原子发射光谱法Atomic Emission Spectrometry, AES
基本原理：一、概述二、原子发射光谱的产生三、谱线强度四、谱线自吸与自蚀
分析装置：
定性、定量分析方法及其应用
=hc/λ
AES 基本原理：利用物质在热或电激发下，气态原子的外层电子由基态跃迁到激发态（极不稳定），返回到基态时，以辐射(发射光谱)的形式释放能量，产生的辐射经单色器形成按一定波长顺序排列的光谱线，以此进行元素定性与定量分析，来判断物质的组成的成分分析方法。
原子发射光谱分析法的优点:
缺点：1）需要内标样进行对照，且内标样的纯度要高； 2）只能测元素浓度，不能测元素存在形态，不能给出分子有关信息；3）对一些非金属，难以检测或灵敏度低。
概念：①激发电位(Excited potential)：由低能态向高能态跃迁所需要的能量，单位：eV 。每条谱 线对应一激发电位。
②电离电位(Ionization potential) ：原子受激后得到足够能量而失去电子—电离；所需的能量称 为电离电位。
③共振线(Resonance line)：凡是由电子激发态与电子基态能级间跃迁所产生的谱线均是。，激发 电位最小，故最易激发为最强谱线(第一共振线或主共振线)。 共振吸收线 ：由激发态向 基态(Ground state) 跃迁所产生的谱线
④原子线：原子外层电子的跃迁所发射的谱线，在谱线表图中用罗马字“Ⅰ”表示
⑤离子线：离子的外层电子跃迁也发射光谱。失去一个电子称为一次电离，一次电离的离子再 失去一个电子称为二次电离，依此类推，以II ，III ，IV 等表示
例， Mg Ⅰ285.21nm 为原子线 Mg Ⅱ 280.27nm 为一次电离离子线
三、谱线强度
四、谱线的自吸与自蚀
当弧焰中心的激发态原子发射的光通过边缘时被处于边缘低温状态的同种原子所吸收的现象称 为自吸，自吸对谱线中心处的强度影响较大
元素浓度低时(b=1)，不出现自吸。如果自吸严重，谱线中心的辐射被强烈的吸收，致使谱线中 心的强度比边缘更低，似乎变成两条谱线，这种现象成为自蚀。
原子发射光谱分析的三个主要过程: ①样品蒸发、原子化，原子激发并产生光辐射；②分光，
形成按波长顺序排列的光谱；③检测光谱中谱线的波长和强度
原子发射光谱仪构成：光源→分光系统→检测器
（一）光源种类及其
00E E E h u u -=∆=ν
电感耦合等离子炬（ICP ）——灵敏度最高
等离子体(plasma)在总体上是一种呈中性的气体，由离子、电子、原子和分子所组成，其正负电
荷密度几乎相等（已电离的呈中性的气体）
组成：ICP 高频发生器+ 炬管和供气系统+ 进样系统
炬管包括：①外管—冷却气、沿切线引入；②中管—辅助气，点燃 ICP (点燃后切断)；抬高等 离子体焰，减少炭粒沉积，保护进样管③内管—载气将样品引入（使用Ar 是因为性质稳 定、不与试样作用、光谱简单）
火焰：①焰心区：试液气溶胶通过该区时被预热和蒸发，又称预热区；②内焰区：试样中原子 主要在该区被激发、电离，并产生辐射，又称测光区；③尾焰区：仅激发低能态的试样
形成原理：ICP 是利用高频加热原理。
当在感应线圈上施加高频电场时，由于某种原因（如电火花等）在
等离子体工作气体中部分电离产生的带电粒子在高频交变电磁场
的作用下做高速运动，碰撞气体原子，使之迅速、大量电离，形成
雪崩式放电，产生等离子气流。在垂直于磁场方向将产生感应电流
耦合，其电阻很小，产生高温，又将气体加热、电离，并在管口形
成一个火炬状的稳定的等离子体焰矩。
ICP 光源特点： （1）低检测限：蒸发和激发温度高；（2）由于
趋肤效应的存在，稳定性高，自吸现象小，测定的线性范围宽。（3）
由于电子密度高，所以碱金属的电离引起的干扰较小。
（4）ICP 属无极放电，不存在电极污染现象。
（5）ICP 的载气流速较低，有利于试样在中央通道中充分激发，
而且耗样量也较少。
（6）采用惰性气体作工作气体，因而光谱背景干扰少。
不足：对非金属测定的灵敏度低；仪器昂贵；维护费高
（二）分光系统——将复合光分散为按波长顺序排列的单色光
1.棱镜分光系统
2.光栅分光系统（300-2000条/mm ）
棱镜与光栅的主要区别：（1）分光原理不同：折射-衍射；（2）棱镜的色散率和分辩率比光栅低；
（3）棱镜光谱是不均匀排列的光谱， 光栅光谱是均匀排列的光谱；（4）光栅适用的波长范围比棱镜宽
指标：①色散率（把不同波长的光分散开的能力）；②分辨率（光学系统能正确分辨出相邻两条谱线的能力）；③集光本领（光学系统传递辐射的能力）
(三) 检测器
常用的检测方法有： 目视法，摄谱法，光电法
1. 目视法——用眼睛来观察谱线强度的方法称为看谱法，仅适用于可见光波段，常用的仪器叫光源
电弧 电感耦合等离子体，ICP 现代光源 经典光源
火花 直流电弧 交流电弧 火焰
激光光源
看谱镜 专用于钢铁及有色金属的半定量分析
2. 摄谱法: 用感光板记录谱线的方法
①把经过分光系统分光后得到的光照在感光板上；②感光板感光、显影、定影, 得到许多距
离不等、黑度不同的光谱线，在映谱仪上观察谱线的位置及大致强度；③进行光谱定性、半定量分析
感光板由照相乳剂(AgBr)均匀地涂布在玻璃板上而成。
黑度S ：感光板曝光后变黑的程度称为变黑密度， 简称黑度。，用测微光度计测量以确定谱线的强度。 通过感光板上没有谱线部分的光强i 0，谱线部
分的光强为i
γ=tan α为感光板的反衬度（直线斜率）
分析线对的相对强度的测量：
ΔS=γb 1㏒c+γ㏒A
3．光电直读法——利用光电倍增管将光强度转换成电信号来检测谱线强度的方法。
仪器类型：火焰分光光度计、电弧和电火花发射光谱仪、等离子体发射光谱仪
一、光谱定性分析（波长λ）——要证明某元素存在，只需找到2-3条谱线
定性原理：由于原子或离子的能级很多并且不同元素结构不同，因此对特定元素的原子或离子
可产生一系不同波长的特征光谱，通过识别待测元素的特征谱线存在与否进行定性分析
相关概念：元素的分析线、最后线和灵敏线
分析线：进行分析时所选用的谱线；
最后线：试样浓度逐渐减小,谱线强度减小,最后仍能观察到的谱线；
灵敏线：元素激发电位低、强度较大的谱线，多是共振线；
关系：最后线往往是元素的最灵敏线，即元素的主共振线；由于共振线是最强的谱线，所 以在没有其它谱线干扰的情况下，通常选择共振线作为分析线。
光谱定性分析摄谱时，要使用哈特曼光阑——使铁光谱与待测试样光谱在光谱处在感光板不同 位置而不改变相对强度 / 为了在摄谱时避免由于感光板移动带来的机械误差，从而造成分 析时摄取的铁谱与试样光谱的波长位置不一致。
为什么要同时摄取铁光谱？——（1）谱线多：在210～660nm 范围内有数千条谱线；（2）谱线 间距离分配均匀：容易对比，适用面广；（3）定位准确：已准确测量了铁谱每一条谱线的0lg i S i
a c
b I
c a I b
lg lg lg +=
⋅= 波长。 可作为波长的标尺，进而确定其他谱线的位置
（1）纯物质比较法。将要检出元素的纯物质或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。本方法简单易行，但只适用于试样中指定组分的定性。
（2）铁光谱比较法：对于复杂组分及其光谱定性全分析，需要用铁的光谱进行比较。采用铁的 光谱作为波长的标尺，来判断其他元素的谱线。
（3）波长比较法：当上述两种方法均无法确定未知试样中某些谱线属于何种元素时，可以采用 波长比较法。即准确测出该谱线的波长，然后从元素的波长表中查出未知谱线相对应的元 素进行定性。
二、 光谱定量分析（强度I ）
1.光谱半定量分析：（１）谱线呈现法，当分析元素含量降低时，该元素的谱线数目也会逐渐减
少，可以根据一定实验条件下出现特征谱线的数目来进行半定量分析（含量百分比）．
（２）谱线强度比较法．可以将被测元素配制成不同浓度的标准系列，然后分别与试样同时摄谱，并控制相同的摄谱条件，通过比较被测元素的灵敏线与标准试样中该元素的相应谱线的黑度，用目视进行比较，进行半定量分析．
（３）均称线对法：选择基体元素或样品中组成恒定的某元素的一些谱线做为待测元素分析线的均称线对(激发电位相近的谱线)，通过二者的比较来判断待测成分的近似含量。
2. 光谱定量分析
在条件一定时，谱线强度I 与待测元素含量c 关系为： I = a c
考虑到发射光谱中存在着自吸现象，引入自吸常数 b ，则：
试样组成、元素化合物形态，放电条件等影响a ，使绝对强度测
定的误差大。
为补偿和抵消这种因实验条件波动而引起的误差，采用
“内标法”，即相对强度法，进行定量分析
(2) 内标法基本关系式(内标法原理)
在被测元素的光谱中选择一条作为分析线(强度I)，再选择内标物的一条谱线(强度I0)，组成分
析线对。则： 相对强度R ： A 为其他三项合并后的常数项
内标元素与分析线对的选择原则：（a)内标元素可选择基体元素，或另外加入，含量适量和固定; （b)内标元素与待测元素具有相近的蒸发性质，激发电位(电离能)相近(谱线靠近，使线对的绝对强度随激发条件的改变作均称变化)——“均匀线对”; （c)原子线与原子线组成分析线对，离子线与离子线组成分析线对; （d)强度相差不大，无相邻谱线干扰，无自吸或自吸小。
定量分析方法
1.三标准试样法——3个常数
三标准试样法就是将三个或三个以上的标准试样和被分析试样于同一实验条件下，在同一感光板上进行 摄谱。由每个标准试样分析线对的黑度差与标准试样中欲测成分含量 c 的对数绘制0
000b b c a I c a I ⋅=⋅=A c b R c A c a c a I I R b b b lg lg lg 0000+=⋅=⋅⋅==
工作曲线，然 后由被测试样光谱中测得的分析线 对的黑度差，从工作曲线中查出待测成分的含量。 A c b R lg lg lg += ； ΔS=γb 1㏒c+γ㏒A
2.持久曲线法——换算因数校正
a. 内标标准曲线法：
以lgR 对应lgc 作图，绘制标准曲线，在相同条件下，测
定试样中待测元素的lgR ，在标准曲线上求得未知试样lgc ；
AB 段：校准曲线线性范围； BC 段：自吸
b.标准加入法：
当测定低含量元素时，无合适内标物，采用此法
取若干份体积相同的试液（cX ），依次按比例加入不同量的待
测物的标准溶液（cO ），浓度依次为：
cX ， cX +cO ， cX +2cO ， cX +3cO ， cX +4 cO ……
在相同条件下测定：RX ，R1，R2，R3，R4……。
以R 对浓度c 做图得一直线，图中cX 点即待测溶液浓度。
3.光谱定量分析的条件选择
光谱仪：一般多采用中型光谱仪，但对谱线复杂的元素
（如稀土元素等）则需选用色散率大的大型光谱仪;
(2) 狭缝：较宽，一般可达20μm
(3) 内标元素和分析线对
（4）光谱缓冲剂：作用是抵偿试样组成变化对谱线强度的影
响，增进有规律的挥发，稳定电弧温度
①碱金属盐类：用作易挥发元素的缓冲剂；②碱土金属盐类：中等挥发元素的缓冲剂；③炭粉：稀释试样，减少试样与标样组成差别
(5) 光谱载体：增加谱线强度
By 小凡 整理
A c b R lg lg lg +=KC R
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；
原子发射光谱分析法冶金方面的应用 摘要：原子发射光谱分析法在发现新元素和推动原子结构理论的建立方面曾做出过重要贡献，在各种无机材料的定性、半定量及定量分析方面也曾发挥过重要作用。近几十年来，由于新型光源、色散仪和检测技术的飞速发展，原子发射光谱分析法得到更广泛的应用。本文主要从原子发射光谱在冶金分析中的应用方面进行简要论述。 关键词：原子发射光谱分析等离子体电感耦合冶金分析 一、基本原理原子发射光谱法基本原理 原子发射光谱法（Atomic Emission Spectrometry ,简称AES）是利用物质在热激发或电激发下，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并进行定性与定量分析，是利用每种元素的原子或离子发射特征光谱来判断物质的组成的分析的方法。原子发射光谱法包括了三个主要的过程，即：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 ↓ 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 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。 二、原子发射光谱在冶金方面应用的背景 ICP-AES在冶金分析中应用的首例报道,应属1975年Butler等人用ICP-AES 法测定钢铁及其高合金钢中12个元素。从早期的综述性报道便可看出,ICP-AES 法在钢铁及其合金分析中的应用,已见报道的测定元素多达50个以上。进入20世纪90年代以来,随着ICP仪器的普及,应用领域不断扩大,公开报道也增多起来。20世纪90年代以来ICP仪器功能的不断提高和普及,多道直读及单道高速扫描性能的提高和仪器性价比的不断优化、具有全谱特性的中阶梯光栅固体检测器仪器的出现,ICP-AES法已成为钢铁及其合金分析的常规手段。已有报导用ICP-AES 法同时测定铁、低合金钢、不锈钢和高温合金中痕量、低含量和常量元素的多元素分析;也有应用于钢中碳化物和稳定夹杂物分析、钢中酸溶铝的快速测定等方面的报道;20世纪90年代以来,在冶金分析上有报道用ICP法测定炉渣中主量成分、高碳铬铁、低碳铬铁、稀土硅铁、高纯铁、硒碲合金、锂铝合金、压铸锌合金中主、次和痕量杂质元素、氟石粉、锌精矿、氧化锆制品、铅锡焊料中杂质元素、锆铀合金中痕量杂质元素和冶金环境的监测即:冶金生产中废水、废气、废料有害元素的测定等,可以看出ICP-AES在冶金分析中的应用范围已迅速扩大。
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
原子发射光谱法的定量 1.发射光谱定量理论基础 原子由某一激发态向基态或较低能级跃迁发射谱线的强度，与激发 态原子数成正比 在激发光源高温条件下，温度一定，处于热力学平衡状态时，单位 体积基态原子数与激发态原子数之间遵守Boltzmann 分布定律： Ni :单位体积激发态原子数, No:单位体积基态原子数 gi ： 激发态统计权重 ， go ：基态统计权重 Ei ：激发能 k : Boltzmann 常数 原子的外层电子在I,j 两个能级之间跃迁，其发射谱线强度 I ij =N i A ij hv ij A ij ： 跃迁几率 ，h ： Plank 常数 v ij ： 发射谱线的频率 整理上两式 得： 可知谱线强度影响因子如下： 1.gi/go 2.跃迁几率 3.激发能Ei: 激发能最低的共振线强度最大 4.激发温度： 5.基态原子数
⏹上式中No正比于样品浓度。在一定的实验条件下，.激发温度 一定时，gi/go、跃迁几率、激发能Ei等为常数，即：I=ac 如有谱线自吸现象：I=ac b b：自吸系数，低浓度时b＝1 2.定量方法： （1）校准曲线法（略） （2）标准加入法 ⏹设被测定元素浓度为Cx, 分别加入不同浓度的标准溶液 Ci=C1,C2,C3；在同一条件下激发光谱 ∵I=ac b；在低浓度下b≈１， ∴Ｉ＝ac 即I i=a(Cx+Ci)；Ci=C1,C2,C3 当I＝0时，Cx=-Ci 例题：利用发射光谱标准加入法测定人体血液中的Mn，分析数据如下，计算Mn含量 以C为本底，以上数据整理如下：
用上表数据作回归方程，得I = 1.575Ci + 25.083。其标准曲线如下 解方程： 当发射强度I＝0时, Ci= -25.083/1.575 ≈-15.93 Cx＝- (Ci)=15.93 (3) 内标法 分析线对：被测元素的谱线－分析线 内标元素的谱线－内标线 分析线与内标线要有
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
原子发射光谱分析法AESAtomic 第八章原子发射光谱分析法(AES)(Atomic Emission Spectroscopy) 发射光谱分析法是根据待测物质的气态原子被激发时所发射的特征线状光谱的波长及其强度来测定物质的元素组成和含量的一种分析技术. 其分析过程包括:(1)试样蒸发,激发; (2)色散光谱(分光); (3)检测并记录光谱; (4)根据光谱进行分析. 发展概况: _一般认为原子发射光谱是1860年德国学者基尔霍夫(Kirchhoff GR)和本生(Bunsen RW)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.由于当时对有关物质痕量分析技术的要求并不迫切,在发射原子发射光谱以后的许多年中,发展很缓慢. 到了二十世纪三十年代,人们已经注意了到浓度很低的物质,对改变金属, M + hν E2-E1=△E=hν=hc/λ ∴ λ=hc/△E 特点和应用: 选择性好―不同元素有不同的谱线; 灵敏度高,精密度好―可测定小于1%的组分,在测0.0x ppm的组分时;精密度在±10%左右; 可分析不同状态的试样,分析速度快; 多元素的同时分析能力强. 目前已可用于分析70多种元素,并可进行全自动分析. 2.基本原理 (1)原子在不同能级的分布及谱线强度 ①原子在不同能级的分布符合玻尔兹曼方程 ②谱线的强度 如原子在i,j两个能级间跃迁,且跃迁几率为Aij时,谱线的强度 Iij=Ni Aij hνij 高能态的粒子数目,以玻尔兹曼方程代入得: j为基态时: 如离子在i,0两个能级间跃迁,且跃迁几率为Ai0时,一次离子谱线的强度为: ③影响谱线强度的因素 a.谱线强度与激发电位和电离电位的关系是负指数关系:激发电位和电离电位愈高,谱线强度愈小;第一共振线的激发电位低,其强度往往最大. b.跃迁几率与激发态原子的寿命成反比;与谱线强度成正比. c.统计权重与与谱线强度成正比. d.温度升高,谱线强度增大;若温度太高,原子电离,离子线强度增加,原子线的强度降低;每条谱线有合适的温度,在该温度下,该谱线的强度最大.(如) 不同元素的蒸发曲线 (2)谱线强度与试样中元素浓度的关系
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 1、原子发射光谱法简介 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。 2、原子发射光谱的原理 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（10-8s）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： △ E = E? - E^i = E p = hv 二匹=h~c 九 式中，E2及E1分别是高能态与低能态的能量，Ep为辐射光子的能量，v、■、~ 分别为辅射的频率、波长、波数，c为光速，h为普朗克常数。 3、原子发射光谱法的应用 3.1原子发射光谱法在环境领域的应用 电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES在水环境分析中主要用于天然水体、饮用水、工业废水和城市废水中金属及非金属元素的测定。陈金忠等人采用ICP-AES 法测定自来水中痕量铜、汞和铅。通过加入调节液，加入有机添加剂等措施提高被测元素的谱线强度及增大光谱的信背比。优化试验条件下，铜、汞和 铅的方法检出限（3s）依次为2.32,8.34,5.16卩g • L-1。为研究自来水中重金属污染提供了一定的理论及实验依据。 徐红波等人应用电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）同时测定废水中的Zn,Cr,Pb,Cd,Cu和As6种元素。对波长、入射功率、雾化压力、提升量等分析条
原子离子发射光谱 原子离子发射光谱法是一种基于原子离子光谱现象的分析方法。它利用原子离子在受到激发后发出的光来获取信息，以进行物质成分的定性和定量分析。本文将详细介绍原子离子发射光谱的各个方面。 1.原子光谱 原子光谱是原子能级之间的跃迁产生的光谱。根据量子力学原理，原子具有一系列离散的能级，当原子从一个能级跃迁到另一个能级时，会发出或吸收特定波长的光。原子光谱线具有高度的线形和稳定性，可用于元素的定性和定量分析。 2.离子光谱 离子光谱是离子能级之间的跃迁产生的光谱。离子能级之间的跃迁与原子能级跃迁类似，但离子光谱的复杂性高于原子光谱，因为离子的能级结构受到电荷、质量、转动和振动等影响。离子光谱也具有高度的线形和稳定性，可用于元素的定性和定量分析。 3.光谱线强度 光谱线强度是指发射或吸收光的强度。光谱线强度与原子的激发态和基态的能级分布以及跃迁概率有关。高强度光谱线可用于提高检测灵敏度，而低强度光谱线则可用于研究复杂的能级结构和化学键信息。 4.光谱线波长 光谱线波长是发射或吸收光的波长。不同元素具有不同的特征波长，因此可通过测量光谱线的波长进行元素的定性分析。同时，通过
测量不同波长下的光强，可以进行元素的定量分析。 5.光谱线宽度 光谱线宽度是指光谱线的宽度。它受到多种因素的影响，如自然宽度、温度、压力、磁场、电场等。通过对光谱线宽度的测量和分析，可以获得关于原子能级结构、激发条件和环境因素的信息。 6.光谱线分裂 光谱线分裂是指光谱线在磁场或电场作用下的分离现象。它反映了原子能级的精细结构以及与外部场的相互作用。通过对光谱线分裂的测量和分析，可以获得关于元素的磁学和电学性质的信息。 7.光谱线位移 光谱线位移是指光谱线的波长在温度、压力、磁场、电场等外部因素影响下的变化现象。它反映了原子能级随外部条件的变化情况，可用于研究元素的热力学性质和化学反应过程中的能量变化。 8.光谱线猝灭 光谱线猝灭是指在高激发条件下，原子从一个激发态跃迁回基态时伴随的光谱线强度的变化现象。它反映了激发态原子的失活过程和辐射衰变动力学行为，可用于研究激发态原子的弛豫过程和动力学性质。 9.光谱线与温度关系 光谱线与温度关系是指光谱线的强度、波长、宽度等随温度的变化情况。不同元素的光谱线对温度的敏感性不同，通过对光谱线与温度关系的测量和分析，可以获得关于元素的热力学性质和激发态能级