原子发射光谱法仅仅是激发过程。
原子发射光谱法是一种分析化学方法，用于确定物质中的元素种
类和相对含量。它基于原子在激发态与基态之间跃迁的原理，通过测
量物质发出的光谱来分析元素。
当原子被激发后，其电子会从基态跃迁到激发态。在跃迁过程中，电子会释放出一定能量的光子，形成特定的光谱线。每个元素都有独
特的能级结构，因此会产生不同的光谱线。通过测量光谱线的强度和
位置可以确定元素的存在和相对含量。
原子发射光谱法的优点之一是其高度选择性。每个元素所产生的
光谱线是独特的，没有其他元素的干扰。因此，通过检测特定波长的
光谱线，我们可以准确地确定物质中的元素。这使得原子发射光谱法
在元素分析中非常有用。
该方法的第一步是样品的制备。样品通常需要转化为气体或溶液
形式，以便原子能够以较高的浓度存在。对于固体样品，可以使用酸
或其他溶解剂将其转化为溶液。对于液体样品，直接测量样品可能已
经足够。
在分析过程中，样品需要进入原子发射光谱仪。原子发射光谱仪
由一个用于激发原子的光源和一个用于检测光谱线的光学系统组成。
在光源中，样品通常被喷射成气溶胶状态，然后通过加热或放电的方
法激发原子。激发后的原子会释放出能量，产生特定的光谱线。
光学系统通常包括一个单色仪或光谱仪，用于分离不同波长的光，并将其聚焦到光电倍增管等检测器上。检测器测量光谱线的强度，并
将其转换为电信号。这些信号被放大、整形和记录，最后形成所谓的
光谱图。通过测量光谱图中峰值的强度和位置，我们可以确定元素的
存在和相对含量。
在实际应用中，原子发射光谱法被广泛应用于各个领域，包括环
境监测、食品安全、药物分析等。例如，在环境监测中，它可以用于
检测土壤、水体或大气中的元素污染物。在食品安全中，可以用于检
测食品中的重金属或农药残留。在药物分析中，它可以用于确定药物
中的活性成分和杂质。
总之，原子发射光谱法通过测量物质发出的光谱，确定元素的存
在和相对含量。它具有高度选择性和灵敏度，广泛应用于各个领域的
元素分析。随着技术的不断进步，原子发射光谱法将继续发挥重要作用，并为我们提供更准确和可靠的分析结果。
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；
原子吸收习题及参考答案 一、填空题 1、电子从基态跃迁到激发态时所产生的吸收谱线称为，在从激发态跃迁回基态时，则发射出一定频率的光，这种谱线称为，二者均称为。各种元素都有其特有的，称为。 2、原子吸收光谱仪和紫外可见分光光度计的不同处在于，前者是，后者是。 3、空心阴极灯是原子吸收光谱仪的。其主要部分是，它是由或 制成。灯内充以成为一种特殊形式的。 4、原子发射光谱和原子吸收光谱法的区别在于：原子发射光谱分析是通过测量电子能级跃迁时和对元素进行定性、定量分析的，而原子吸收光谱法师测量电子能级跃迁时的强度对元素进行分析的方法。 5、原子吸收光谱仪中的火焰原子化器是由、及三部分组成。 6、分子吸收光谱和原子吸收光谱的相同点是：都是，都有核外层电子跃迁产生的 ，波长范围。二者的区别是前者的吸光物质是，后者是。 ： 7、在单色器的线色散率为nm的条件下用原子吸收分析法测定铁时，要求通带宽度为，狭缝宽度要调到。 8、分别列出UV-Vis，AAS及IR三种吸收光谱分析法中各仪器组成(请按先后顺序排列)：UV-Vis: AAS: IR: 9、在原子吸收光谱仪上，______产生共振发射线，________产生共振吸收线。 在光谱分析中,灵敏线是指一些_________________________________的谱线,最后线是指 ____________________________________________。 二、选择题 1、原子发射光谱分析法可进行_____分析。 A.定性、半定量和定量， B.高含量， C.结构， D.能量。 。 2、原子吸收分光光度计由光源、_____、单色器、检测器等主要部件组成。 A.电感耦合等离子体; B.空心阴极灯; C.原子化器; D.辐射源. 3、C2H2-Air火焰原子吸收法测定较易氧化但其氧化物又难分解的元素(如Cr)时，最适宜的火焰是性质：_____ A.化学计量型 B.贫燃型 C.富燃型 D.明亮的火焰 4、贫燃是助燃气量_____化学计算量时的火焰。 A.大于；B.小于C.等于 5、原子吸收光谱法是基于光的吸收符合_______,即吸光度与待测元素的含量成正比而进行分析检测的。 A.多普勒效应; B.朗伯-比尔定律; C.光电效应; D.乳剂特性曲线. 6、原子发射光谱法是一种成分分析方法,可对约70种元素(包括金属及非金属元素)进行分析,这种方法常用于______。 A.定性; B.半定量; C.定量; D.定性、半定量及定量. 7、原子吸收光谱法是基于气态原子对光的吸收符合_____，即吸光度与待测元素的含量成正比而进行分析检测的。 A.多普勒效应， B.光电效应， C.朗伯-比尔定律， D.乳剂特性曲线。 '
仪器分析试题及答案 第六章原子发射光谱法 1．何谓共振线、灵敏线、最后线和分析线？它们之间有什么联系？ 答：以基态为跃迁低能级的光谱线称为共振线；灵敏线是指元素特征光谱中强度较大的谱线，通常是具有较低激发电位和较大跃迁概率的共振线；最后线是指试样中被测元素含量或浓度逐渐减小时而最后消失的谱线，最后线往往就是最灵敏线；分析线是分析过程中所使用的谱线，是元素的灵敏线。 2．解释下列名词： （1）原子线和离子线；（2）等离子体及ICP炬； （3）弧焰温度和电极头温度；（4）谱线的自吸和自蚀； （5）反射光栅和光栅常数；（6）线色散率和分辨率； （7）闪耀角和闪耀波长；（8）谱线的强度和黑度； （9）内标线和分析线对；（10）标准加入法。 答：（1）原子线是原子被激发所发射的谱线；离子线是离子被激发所发射的谱线。（2）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；ICP炬是指高频电能通过电感（感应线圈）耦合到等离子体所得到的外观上类似火焰的高频放电光源。 （3）弧焰温度即为激发温度，电极头温度即为蒸发温度。 （4）当原子发射的辐射从弧焰中心穿过弧层射出时，被其自身的基态原子所吸收而使谱线中心强度减弱的现象称为谱线的自吸；自吸严重时会使谱线从中央一分为二，这种现象称为自蚀。
（5）在光学玻璃或金属高抛光表面上，准确地刻制出许多等宽、等距、平行的具有反射面的刻痕，称为反射光栅；光栅常数是相邻两刻痕间的距离，即为光栅刻痕密度b （mm -1）的倒数。 （6）线色散率表示具有单位波长差的两条谱线在焦平面上分开的距离；分辨率是根据瑞利准则分辨清楚两条相邻光谱线的能力。 （7）闪耀光栅刻痕小反射面与光栅平面的夹角i 称为闪耀角；闪耀角所对应辐射能量最大的波长称为闪耀波长。 （8）谱线的强度常用辐射强度I （J ?s -1?m -3）表示，即单位体积的辐射功率，是群体光子辐射总能量的反映；谱线的黑度S 是谱线透射比倒数的对数。 （9）在基体元素（或定量加入的其它元素）的谱线中选一条谱线为比较线，又称为内标线。在被测定元素的谱线中选一条灵敏线作为分析线，所选用的分析线与内标线组成分析线对。 （10）标准加入法是当测定的元素含量很低时，或者试样基体组成复杂、未知时，通过加入已知的不同量或不同浓度的待测元素的标样或标准溶液来测定待测元素含量的方法。 3． 推导出原子线和离子线强度与原子总密度的关系式，并讨论影响谱线强度的 主要因素。 答：)/exp()1(kT E N v h A Z g I i ij ij i ij --=α，影响谱线强度的主要因素有（1）激发电位（E i ），与谱线强度是负指数关系，E i 越低，谱线强度越大；（2）跃迁几率（A ij ），与谱线强度成正比；（3）统计权重g ，与谱线强度成正比；（4）原子总密度（N ），与谱线强度成正比；（5）激发温度，主要影响电离度α，存在最佳激发温度。
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
原子荧光光谱法原子荧光谱〔AFS〕是介于原子发射光谱〔AES和原子吸收光谱〔AAS之间的光谱分析技术，它的根本原理就是：基态原子〔一般蒸气状态〕吸收适宜的特定频率的辐射而被激发至高能态，而后激发过程中以光辐射的形式发射出特征波长的荧光。 一、原子荧光光谱法原理 1．1 原子荧光的类型以及荧光猝灭 〔1〕共振荧光 当原子受到波长为入A的光能照射时，处于基态E o 〔或处于曰邻近的亚稳态E i〕的电子跃迁到激发态巳，被激发的原子由E2回到基态E o 〔或亚稳态E i〕时，它就放出波长入F的荧光。这一类荧光称为共振荧光。 〔2〕直跃线荧光 荧光辐射一般发生在二个激发态之间，处于基态E o的电子被激发到E2能级，当电子回到E i 能级时，放出直跃荧光。 〔3〕阶跃线荧光 当处于激发态E2的电子在放出荧光之前，由于受激碰撞损失局部能量而至E l回到基态时， 放出阶跃线荧光。 〔4〕热助阶跃线荧光 原子通过吸收光辐射由基态E o激发至E2能级，由于受到热能的进一步激发，电子可能跃迁 至E z相近的较高能级巳，当其E3跃迁至较低的能级E i 〔不是基态E o〕时所发射的荧光称为热助阶跃荧光。小于光源波长称为反stoke 效应。 〔5〕热助反stokes 荧光 〔略〕某一元素的荧光光谱可包括具有不同波长的数条谱线。一般来说，共振线是最灵敏的谱线。处于激发态的原子寿命是十分短暂的。当它从高能级阶跃到低能级时原子将发出荧光。 M* T M+hr 除上述以外，处于激发态的原子也可能在原子化器中与其他分子、原子或电子发生非弹性碰撞而丧 失其能量。在这种情况下，荧光将减弱或完全不产生，光猝灭有以 这种现象称为荧光的猝灭。荧 下几类型： 1) 与自由原子碰撞 M*+X=M+X
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
原子发射光谱法(AES) 定义： 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。 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 (1)每个元素被激发时，就产生自己特有的光谱; (2)一种元素可根据它的光谱线的存在而肯定它的存在 检出条件： 必须有两条以上不受干扰的最后线与灵敏线。 定量分析： 由于待测原子的浓度不同，因此发射强度不同 I = A C B I—谱线强度C—分析物浓度 重大突破： 光源: 电感耦合等离子体(ICP) 检测器:电荷耦合器件(CCD) 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） 4、仪器较简单（与X射线荧光、质谱法相比） 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。 仪器： 光源（溶解、蒸发、离解、激发）、单色器（分光）、检测器（检测） (1)光源 要求： 高灵敏度和低检出限 光源在工作过程中比较稳定 无背景或背景较小 足够亮度，缩短测定时间 消耗试样少 结构简单，操作方便，使用安全 分类： 直流电弧 交流电弧 火花 激光 等离子体光源（ICP）
优点： A.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； B.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； C.稳定性好，RSD在1-2%，线性范围4-6个数量级； D.不用电极，无电极污染； E.背景发射和自吸效应小，抗干扰能力强。 缺点： ICP应用较广，但需大量Ar，设备复杂，粉末进样不完善等因素限制了使用。 (2)分光元件 作用： 将由激发光源发出的含有不同波长的复合光分解成按波长排列的单色光 常用的有棱镜和光栅 (3)检测装置 1、目视法，只用于可见光部分，如钢铁和有色金属的半定量分析 2、摄谱法 3、光电法，用PMT来检测谱线强度 电荷耦合器件（CCD检测器） 优点： (1)波长连续测定 (2)图像匹配 (3)电信号处理速度快 (4)高保真的信号再现 (5)检出限低灵敏度高 样品处理和电极选择 1．固体导电样品：直接作为电极 如钢铁，铜样品 2．溶液样品：ICP不需电极，可直接引入 在一般电极（如石墨电极）上先滴上再烘干 3．非金属样品、粉末试剂 将样品及合适的缓冲剂加入到电极上的孔中，电极孔形状有多种，以满足不同需要。 相关知识： 共振线： 电子由激发态直接返回到基态时所辐射的谱线 第一共振线： 由第一激发态回到基态时所辐射的谱线（主共振线、最灵敏线）最后线（持久线）： 原子浓度降低以至于趋近于零时，所能观察到的最后消失的谱线分析线 用来判断某种元素是否存在及其含量的线
火花源原子发射光谱法（判断题） 1 光谱定性分析都任务主要是判断试样中含有哪些元素或是否存在指定的元素，并粗略地估算这些元素都大致含量。（√） 2 在进行光谱定性分析时，并不需要找出元素的所有谱线，一般只需要找出一根或几根灵敏线即可。（√） 3 光谱定量分析就是根据样品中被测元素的谱线强度来准确确定该元素都含量。（√） 4 原子发射光谱分析过程主要分三步，即激发、色散和检测。（√） 5 常见的检测器为光电倍增管和固体检测器。（√） 6 一个检测器可同时记录几千条谱线，在测定多种基体和、多个元素时，不用增加任何硬件，仅用电路补偿，在扫描图中找到新增加的元素，就可进行分析。（√） 7 冲洗的目的是尽量减少样品激发台内的空气，特别是对激发有不利影响的氧气和水等。（√） 8 半年要擦一次绝缘体和火花架。（×） 9 火花台联锁开关无闭合不会导致激发光源不激发。（×） 10 检定周期可以超出2年。（×） 1. 电源在电极和试样表面间进行激发产生能量，试样原子被激发辐射出特 征光谱。此光谱强度值与元素质量成函数关系，计算机自动采集激发强度值并计算出元素浓度。（×） 2. 检测系统的作用是把分光系统分离开的各分析元素强度信号转换成计 算机可接收的电信号。（√） 3. 光谱仪本身房子恒温箱的绝热仪器柜内，以避免因膨胀而造成的各种形 变。（√） 4. ARL4460仪器维护项目有激发台清理、清理和更换滤尘器等等。 （√） 5. ARL4460开机顺序为主电——水泵——真空——电子——高压。 （×） 6. 氩气的作用是防止样品氧化，使放电稳定，提高分析精密度。（√） 7. 环境的温湿度变化无需对AARL4460进行漂移校正。（×） 8. 激发源中的一些电气元件老化必须对直读仪器进行漂移校正。 （√） 9. 金锭样品试样和标准样品表面无需处理可直接压片。（×） 10. 将试样光洁面置于仪器激发台上进行测定。每个样品应变换不同的位置 进行多点激发。（√） 11. 国家标准金化学分析方法火花原子发射光谱法银、铋的测定下限： 0.0002%。（×） 12. 每次检测样品前，必须使用国家级标准、行业标准样品或内控样品进行 监控，如测定值与推荐值的精密度达到要求则可检测样品。（√） 13. 国家标准金化学分析方法火花原子发射光谱法铁的测定下限：0.0003%。 （×） 14. 阴极铜试样冷却后，取出熔铸所得柱状试样，用车床车出表面光洁平整 无气孔的待测面。（√） 15. 行业标准阴极铜直读光谱分析方法锌测定下限为0.00005%。（×）
现代测试技术介绍 一、元素成分分析 物质都是由各种元素组成的，要知道一个样品是由哪些元素组成，最重要的分析手段就是原子光谱分析。它是利用原子(包括离子)所发射的辐射或原子(或离子)与辐射的相互作用而进行样品分析的一类测试技术。 图33-1 光谱仪示意图 A.火焰发射光谱仪 B.原子吸收光谱仪 C.原子荧光光谱仪
原子光谱分析中应用最广泛的是原子发射光谱法(AES)、原子吸收光谱法(AAS)、原子荧光光谱法(AFS)和X射线荧光光谱法(XFS)。 前三种方法涉及的是原子(或离子)外层电子的能级跃迁过程中的辐射发射、吸收和荧光的产生。图33-1为火焰发光谱法、原子吸收光谱法和原子荧光光谱法最简单的工作原理示意图。三种原子光谱法的关键都是使试样产生原子蒸气(游离态气体原子或离子)。产生原子蒸气的手段有火焰、电孤、电热原子化器、射频等离子体以及激光等，其中火焰是最简单和广泛使用的原子蒸气源之一。 在原子发射光谱法(图33-lA)中，试样的气态原子蒸气进一步受热激发，使原子(或离子)外层电子由最低能态(称基态)激发到较高能态(称激发态)，当其返回低能态或基态时，便发射出在紫外和可见光区域内的特征辐射，这就是发射光谱。根据原子结构理论，由于原子的电子能级高低和分布是每一种元素所特有的，因此元素都有各自的特征光谱.而谱线的强度与其元素的含量成正比。因此原子发射光谱法可用作元素的定性分析和定量分析。 在原子吸收光谱法(图33-1B)中，辐射源辐射出待测元素的特征辐射通过样品的原子蒸气时，被蒸气中待测元素的基态原子所吸收。由辐射强度的减弱程度即可以求出待测元素的含量。 在原子荧光光谱法(图33-1C)中，当样品的原子蒸气受一次辐射源照射，待测元素基态原子吸收辐射后跃迁到较高能态(激发态)，激发态原子再以辐射跃迁形式过渡到基态。由此而获得的辐射光谱称为原子荣光光谱。荧光光谱的观测方向与一次辐射方向成90°角。通过测量待测元素的原子蒸气在辐射能激发下所产生的原子荧光强度可以非常灵敏地测量元素的含量。 三种原子光谱分析仪除上述各自的特点外，正如图33-1所示，利用单色器对光源进行分光、光源强度的检测和记录是三种仪器所共同的。 X射线荧光光谱法涉及的是原子内层电子能级的跃迁。当用X射线轰击试样中的原子时，一个电子从原子的内层(例如K层)被袭击，此时较高能级电子层(例如L层)的一个电子会立即填补空位，同时多余的能量被释放出来。如果这种能量以辐射形式释放，则产生次级X射线，也称为X荧光，各种元素所发射的X荧光的波长决定于它们的原子序数，原子序数越高，X荧光的波长越短。所以根据X荧光的波长可以对元素进行定性分析.同样.根据谱线的强度可以定量分析。 二、分子结构与含量分析 对分子的结构分析和定量测定是分析化学中最繁重的任务。随着现代科学的发展，特别是生命科学和环境科学的发展，人们不仅要知道一个生物大分子的一级结构，还要知道它的二级、三级甚至更高级的构造。从量的角度来说，现代分析化学早已从常量、微量分析发展到痕、超痕量分析，甚至发展到单个分子的测定。
《仪器分析》期末复习题及答案 一．选择题 1.在原子吸收光谱分析中,若组分较复杂且被测组分含量较低时,为了简便准确的进行分析,最好选择何种方法进行分析?( ) A. 工作曲线法 B. 内标法 C. 标准加入法 D. 间接测定法 2.原子吸收法测定钙时,加入EDTA是为了消除下述哪种物质的干扰:( ) A. 盐酸 B. 磷酸 C. 钠 D. 镁 3.在原子吸收分析中,如怀疑存在化学干扰,例如采取下列一些补救措施,指出哪种措施不适当?( ) A. 加入释放剂 B. 加入保护剂 C. 提高火焰温度 D. 改变光谱通带 4.原子吸收光谱法测定试样中的钾元素含量,通常需要加入适量的钠盐,这里钠盐被称为( )。
A. 释放剂 B. 缓冲剂 C. 消电离剂 D. 保护剂 5.在原子吸收光谱法分析中,能使吸光度值增加而产生正误差的干扰因素是( )。 A. 物理干扰 B. 化学干扰 C. 电离干扰 D. 背景干扰 6.石墨炉原子化的升温程序如下:( )。 A. 灰化、干燥、原子化和净化 B. 干燥、灰化、净化和原子化 C. 干燥、灰化、原子化和净化 D. 灰化、干燥、净化和原子化 7.原子吸收风光光度分析中原子化器的主要作用是( )。 A. 将试样中的待测元素转化为气态的基态原子 B. 将试样中的待测元素转化为激发态原子 C. 将试样中的待测元素转化为中性分子 D. 将试样中的待测元素转化为离子 8.空心阴极灯的主要操作参数是( )。
A. 灯电流 B. 灯电压 C. 阴极温度 D. 内充气体的压力 9.原子吸收分析对光源进行调制,主要是为了消除( )。 A. 光源透射光的干扰 B. 原子化器火焰的干扰 C. 背景干扰 D. 物理干扰 10.原子吸收分光光度计中常用的检测器是( )。 A. 光电池 B. 光电管 C. 光电倍增管 D. 感光板 11.在原子吸收法中,能够导致谱线峰值产生位移和轮廓不对称的变宽应是( )。 A. 热变宽 B. 压力变宽 C. 自吸变宽 D. 场致变宽 12.产生原子吸收光谱线的多普勒变宽的原因是( )。
电感耦合等离子体发射光谱法（填空题） 1、原子发射光谱分析的波段范围与原子能级有关，一般位于近紫外－可见光区。 2、原子发射光谱分析过程主要分三步，即激发、分光和检测。 3、ICP-AES常用定量分析校正方法有工作曲线法、内标法和标准加入法。 4、ICP-AES常使用氩气纯度要求需大于99.99％。 5、ICP光谱仪是由ICP光源、进样装置、分光装置、检测器和数据处理系统组成。 6、ICP光源由高频发生器、石英炬管和高频感应线圈组成。 7、ICP-AES的进样装置一般是由蠕动泵、雾化器和雾室等组成。 8、ICP-AES检测器现在用的主要是光电倍增管和固体成像器件。 9、ICP-AES数据处理系统主要有计算机、数据通讯版和仪器控制及数据处理软件组成。 10、目前商品化的仪器的振荡频率主要使用27.12MHz 和40.68MHz。 11、高频发生器是ICP-OES的基础核心部件，是为等离子体提供能量的，从功率输出方式上可以分为自激式和它激式两类。化验室现使用ICP－AES为自激式。 12、原子受到外界能量激发时,其外层电子从基态跃迁到激发态所产生的吸收线称为共振线。 13、冷却气（等离子气）的作用是冷却炬管和氩气维持等离子体的稳定性。 14、辅助气作用是调节等离子体火炬的高度，点燃等离子体及保护中心注入管。
15、载气作用是引进分析样品。 16、ICP-AES法中的光谱干扰主要存在的类型有谱线干扰、连续背景干扰和杂散光干扰。 17、各种无机酸对ICP-AES法的干扰效应按HCl、HNO3、HClO4、H3PO4、H2 SO4依次增强。 18、ICP光源的主要工作参数有RF功率、雾化气流量（压力）、观察高度和频率。 19、它激式RF发生器又称晶体控制型RF发生器，它是利用石英晶体的压电效应构成振荡器也取代L-C振荡回路的电容、电感元件。 20、自激式RF发生器又称自由振式RF发生器，它有整流电源、振荡回路和电子管功率放大器三部分组成。 21、固态式RF发生器是用一组固态场效应管（一般是十几只配对）来替代经典RF 发生器中的大功率电子管，以获得大功率高频能量输出。 22、自激式振荡器的主要特点是结构简单、价格低廉、制造调试比较容易，在技术指标上能基本满足光谱分析要求，但其主要的缺点是频率稳定性及功率稳定性较差。 23、平面光栅光谱仪的主要性能色散率和分辨率。 24、光谱在空间按波长分离的程度称为色散率。 25仪器两条波长相差极小的谱线按Rayleigh原则可分开的能力称为分辨率。 26、光电倍增管在全暗条件下工作时，阳极所收集到的电流称为暗电流。 27、在入射光强度不变的情况下，暗电流和信号电流两者的统计起伏叫做噪声。 28、输出光电流强度与噪声电流强度之比值，称为信噪比。 29、固态成像器件是新一代的光电转换检测器，它是一类以半导体硅片为基材的光敏元件制成的多元阵列集成电路式的焦平面检测器，属于这一类的成像器件，目前较成熟的主要是电荷注入器件（CID）和电荷耦合器件（CCD）。 30、常规的ICP—AES分析工作中三级水即可适用，但在分析微量、痕量杂
光谱分析复习和思考题 一、光谱法基础知识 1、光谱法定义或者原理 答：光谱法是基于物质与辐射能作用时，测量由物质部发生量子化的能级之间的跃迁而产生的发射、吸收或散射电磁辐射的波长和强度进行分析的方法。 2、光谱法的分类 二、原子发射光谱 1、原子发射光谱是怎样产生的？为什么各种元素的原子都有其特征的谱线？ 答：（1）当气态原子或离子的核外层电子获取足够的能量后，就会从基态跃迁到各种激发态， 处于各种激发态不稳定的电子(寿命<10-8 s)迅速回到低能态时，就要释放出能量，若以光辐射的形式释放能量，即得到原子发射光谱。（2）因为各种元素原子的核外电子能级不同，所跃迁产生光谱线的波长也不同，所以各种元素的原子都有其特征的谱线。 2、影响原子发射光谱的谱线强度的因素是什么？产生谱线自吸及自蚀的原因是什么？ 答：（1）谱线强度的基本公式：i i KT E i i h A e g g N I i υ-=0 0， N 0—单位体积的基态原子数；gi ，g0 —激发态和基态的统计权重；Ei —激发电位； K —Boltzmann 常数；T —温度/K ；Ai —为跃迁几率；υi —为发射谱线的频率。主要影响因素为统计权重、跃迁几率；激发电位、激发温度；电离度、蒸发速率常数、逸出速率常数。 （2）谱线自吸：某元素发射出的特征光由光源中心向外辐射过程中，会被处于光源边缘部分的低能级的同种原子所吸收，使谱线中心发射强度减弱，这种现象叫自吸。（3）自蚀：在自吸严重情况下，会使谱线中心强度减弱很多，使表现为一条的谱线变成双线形状，这种严重的自吸称自蚀。
3、解释下列名词： （1）激发电位和电离电位。 激发电位：低能态电子被激发到高能态时所需要的能量。 电离电位：每个气体化合物被离子化的能量称为电离电位。 （2）共振线、原子线、离子线、灵敏线、最后线。 共振线：由激发态直接跃迁至基态时辐射的谱线称为共振线。 原子线：原子核外激发态电子跃迁回基态所发射出的谱线。M * → M 离子线：离子核外激发态电子跃迁回基态所发射出的谱线。M+* → M+ ；M2+* → M2+ 灵敏线：由第一激发态直接跃迁至基态的谱线称为第一共振线L1 。第 一共振线一般也是元素的最灵敏线L1。 最后线：当该元素在被测物质里降低到一定含量时，出现的最后一条谱线，这是最后线L1。 4、摄谱仪的类型及分光原理 答：摄谱仪的类型有棱镜摄谱仪和光栅摄谱仪。 棱镜摄谱仪分光原理：利用光的折射原理进行分光。 光栅摄谱仪分光原理：利用光的衍射现象进行分光。 5、标法定量分析的基本公式 答：logR=log(I分/ I)= blogC+log A 三、原子吸收和原子荧光光谱 1、原子吸收光谱和原子荧光光谱是如何产生的？ 答：（1）原子吸收光谱：当光源发射出的具有待测元素特征光辐射的光通过样品蒸气时，被蒸气中待测元素基态原子所吸收，从而由辐射特征谱线强度的减弱程度来测量样品中待测元素含量的方法。
AES 原子发射光谱：原子的外层由高层能及向底层能级,能量以电磁辐射的形式发射出去, 这样就得到了发射光谱。原子发射一般是线状光谱。 原理：原子处于基态,通过电至激发,热至激发或者,光至激发等激发作用下,原子获得能量,外 层电子从基态跃迁到较高能态变成激发态,经过10-8s,外层电子就从高能级向较低能级或基 态跃迁,多余能量的发射可得到一条光谱线。 光谱选择定律：①主量子数的变化△n 为包括零的整数,②△L=±1,即跃迁只能在S 项与P 项间,P 与S 或者D 间,D 到P 和F 。③△S=0,即不同多重性状间的迁移是不可能的。 ③△J=0,±1。但在J=0时,J=0的跃迁是允许的。 N 2S+1L J 影响谱线强度的主要因素：1激发电位2跃迁概率3 统计权重4激发温度〔激发温度↑离子 ↑原子光谱↓离子光谱↑5原子密度 原子发射光谱仪组成：激发光源,色散系统,检测系统, 激发光源：①火焰：2000到3000K,只能激发激发电位低的原子：如碱性金属和碱土金属。 ② 直流电弧：4000到7000K,优点：分析的灵敏度高,背景小,适合定量分析和低含量的测定。 缺点：不宜用于定量分析及低熔点元素的分析。 ③交流电弧：温度比直流高,离子线相对多,稳定性比直流高,操作安全,但灵敏度差 ④火花：一万K,稳定性好,定量分析以及难测元素。每次放电时间间隔长,电极头温度低。 适合分析熔点低。缺点：灵敏度较差,背景大,不宜做痕量元素分析〔金属,合金等组成均匀的 试样⑤辉光 激发能力强,可以激发很难激发的元素,〔非金属,卤素,一些气体谱线强度大,背景 小,检出限低,稳定性好,准确度高〔设备复杂,进样不方便⑥电感耦合等离子体10000K 基体 效应小,检出限低,限行范围宽⑦激光 一万K,适合珍贵样品 分光系统：单色器：入射狭缝,准直装置,色散装置,聚焦透镜,出射狭缝。 棱镜：分光原理：光的折射,由于不同的光有不同的折射率,所以分开。 光栅：光的折射与干涉的总效果,不同波长的光通过光栅作用各有不同的衍射角。 分辨率： 原子发射检测法：①目视法,②光电法, ③摄谱法：用感光板来记录光谱,感光板：载片〔光学玻璃和感光乳剂〔精致卤化银精致明 胶。 曝光量H=Et E 感光层接受的照度、 黑度：S=lgT -1=lg io/i io 为没有谱线的光强,i 通过谱线的光强度i ,透过率T 定性分析：铁光谱比较法,标样光谱比较法,波长测定法。 定量法：①基本原理②内标法 ⑴内标元素和被测元素有相近的物理化学性质,如沸点,熔点 近似,在激发光源中有相近的蒸发性。⑵内标元素和被测元素有相近的激发能,如果选用离子 线组成分析线对时,则不仅要求两线对的激发电位相等,还要求内标元素的电离电位相近。⑶ 内标元素是外加的,样品中不应有内标元素,⑷内标元素的含量必须适量且固定,⑸汾西线和 内标线无自吸或者自吸很小,且不受其他谱线干扰。⑹如采用照相法测量谱线强度,则要求两 条谱线的波长应尽量靠近。 简述内标法基本原理和为什么要使用内标法。 答：内标法是通过测量谱线相对强度进行定量分析的方法。通常在被测定元素的谱线中选一 条灵敏线作为分析线,在基体元素〔或定量加入的其它元素的谱线中选一条谱线为比较线, 又称为内标线。分析线与内标线的绝对强度的比值称为分析线对的相对强度。在工作条件相 对变化时,分析线对两谱线的绝对强度均有变化,但对分析线对的相对强度影响不大,因此可 准确地测定元素的含量。从光谱定量分析公式a c b I lg lg lg +=,可知谱线强度I 与元素的 浓度有关,还受到许多因素的影响,而内标法可消除工作条件变化等大部分因素带来的影响。 激发电位：原子中某一外层电子由基态激发到高能级所需要的能量。共振线：由激发态像基 态跃迁所发射的谱线。〔共振线具有最小电位,最容易被激发,最强谱线 火花线：火法激发产生的谱线,激发能量大,产生的谱线主要是离子线。又称共振线。 自吸和自蚀：发光蒸汽云内,温度和原子密度不均匀,边缘温度较低,原子多处于较低能级当光
仪器分析判断题 1.电化学分析法仅能用于无机离子的测定。单选题］* A/ 正确答案） 2.规定半电池反应写成还原过程，电位较正的电极为正极。单选题］* 正确答案） 3.目前通用的标准电极电位都是绝对值。单选题］* / （正确答案） 4.在分析化学中，溶液中除了待测离子以外，还有其它离子存在，所以条件电极电位更有实用价值。单选题］* 正确答案） 5.液接电位具有强制性和选择性。单选题］* / （正确答案） 6.离子在两相中分布不均匀，出现正负电荷的分离，界面上有电位差产生，即膜电位。单选题］* （正确答案）
7.在晶体敏感膜中，只有待测离子能进入膜相，并参与导电过程，从而使晶体敏感 膜具有选择性。革选题］* 正确答案） 8.液膜电极的敏感膜是浸有某种液体离子交换剂的惰性多孔膜做电极膜。单选题］ * 正确答案） 9.气敏电极可以测定溶液中气体的含量。单选题］* 正确答案） 10.电位滴定时，对参比电极的基本要求是电位不受试液组成变化的影响，具有较稳定的数值。单选题］* 正确答案） 11.原子吸收光谱是由气态物质中基态原子的内层电子跃迁产生的。革选题］* A/ 正确答案） 12.原子吸收光谱分析法可以直接测定非金属元素。革选题］* / 正确答案）
13.原子光谱理论上应是线光谱，原子吸收峰具有一定宽度的原因主要是由于光栅的分光能力不够所致。革选题］* A/ 正确答案） 14.实现峰值吸收的条件之一是：发射线的中心频率与吸收线的中心频率一致。［单选题］* 正确答案） 15.原子吸收光度计中，单色器通常位于火焰之后，这样可分掉火焰的杂散光并防止光电管疲劳。单选题］* 正确答案） 16.石墨炉原子化法比火焰原子化法的原子化程度高，所以试样用量少。单选题］* 正确答案） 17.贫燃火焰也称氧化焰，即助燃气过量。过量助燃气带走火焰中的热量，使火焰温度降低，适用于易电离的碱金属元素的测定。单选题］* 正确答案） 18.对谱线复杂的元素如Fe、Co、Ni,在较宽的狭缝宽度下测定。单选题］* / 正确答案）