以利于进样；
(3)这部分Ar气流同时也参与放电过程。
中层管通人辅助气体Ar气，用于点燃并维持等离子体。
内层石英管内径为1 ~2mm左右，以Ar为载气，把经过雾化器的试样溶液以气溶胶形式引入等离子体中。
二、分光系统
三、检测器
原子发射光谱的检测目前采用照相法和光电检测法两种。前者用感光板，而后者以光电倍增管或多道光子检测器作为接收与记录光谱的主要器件。
光电倍增管(PhotoMultiplier Tube, PMT)
用光电倍增管来接收和记录谱线的方法称为光电直读法。
多道光子检测器：
多道光子检测器是将小的光电敏感单元的一组阵列以线性或以两维模式排列在一只含有电子线路的单元硅半导体芯片上（该芯片能将每个光电敏感单元的电信号直接输出）。该芯片被置于光谱仪的焦平面上。来自单色仪色散的各种光谱单元均能通过该芯片转换成电信号并同时检测。
四、光谱仪
光谱仪的作用是将光源发射的电磁辐射经色散后，得到按波长顺序排列的光谱，并对不同波长的辐射进行检测与记录。
按照光谱记录与测量方法的不同，原子发射光谱仪分为摄谱仪和光电直读光谱仪两类，后者又分为多道光谱仪、单道扫描光谱仪和全谱直读光谱仪等。
第三节分析方法
一、光谱定性分析
由于各种元素的原子结构不同，在光源的激发作用下，试样中每种元素都发射自己的特征光谱。根据原子光谱中的元素特征谱线就可以确定试样中是否存在被检元素。
元素的分析线与最后线：
每种元素发射的特征谱线有多有少（多的可达几千条）。当进行定性分析时，只须检出几条谱线即可。
进行分析时所使用的谱线称为分析线。如果只见到某元素的一条谱线，不可断定该元素确实存在于试样中，因为有可能是其它元素谱线的干扰。
检出某元素是否存在必须有两条以上不受干扰的最后线与灵敏线。
灵敏线是元素激发电位低、强度较大的谱线，多是共振线。每种元素都有一条或几条灵敏线。
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。它也是该元素的最灵敏线。
二、光谱半定量分析
光谱半定量分析常采用摄谱法中比较黑度法，这个方法须配制一个基体与试样组成近似的被测元素的标准系列。
三、光谱定量分析
1.光谱定量分析的关系式
光谱定量分析主要是根据谱线强度与被测元素浓度的关系来进行的。
2. 内标法
采用内标法可以减小前述因素对谱线强度的影响，提高光谱定量分析的准确度。内标法是通过测量谱线相对强度来进行定量分析的方法。
3.定量分析方法
（1）标准曲线法（或校准曲线法）
（2）标准加入法
第一章、原子发射光谱法 一、选择题 1.闪耀光栅的特点之一是要使入射角α、衍射角β和闪耀角θ之间满足下列条件( ) (1) α=β(2) α=θ(3) β=θ(4) α=β=θ 2光栅公式[nλ= b(Sinα+ Sinβ)]中的b值与下列哪种因素有关？( ) (1) 闪耀角(2) 衍射角(3) 谱级(4) 刻痕数(mm-1) 3. 原子发射光谱是由下列哪种跃迁产生的？( ) (1) 辐射能使气态原子外层电子激发(2) 辐射能使气态原子内层电子激发 (3) 电热能使气态原子内层电子激发(4) 电热能使气态原子外层电子激发 4. 摄谱法原子光谱定量分析是根据下列哪种关系建立的(I——光强, N基——基态原子数, ∆S——分析线对黑度差, c——浓度, I——分析线强度, S——黑度)？( ) (1) I－N基(2) ∆S－lg c(3) I－lg c(4) S－lg N基 5. 下述哪种光谱法是基于发射原理？( ) (1) 红外光谱法(2) 荧光光度法(3) 分光光度法(4) 核磁共振波谱法 6. 当不考虑光源的影响时，下列元素中发射光谱谱线最为复杂的是( ) (1) K(2) Ca(3) Zn(4) Fe 7. 以光栅作单色器的色散元件，若工艺精度好，光栅上单位距离的刻痕线数越多，则( ) (1) 光栅色散率变大，分辨率增高(2) 光栅色散率变大，分辨率降低 (3) 光栅色散率变小，分辨率降低(4) 光栅色散率变小，分辨率增高 8. 发射光谱定量分析选用的“分析线对”应是这样的一对线( ) (1) 波长不一定接近，但激发电位要相近(2) 波长要接近，激发电位可以不接近 (3) 波长和激发电位都应接近(4) 波长和激发电位都不一定接近 9. 以光栅作单色器的色散元件，光栅面上单位距离内的刻痕线越少，则( ) (1) 光谱色散率变大，分辨率增高(2) 光谱色散率变大，分辨率降低 (3) 光谱色散率变小，分辨率增高(4) 光谱色散率变小，分辨率亦降低 10. 在下列激发光源中,何种光源要求试样制成溶液？( ) (1)火焰(2)交流电弧(3)激光微探针(4)辉光放电 11. 用发射光谱进行定性分析时,作为谱线波长的比较标尺的元素是( ) (1)钠(2)碳(3)铁(4)硅 12. 基于发射原理的分析方法是( ) (1) 光电比色法(2) 荧光光度法(3) 紫外及可见分光光度法(4) 红外光谱法 13. 发射光谱法用的摄谱仪与原子荧光分光光度计相同的部件是( ) (1)光源(2)原子化器(3)单色器(4)检测器 14. 下面哪些光源要求试样为溶液, 并经喷雾成气溶胶后引入光源激发？( ) (1) 火焰(2) 辉光放电(3) 激光微探针(4) 交流电弧 15. 发射光谱分析中, 具有低干扰、高精度、高灵敏度和宽线性范围的激发光源是( ) (1) 直流电弧(2) 低压交流电弧(3) 电火花(4) 高频电感耦合等离子体 16. 电子能级差愈小, 跃迁时发射光子的( ) (1) 能量越大(2) 波长越长(3) 波数越大(4) 频率越高 17. 光量子的能量正比于辐射的( ) (1)频率(2)波长(3)传播速度(4)周期 18. 下面哪种光源, 不但能激发产生原子光谱和离子光谱, 而且许多元素的离子线强度大于原子线强度？( )
原子发射光谱法 原子发射光谱法(atomic emission spectroscopy,AES)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。 第一节基本原理 一、原子发射光谱的产生 原子的外层电子由高能级向低能级跃迁，能量以电磁辐射的形式发射出去，这样就得到发射光谱。原子发射光谱是线状光谱。 二、原子能级与能级图 原子外层有一个电子时，其能级可由四个量子数决定： 主量子数n；角量子数l；磁量子数m；自旋磁量子数m s； 原子外层有多个电子时，其运动状态用： 总角量子数L；总自旋量子数S；内量子数J描述； 三、谱线强度 原子由某一激发态i向低能级j跃迁，所发射的谱线强度与激发态原子数成正比。在热力学平衡时，单位体积的基态原子数N0与激发态原子数N i的之间的分布遵守玻耳兹曼分布定律。 四、谱线的自吸与自蚀 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。 第二节仪器 原子发射光谱法仪器常分为三部分：光源、分光系统和检测器。 一、光源 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。目前常用的光源有直流电弧、交流电弧、电火花及电感耦合高频等离子体（ICP）。 电感耦合等离子体(inductively coupled plasma，ICP) 电感耦合高频等离子炬的装置，由三部分组成： 晶体控制高频发生器（用来产生和维持等离子体放电） 进样系统（包括试样雾化器、供气系统） 等离子炬管（三层同心石英玻璃管）
原子发射光谱法-摄谱和译谱 一、实验目的和要求 1、熟悉光谱定性分析的原理； 2、了解石英棱镜摄谱仪的工作原理和基本结构； 3、学习电极的制作摄谱仪的使用方法及暗室处理技术； 4、学会用标准铁光谱比较法定性判断试样中所含未知元素的分析方法； 5、根据特征谱线的强度及最后线出现的情况对元素含量进行粗略的估计； 6、掌握映谱仪的原理和使用方法。 二、实验内容和原理 1、摄谱 原子在受到一定能量的激发后，其电子在由高能级向低能级跃迁时将能量以光辐射的形式释放，各种元素因其原子结构的不同而有不同的能级，因此每一种元素的原子都只能辐射出特定波长的光谱线，它代表了元素的特征，这是发射光谱定性分析的依据。 一个元素可以有许多条谱线，各条谱线的强度也不同。在进行光谱定性分析时，并不需要找出元素的所有谱线，一般只要检查它的几条(2~3条)灵敏线或最后线，根据最后线(灵敏线)是否出现，它们的强度比是否与谱线所表示的相符，就可以判断该元素存在与否。 经典电光源的试样处理： 1)固体金属及合金等导电材料的处理 棒状金属表面用金刚砂纸除氧化层后，可直接激发。 碎金属屑用酸或丙酮洗去表面污物，烘干后磨成粉末状后，最好以1:1与碳粉混合，在玛瑙研钵中磨匀后装入下电极孔内再激发。 2)非导体固体试样及植物试样 非金属氧化物、陶瓷、土壤、植物等试样经灼烧处理后，磨细，加入缓冲剂及内标，置于石墨电极孔中用电弧激发。 3)液体试样处理 液体样品经稀释后，滴到用液体石蜡涂过的平头石墨电极上，在红外灯下烘干后进行光谱分析。 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。然后用影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。 用发射光谱进行定性分析通常采用在同一块感光板上并列地摄取试样光谱和铁光谱，然后借助光谱投影仪使摄得的铁光谱与“元素标准光谱图”上的铁光谱重合，从“元素标准光谱图”上标记的谱线来辨认摄得的试样谱线。 本实验可对粉末样品进行指定元素的定性分析或全元素分析。 2、译谱 不同种类的元素因其内部原子结构的不同，在光源的激发下，将发射出其特征谱线，据此可确定是否有某些元素的存在。在实际定性分析中，将所摄谱板放置在光谱投影仪上，经20倍放大后，以标准铁光谱图作为波长基准，选用2~3条灵敏线或其特征谱线组进行该元素的定性判断，并粗略估计含量。 半定量分析的含量表示方法如下表所示。 半定量分析的含量表示方法
原子光谱法的特点和具体应用 一、引言 原子光谱法是一种应用广泛的分析化学方法，通过测量原子（离子）在特定能级之间的电磁辐射吸收或发射来获得样品中元素的信息。本文将重点介绍原子光谱法的特点以及其在实际应用中的具体应用。 二、原子光谱法的特点 1.高选择性和灵敏度 原子光谱法能够对不同元素之间的能级进行准确测量和分离，其具有很高的选择性和灵敏度。利用不同元素的特定能级可以实现对复杂样品中多个元素的同时分析，且在低浓度下依然可以获得较高的分析灵敏度。 2.宽线性范围 原子光谱法的线性范围广，能够在低浓度和高浓度下同时进行准确测量。这一特点使得原子光谱法在不同样品中测量元素含量时具有很大的灵活性和适用性。 3.无需样品预处理 相比其他分析方法，原子光谱法无需对样品进行复杂的预处理步骤，可以直接对样品进行测量。这一特点简化了分析流程，同时减少了样品损失和误差的可能性。 4.高分辨率 原子光谱法能够提供高分辨率的测量结果。通过细致调节仪器参数和优化实验条件，可以获得更准确的分析结果，尤其在复杂基质中的准确性更为突出。 三、原子光谱法的具体应用 1.火焰光谱法
火焰光谱法是原子光谱法中最常用的分析方法之一。它利用样品在火焰中的燃烧产生的火焰光谱，通过测量吸收或发射光的强度来分析样品中的元素。火焰光谱法广泛应用于环境监测、食品安全、农产品品质评价等领域。 2.原子吸收光谱法 原子吸收光谱法是一种测量样品中特定元素吸收光的强度的方法。它基于原子在特定能级间吸收特定波长光线的原理，通过测量吸收光强度来推断样品中目标元素的含量。原子吸收光谱法广泛应用于环境监测、药物分析、矿产资源勘探等领域。 3.原子荧光光谱法 原子荧光光谱法是一种基于样品中目标元素发射光谱的分析方法。它利用目标元素在电磁场激励下发射特定波长的荧光光谱，通过测量发射光强度来推断样品中目标元素的含量。原子荧光光谱法在金属材料分析、环境污染监测等领域具有广泛应用。 4.原子发射光谱法 原子发射光谱法是一种测量样品中元素发射光强度的方法。它通过将样品原子激发至高能级，使其发射特定波长的光，通过测量发射光谱来分析样品中的元素。原子发射光谱法广泛应用于金属材料分析、石油质量评价等领域。 四、结论 原子光谱法作为一种高选择性、高灵敏度、无需样品预处理的分析方法，在不同领域具有重要的应用价值。无论是火焰光谱法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法还是原子发射光谱法，都可以根据不同的实际需求进行选择，为科研和生产提供准确、快速的元素分析手段。原子光谱法的不断发展和创新将进一步推动其应用领域的拓展，为人们探索、理解微观世界提供更多可能性。
原子发射光谱概述 原子发射光谱法，是利用物质在热激发或电激发下，每种元素的原子或离子发射特征光谱来判断物质的组成，而进行元素的定性与定量分析的方法。 原子发射光谱法是光学分析法中产生与发展最早的一种。在近代各种材料的定性、定量分析中，原子发射光谱法发挥了重要作用。特别是新型光源的研制与电子技术的不断更新和应用，使原子发射光谱分析获得了新的发展，成为仪器分析 中最重要的方法之一。 （1）原子发射光谱分析的优点： ①具有多元素同时检测能力。可同时测定一个样品中的多种元素。 ②分析速度快。若利用光电直读光谱仪，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(电弧火花法）。 ③检出限低。 一般光源可达10～0.1mg/mL， 绝对值可达1～0.01mg。 电感耦合高频等离子体原子发射光谱（ICP-AES）检出限可达ng/mL级。 ④准确度较高。一般光源相对误差约为5％~10％，ICP-AES相对误差可达l％以下。 ⑤试样消耗少。 ⑥ ICP光源校准曲线线性范围宽可达4～6个数量级。 （2）原子发射光谱分析的缺点：高含量分析的准确度较差；常见的非金属元素如氧、硫、氮、卤素等谱线在远紫外区．一般的光谱仪尚无法检测；还有一些非金属元素，如P、Se、Te等，由于其激发电位高，灵敏度较低。 原子发射光谱的产生 通常情况下，原子处于基态，在激发光作用下，原子获得足够的能量，外层电子由基态跃迁到较高的能级状态即激发态。处于激发态的原子是不稳定的，其寿命小于10-8s，外层电子就从高能级向较低能级或基态跃迁。多余能量以电磁辐射的形式发射出去，这样就得到了发射光谱。原子发射光谱是线状光谱。 谱线波长与能量的关系如下： λ= h c/（E2 — E1） 式中E2、E1分别为高能级与低能级的能量， λ为波长，h为Planck常数，c为光速。处于高能级的电子经过几个中间能级跃迁回到原能级，可产生几种不同波长的光，在光谱中形成几条谱线。一种元素可以产生不同波长的谱线，它们组成该元素的原子光谱。 不同元素的电子结构不同，其原子光谱也不同，具有明显的特征。 由于待测元素原子的能级结构不同，因此发射谱线的特征不同，据此可对样品进行定性分析； 而根据待测元素原子的浓度不同，因此发射强度不同，可实现元素的定量测定。原子发射光谱法包括了三个主要的过程: 由光源提供能量使样品蒸发、形成气态原子、并进一步使气态原子激发而产生光辐射；
原子发射光谱法原理及利用 原子发射光谱法（Atomic Emission Spectrometry，AES）是一种常用的材料分析方法，其主要通过对样品中元素产生的光子特征进行检测和分析，进而实现对样品中元素的定性和定量分析。本文将主要介绍原子发射光谱法在元素分析、化学态分析、表面分析、合金分析和质量检测等方面的原理及应用。 1.元素分析 原子发射光谱法在元素分析方面的应用主要体现在对样品中元素的种类进行识别和定量测定。其基本原理是每种元素都具有独特的原子结构，因此会在特定的能量条件下发射出具有特征波长的光子。通过对这些光子的检测和分析，可以确定样品中含有的元素种类。 在具体实践中，原子发射光谱法通常与火花、电弧或激光等激发源配合使用，以产生足够的光子用于检测。该方法可以同时检测多种元素，且具有较高的灵敏度和准确性。例如，在地质学领域，原子发射光谱法常用于测定岩石、矿物等样品中的常量、微量和痕量元素。 2.化学态分析 原子发射光谱法在化学态分析方面的应用主要是通过对元素产生的化学键合状态进行分析，以了解元素的化合物组成和结构等信息。不同化学态的同一种元素在原子发射光谱法中可能会表现出不同的特征波长，这是因为不同的化学键合状态会导致元素的原子结构发生变化。 例如，在环境科学领域，原子发射光谱法可用于分析水样或土壤
样品中的重金属元素及其化学形态，以了解这些元素对环境的污染程度和生物毒性的影响。 3.表面分析 原子发射光谱法在表面分析方面的应用主要是通过对样品表面的元素组成和化学状态进行分析，以了解样品的表面形貌、表面化学成分和结构等信息。原子发射光谱法可以应用于各种材料的表面分析，如金属、合金、陶瓷、高分子材料等。 在具体实践中，原子发射光谱法通常与离子束铣削、等离子体刻蚀等手段结合使用，以制备干净的表面样品并进行深入的分析。例如，在材料科学领域，原子发射光谱法可用于研究材料的表面氧化、腐蚀等行为，以及表面涂层的质量检测和评估。 4.合金分析 原子发射光谱法在合金分析方面的应用主要是通过对合金中的元素组成进行分析，以了解合金的成分和相组成等信息。合金中的不同元素在原子发射光谱法中会表现出不同的特征波长，通过对这些特征波长的检测和分析，可以确定合金中含有的元素种类和含量。 例如，在航空航天领域，原子发射光谱法可用于分析航空发动机叶片、涡轮盘等高温合金部件的成分和相组成，以确保其具有优良的力学性能和抗腐蚀性能。此外，原子发射光谱法还可以用于对合金中的相变温度、相变产物等进行深入研究和分析。 5.质量检测 原子发射光谱法在质量检测方面的应用主要是通过对生产过程
原子发射光谱分析方法应用 一,光谱定性分析 由于各种元素的原子结构不同,在光源的激发作用下,试样中每种元素都发射自己的特征光谱。光谱定性分析一般多采用摄谱法。试样中所含元素只要达到一定的含量,都可以有谱线摄谱在感光板上.摄谱法操作,价格便宜,快速.它是目前进行元素定性检出的最好方法. (一)元素的分析线与最后线 每种元素发射的特征谱线有多有少(多的可达几千条).当进行定性分析时,只须检出几条谱线即可. 进行分析时所使用的谱线称为分析线.如果只见到某元素的一条谱线,不可断定该元素确实存在于试样中,因为有可能是其它元素谱线的干扰。检出某元素是否存在必须有两条以上不受干扰的最后线与灵敏线。灵敏线是元素激发电位低,强度较大的谱线,多是共振线.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.它也是该元素的最灵敏线. (二)分析方法 (1)铁光谱比较法 目前最通用的方法,它采用铁的光谱作为波长的标尺,来判断其他元素的谱线.。铁光谱作标尺有如下特点: ① 谱线多. 在210 ~ 660nm范围内有几千条谱线. ② 谱线间距离都很近. 在上述波长范围内均匀分布.对每一条谱线波长,人们都已进行了精确的测量.在实验室中有标准光谱图对照进行分析。标准光谱图是在相同条件下,在铁光谱上方准确地绘出68种元素的逐条谱线并放大20倍的图片。铁光谱比较法实际上是与标准光谱图进行比较,因此又称为标准光谱图比较法。在进行分析工作时将试样与纯铁在完全相同条件下并列并且紧挨着摄谱,摄得的谱片置于映谱仪(放大仪)上;谱片也放大20倍,再与标准光谱图进行比较。比较时首先须将谱片上的铁谱与标准光谱图上的铁谱对准,然后检查试样中的元素谱线。若试样中的元素谱线与标准图谱中标明的某一元素谱线出现的波长位置相同,即为该元素的谱线。判断某一元素是否存在,必须由其灵敏线决定.铁谱线比较法可同时进行多元素定性鉴定。 (3)标准试样光谱比较法 将要检出元素的纯物质和纯化合物与试样并列摄谱于同一感光板上,在映谱仪上检查试样光谱与纯物质光谱.若两者谱线出现在同一波长位置上,即可说明某一元素的某条谱线存在。 二,光谱半定量分析 光谱半定量分析可以给出试样中某元素的大致含量.若分析任务对准确度要求不高,多采用光谱半定量分析.例如钢材与合金的分类,矿产品位的大致估计等等,特别是分析大批样品时,采用光谱半定量分析,尤为简单而快速。光谱半定量分析常采用摄谱法中比较黑度法,这个方法须配制一个基体与试样组成近似的被测元素的标准系列.在相同条件下,在同一块感光板上标准系列与试样并列摄谱,然后在映谱仪上用目视法直接比较试样与标准系列中被测元素分析线的黑度.黑度若相同,则可做出试样中被测元素的含量与标准样品中某一个被测元素含量近似相等的判断。 例如,分析矿石中的铅,即找出试样中灵敏线283.3 nm,再以标准系列中的铅283.3nm线相比较,如果试样中的铅线的黑度介于0.01% ~ 0.001%之间,并接近于0.01%,则可表示为0.01% ~
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。现代化的原子发射光谱仪器不仅具备更高的分辨率和灵 敏度，还可以实现多种技术的集成，例如，耦合等离子体质谱和液相 色谱等。因此，原子发射光谱法在未来的发展中将继续发挥重要作用，并在更多领域得到广泛应用。 总结 原子发射光谱法是一种用于元素分析和鉴定的重要技术方法。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。该方法在环境监测、食品安 全和地质勘探等领域有广泛的应用，并具有高灵敏度、高选择性和操
【名师讲堂】——原子发射光谱分析 一、原子发射光谱的产生 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。 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; (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(- 般光源); ng.g-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。 一、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) 。
必须明确如下几个问题： 1.原子中外层电子（称为价电子或光电子）的能量分布是量子化的，所以△E的值不是连续的，原子光谱是线光谱； 2.同一原子中，电子能级很多，有各种不同的能级跃迁，即可以发射出许多不同的辐射线。但跃迁要遵循“光谱选律”，不是任何能级之间都能发生跃迁； 3.不同元素的原子具有不同的能级构成，△E不一样，各种元素都有其特征的光谱线，从识别各元素的特征光谱线可以鉴定样品中元素的存在，这就是光谱定性分析； 4.元素特征谱线的强度与样品中该元素的含量有确定的关系，所以可通过测定谱线的强度确定元素在样品中的含量，这就是光谱定量分析。 二、原子的共振线与离子的电离线: 原子中外层电子从基态被激发到激发态后，由该激发态跃迁回基线所发射出来的辐射线，称为共振线。 由最低激发态（第一激发态）跃迁回基态所发射的辐射线，称为第一共振线，通常把第一共振线称为主共振线。第一共振线，最易发生，能量最小，一般是该元素最强的谱线。 由原子外层电子被激发到高能态后跃迁回基态或较低能态，所发
实例解析——原子发射光谱法（AES） 一、原理 气态原子吸收能量，核外电子从基态跃迁到激发态，由于电子处于能量较高的激发态，原子不稳定，经过10-8s的时间，电子就会从高能量状态返回低能量状态，下降的这部分能量以光的形式释放出来，产生一定波长的光谱。依据所发射的特征光谱的波长和强度可以进行元素的定性与定量分析。 二、适用范围 原子发射光谱法可对约70种元素（金属元素及磷、硅、砷、碳、硼等非金属元素）进行分析。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 (1)岩矿分析 (2)冶金过程监控 (3)环境监测 (4)生化临床分析 (5)材料分析 三、特点 优点： 1、具有多元素同时分析能力 2、既可进行定性、也可进行定量分析 3、具有较高的灵敏度和选择性（ng/ml ~ pg/ml） 缺点： 不适于部分非金属元素如卤素、惰性气体元素等的分析；只能测元素浓度，不能测元素存在形态，基体效应大，需用参比试样，仪器贵，难以普及。 四、仪器 光源(融解、蒸发、解离、激发)、单色器（分光）、检测器（检测） 五、实验仪器的选择 1、光源 要求：高灵敏度检出限、工作过程稳定、无背景、耗样少、操作方便 选择ICP原因相比于直流电弧、交流电弧、火花、激光等光源 (1)温度高，感应区10000K，通道6000-8000K，且有大量大能态Ar原子存在，故 有很强的激发和电离能力，可激发难激发的元素，有离子线； (2)灵敏度高，检出限低，相对检出限可达ppb级，微量及痕量分析应用范围宽， 可达70多种； (3)稳定性好，RSD在1-2%，线性范围4-6个数量级； (4)不用电极，无电极污染； (5)背景发射和自吸效应小，抗干扰能力强。 液体进样，需用大量Ar 2、分光元件 选用棱镜或者光栅 3、检测装置 采用CCD检测器，而不用光电法PMT 优点：
原子发射光谱法原理 原子发射光谱法（Atomic Emission Spectrometry，AES），是利用物质在热激发或电激发下，每种元素的原子或离子发射特征光谱来判断物质的组成，而进行元素的定性与定量分析的。原子发射光谱法可对约70种元素（金属元素及磷、硅、砷、碳、硼等非金属元素）进行分析。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。这种方法可有效地用于测量高、中、低含量的元素。 原子发射光谱法，是指利用被激发原子发出的辐射线形成的光谱与标准光谱比较，识别物质中含有何种物质的分析方法。用电弧、火花等为激发源，使气态原子或离子受激发后发射出紫外和可见区域的辐射。某种元素原子只能产生某些波长的谱线，根据光谱图中是否出现某些特征谱线，可判断是否存在某种元素。根据特征谱线的强度，可测定某种元素的含量。一次检验可把被检物质中的元素全部在图谱上显现出来，再与标准图谱比较。可测量元素种类有七十多种。灵敏度高，选择性好，分析速度快。在司法鉴定中，主要用于泥土、油漆、粉尘类物质及其他物质中微量金属元素成份的定性分析。定量分析较复杂且不准确。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对待测元素进行分析的方法。在正常状态下，原子处于基态，原子在受到热（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）。
原子发射光谱法包括了三个主要的过程，即： 1、由光源提供能量使样品蒸发、形成气态原子、并进一步使气态原子激发而产生光辐射； 2、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； 3、用检测器检测光谱中谱线的波长和强度。 由于待测元素原子的能级结构不同，因此发射谱线的特征不同，据此可对样品进行定性分析；而根据待测元素原子的浓度不同，因此发射强度不同，可实现元素的定量测定。 原子发射光谱是指由于物质内部运动的原子和分子受到外界能量后发生变化而得到的。
原子发射光谱法的发展趋势 原子的核外电子一般处在基态运动，当获得足够的能量后，就会从基态跃迁到激发态。然而处在激发态的原子并不稳定，会迅速返回到基态，这时就要将获得的能量释放出去，若此能量以光的形式出现，就会产生原子发射光谱法。原子发射光谱法是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而进行元素的定性与定量分析的方法。 原子发射光谱法是光学分析法中产生与发展最早的一种。1859年，德国学者霍夫和本生把分光镜应用于化学分析，从而使光谱检测法得到实现，奠定了光谱定性分析的基础。伴随着光谱仪器和光谱理论的迅速发展，发射光谱分析法进入了新的发展阶段。火焰、火花及弧光光源稳定性的提高，给定量发展提供了便捷。20世纪20年代，内标原理的提出，奠定了定量分析的基础。30年代系列棱镜光谱仪的形成，促进了定量分析的发展。而在50年代，光栅光谱仪基本上形成系列，对光谱分析又是一个巨大的推动。 近几十年来，激光、等离子体、辉光等新型光源以及中阶梯光栅光谱仪、干涉光谱仪等仪器的发展，加上电子计算机的应用，使发射光谱分析进入了光电化、自动化的阶段。 原子发射光谱法具有不经过分离就可以同时进行多种元素快速定性定量分析的特点，在科学领域及电子、机械、食品工业、钢铁冶金、矿产资源开发、环境监测、生化临床分析、材料分析等方面得到了广泛的应用。下面，我就简要谈谈原子发射光谱在实际生活中的应用及发展趋势。 1.岩矿及土壤中元素分析 矿物及土壤中各种元素的分析是原子发射光谱法应用的一个主要领域之一。地球化学探矿方法，是利用现代化的痕量分析手段，系统研究地表各种物质中多种元素含量的异常变化，广泛搜索这些地表物质出现的微观矿化征兆，以实现其经济价值。原子发射光谱法可以快速同时分析测定样品中的15种稀土元素，成为一种快速、经济、有效的方法，利用这种方法可以找出矿石中稀土元素的分布情况，为寻找矿物资源提供了重要的手段。同样，在土壤分析中，目前比较先进的方法是ICP发射光谱分析方法，用它可以同时分析土壤中的常量元素和微量元素。相信在不久的将来，原子发射光谱法在岩矿及土壤中对各种元素的分析将达到炉火纯青的程度，那时，此方法所带来的经济效益将不可估量，此外，原子发射光谱法还为新能源的发现提供基础与可能。 2.植物与食品分析 将植物样品用适当的方法处理以后，就可以进行原子发射光谱法进行分析，这种方法可操作性强，方便快捷，在未来的发展中将发挥重要的作用。发射光谱分析是对食品中包括有害金属元素在内的各种金属元素及个别金属元素进行全面分析的重要方法。通过对食品的中间品溶液进行严格分析，便可以了解各种材质设备在一定的介质条件下，向食品中引入微量元素的情况，这不仅可以用来检测食品中的元素是否满足人体必需，还可以检测到一些有害金属的存在，为人类的健康做出巨大贡献。21世纪，人们最关注的健康问题，因为原子发射光谱法的存在与发展，可能就会变得更加明晰，原子发射光谱法在食品中的应用还会继续得到完善与发展，将会继续为人类的健康服务。 3.钢铁冶炼过程中的检测 在钢铁冶炼，特别是特种钢的冶炼过程中，实时监测炼炉中镉、镁、钼等添
第五章：原子发射光谱法 3-1光谱定性分析时，为什么要用哈特曼光阑？ 答：用哈特曼光阑一可以避免乳胶板滑动，同时还可以控制摄谱的高度，将波长在 同一范围的标准试样与待测试样光谱摄于同一张胶片上，便于比较。也可以减少使 用不同感光板造成的误差。 3-2.说明缓冲剂和挥发剂在矿石定量分析中的作用。 答：同时加入到试样和标样中，使它们有共同的基体，以减少基体效应，改进光谱 分析准确度的物质称为缓冲剂。由于电极头的温度和电弧温度受试样组成的影响，当没有缓冲剂存在时，电极和电弧的温度主要由试样基体控制。相反，则由缓冲剂 控制，使试样和标样能在相同条件下蒸发。缓冲剂除控制蒸发激发条件，消除基体扰，还可把弧温控制在代测元素的最佳温度，使之有最大的谱线强度。 为了提高待测元素的挥发性而加入的物质，叫挥发剂。它可以抑制基体的挥发，降低背景，改进检测限。 3-3.采用4047.20nm分线时，受Fe4045.82nm氰带的干扰，可用何种物质消除其干 扰 答：调节狭缝宽度，加入挥发剂，抑制基体的挥发，低背景干扰。选择非碳电极。 3-4．对一个试样量很少的未知的试样，而又必须进行多元素测定时，应选用下列 哪种方法： （1）顺序扫描式光电直读； （2）原子吸收光谱法； （3）摄谱法原子发射光谱法； （4）多道光电直读光谱仪； 答：（3），（4）。 3-5.简述背景产生的原因及消除的方法。 答：（1）分子辐射：在光源中未解离的分子所发射的带光谱会造成背景。如碳电极 在直流电弧中与空气中成分生成稳定的氰化物，干扰了许多元素的测定，可选用其 它电极。（2）谱线的扩散：如等的一些谱线是很强烈的扩散线，可对其它谱线形成 强烈的背景。（3）炽热的电极头和试样熔珠产生的热辐射，可利用中间光阑当住连 续背景。（4）离子的复合：放电间歇中，离子和电子复合成重型原子时，也会产生 连续辐射，其范围宽，可在整个光谱区域形成背景。 一般不采用扣除背景的方法，而是针对产生背景的原因，尽量减弱、抑制背景、或选用不受干扰的谱线进行测定。 3-6 什么是内标？为什么要采用内标分析? 解：在待测元素谱线中选出一分析线；于基体元素(样品中的主要元素或)或基体中不存在的外加元素中选一条与分析线相称的谱线作内标线。二者组成分析线对，以分析线和
第三章原子发射光谱法名词解释 1、原子发射光谱法 原子发射光谱法是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、半定量和定量分析的方法。 2、原子发射光谱法过程 主要包括：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。 3、原子发射光谱法的特点 多元素同时检测；分析速度快；选择性好；检出限低；精密度好；可同时测量高、中、低含量的元素；试样消耗少；非金属元素测定困难。 4、原子发射光谱如何形成 原子的外层电子由高能级向低能级跃迁，能量以电磁辐射的形式发射出去，就得到发射光谱。 5、影响谱线强度的因素 统计权重；跃迁概率；激发能；激发温度；基态原子数。 6、激发态 基态原子通过电、热和光致激发等激发光源作用获得能量，外层电子从基态跃迁到较高能态变为激发态。 7、电离能 基态的气态原子或气态离子失去一个电子所需要的最小能量称为元素的电离能。 8、共振线 由激发态向基态跃迁所发射的谱线称为共振线。 9、第一共振线 由第一激发态向基态跃迁发射的谱线称为第一共振线，第一共振线具有最小的激发能，因此最容易被激发，为该元素最强的谱线。
10、能级图 见课本P62-65 11、谱线强度 影响谱线强度的因素：统计权重；跃迁概率；激发能；激发温度；基态原子数。 12自吸和自蚀 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。 当自吸现象非常严重时，谱线中心的辐射完全被吸收，这种现象称为自蚀。 13、共振变宽 自吸现象严重的谱线，往往具有一定的宽度，这是由于同类原子相互碰撞而引起的，称为共振变宽。 14、气体放电 干燥气体通常是良好的绝缘体，但当气体中存在自由带电粒子时，它就变为电的导体。这时如在气体中安置两个电极并加上电压，就有电流通过气体，这个现象称为气体放电。 15、被激放电 暂无相关定义 16、自持放电 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。 17、乳剂特征曲线 乳剂特征曲线是表示曝光量H的对数与黑度S之间关系的曲线。详见P76 18、黑度 黑度S定义为透射比倒数的对数，故 S= = 19、背景辐射
原子发射光谱法 简介 原子发射光谱法（AES，atomic emission spectrometry），是依据各种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，而进行元素的定性与定量分析的方法，是光谱学各个分支中最为古老的一种。一般认为原子发射光谱是1860年德国学者基尔霍夫（Kirchhoff G R）和本生（Bunsen R W）首先发现的，他们利用分光镜研究盐和盐溶液在火焰中加热时所产生的特征光辐射，从而发现了Rb和Cs两元素。其实在更早时候，1826年泰尔博（Talbot）就说明某些波长的光线是表征某些元素的特征。从此以后，原子发射光谱就为人们所注视。 编辑本段原子发射光谱的产生 物质是由各种元素的原子组成的，原子有结构紧密的原子核，核外围绕着不断运动的电子，电子处在一定的能级上，具有一定的能量。从整个原子来看，在一定的运动状态下，它也是处在一定的能级上，具有一定的能量。在一般情况下，大多数原子处在最低的能级状态，即基态。基态原子在激发光源（即外界能量）的作用下，获得足够的能量，外层电子跃迁到较高能级状态的激发态，这个过程叫激发。处在激发态的原子是很不稳定的，在极短的时间内（10s）外层电子便跃迁回基态或其它较低的能态而释放出多余的能量。释放能量的方式可以是通过与其它粒子的碰撞，进行能量的传递，这是无辐射跃迁，也可以以一定波长的电磁波形式辐射出去，其释放的能量及辐射线的波长（频率）要符合波尔的能量定律。 编辑本段分析过程 原子发射光谱分析的过程，一般有光谱的获得和光谱的分析两大过程。具体可分为： 1. 试样的处理要根据进样方式的不同进行处理：做成粉末或溶液等，有些时候还要进行必要的分离或富集； 2. 样品的激发在激发源上进行，激发源把样品蒸发、分解原子化和激发； 3. 光谱的获得和记录从光谱仪中获得光谱并进行记录； 4. 光谱的检测用检测仪器进行光谱的定性、半定量、定量分析。 编辑本段主要优点 1. 多元素同时检出能力强
原子发射光谱法及其应用 摘要：本文介绍了原子发射光谱法的原理、特点及分析仪器。并对原子发射光谱法尤其是电感耦合等离子体原子发射光谱法在环境、冶炼、矿产开发、材料等领域的应用做了介绍。 关键词：原子发射、光谱法、应用 1.原子发射光谱法概述 1.1原子发射光谱法简介 原子发射光谱法（AES，atomic emission spectrometry），是依据各种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，而进行元素的定性与定量分析的方法，是光谱学各个分支中最为古老的一种。 原子发射光谱法的研究对象是被分析物质所发出的线光谱，利用待测物质的原子或离子所发射的特征光谱线的波长和强度来确定物质的元素种类及其含量。 原子发射光谱分析过程分为三步，即激发、发光和检测。第一步是利用激发光源使试样蒸发，解离成原子，或进一步解离成离子，最后使原子或离子得到激发，发射辐射；第二步是利用光谱仪把光源发射的光按波长展开，获得光谱；第三步是利用检测系统记录光谱，测量谱线波长、强度，根据谱线波长进行定性分析，根据谱线强度进行定量分析。 1.2原子发射光谱法发展概况 原子发射光谱法是光学分析法中产生和发展最早的一种。早在1860年，德
国学者霍夫（Kirchhoff）和本生（Bunsen）把分光镜应用于化学分析，发现了光谱与物质组成之间的关系，确认和证实各种物质都具有其特征光谱，从而奠定了光谱定性分析的基础。 随着光谱仪器和光谱理论的发展，发射光谱分析进入了新的阶段。火焰、火花和弧光光源稳定性的提高，给定量分析的发展开辟了道路。20世纪20年代，W.Gerlach提出了内标原理，奠定了定量分析的基础；30年代，棱镜光谱仪形成了系列，促进了定量分析的发展，形成了定量分析的经验公式；40年代，棱镜光谱仪飞速发展，使发射光谱分析得到了广泛的应用；50年代，光栅光谱仪基本上形成系列；60年代，电感耦合等离子体（ICP）光源的引入，大大推动了发射光谱分析的发展。 近几十年来，中阶梯光栅光谱仪、干涉光谱仪等仪器的出现，加之电子计算机的应用，使发射光谱分析进入了自动化阶段。 原子发射光谱法不仅过去曾在原子结构理论的建立及元素周期表中某些元素的发现过程中对科学的发展起到重要推动作用，而且已经并将继续在各种材料的定性定量分析中占有重要地位。 1.3原子发射光谱法的特点 与其他分析方法相比，原子发射光谱法具有如下特点。 （1）灵敏度高。一般光源灵敏度可达0.1~10μg·g-1(或μg·ml-1），ICP 光源可达10-4~10-3μg·ml-1。 （2）选择性好。每种元素的原子被激发后，都产生一组特征光谱，根据这些特征光谱，便可以准确无误地确定该元素的存在，所以发射光谱分析至今仍是元素定性分析的最好方法。