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：
Δc v h hc hv E E E E P ~12====-=λ
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 、λ、λ
~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 2.32,8.34,5.16μg ·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、提升量等分析条件进行优化。
样品中的干扰因子通过谱线的背景校正方法予以消除。
测定各元素的线性关系良好,相关系数均在0.9994以上,各元素的检出限在0.000 7-0.008 5μg/mL之间,样品分析结果的相对标准偏差均小于5.46%,加标回收率在94.0%-105.0%。
3.2原子发射光谱法在冶炼过程的应用
在钢铁冶炼，特别是特种钢的冶炼过程中，控制钢材中添加元素的含量，是控制钢材质量的一个重要方法，用火花原子发射光谱法可以很好地完成任务。
曹吉祥等人用火花源原子发射光谱法测定铁素体不锈钢中低含量碳。
采用试验优化的方法，并且为适应低含量碳的测定，制备了一套专用的光谱标样，汞制作工作曲线用。
所得碳的测定值与用高频燃烧红外吸收法的测定结果相符，测定值的相对标准偏差（n=11）均小于8%。
陆军等人采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铸铁中镧和铈。
样品用硝酸和高氯酸溶解,蒸发冒烟至近干,盐酸溶解后,在379.478 nm或408.672 nm波长下,用ICP-AES测定镧,检出限为0.022μg/mL或0.012μg/mL,测定下限为0.22 gg/mL或0.12μg/mL;在413.380 nm波长下测定铈,检出限和测定下限分别为0.010μg/mL和0.10μg/mL。
测定中的基体效应用基体匹配方法消除,共存元素的干扰应用仪器软件中谱线干扰校正程序克服。
方法已成功地应用于球墨铸铁标准样品中镧和铈的测定,结果与认定值相吻合。
3.3原子发射光谱法在矿产开发中的应用
矿物中各种元素的分析是原子发射光谱法应用中的一个主要领域，全世界每年分析的地球化学样品超过一千万件。
靳芳等人采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定光卤石矿中钾、钠、钙、镁和硫酸根。
选择波长为766.5,330.2,317.9,279.8,181.9nm5条谱线依次作为测定钾、钠、钙、镁和硫的分析线。
钾、钠、钙、镁和硫的方法检出限(3s)依次为0.8,1.6,0.8,0.8,2.4mg·L-1。
应用此法测定了光卤石样品中5种元素的含量,回收率在97.2%～102.1%之间,相对标准偏差(n=10)小于3.5%。
马生凤等人采用四酸溶样-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铁、铜、锌、铅等硫化物矿石中22个元素，应用四酸(硝酸,盐酸,氢氟酸,高氯酸)混合溶矿,电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)同时测定了铁矿石、铜矿石、铅矿石、锌矿石及多金属矿石样品中Al、Fe、Cu、Pb、Zn、Ca、Mg、K、Na、Sb、Mn、Ti、Li、Be、Cd、Ag、Co、Ni、Sr、V、Mo和S22个元素量。
实验确定了方法的分解条件以及测定元素的检出限及干扰条件。
用国家一级标准物质GBW07162(多金属贫矿石)和GBW07163(多金属矿石)进行精密度实验,统计数据显示,结果精密度(RSD)和准确度(RE)都小于10%,而且大多数元素的精密度和准确度在5%范围内。
通过标准物质进行方法验证,非单矿物或精矿的一般硫化物矿石的检测结果基本都在标准值的范围内,符合地质矿产开发的要求。
本方法具有同时测定元素多、线性范围宽、检出限低等优点,实际使用性强,结果满意。
3.4原子发射光谱法在材料分析中的应用
随着经济和科技发展，对材料分析的要求亦提出了越来越高的要求，由于原子发射光谱能够进行多元素同时测定，而且灵敏度也比较高，因此被广泛地应用于各种材料中多种杂质成分的测定。
余莉莉的ICP-AES测定金属材料中元素的研究现状及进展的论文根据ICP-AES 分析金属材料的不同,分别综述了ICP-AES在新型金属材料钕铁合金、铝合金、锆合金、钢铁、高温合金等材料中的元素分析应用。
此外,对ICP-AES
技术在金属元素测定中的研究现状进行了总结和展望。
何志明采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铝质耐火材料中钙、镁、铁、钛及钾的含量。
样品用碳酸锂-硼酸(2+1)混合熔剂熔融,盐酸(1+1)溶液浸取,电感耦合等离子体原子发射光谱法直接测定铝质耐火材料中钙、镁、铁、钛、钾五元素。
优化了仪器参数和分析谱线,采用基体匹配法并应用仪器软件中的谱线干扰校正程序有效消除铝基体的干扰。
对不同含量的2个试样进行精密度试验,测定结果的相对标准偏差(n=10)小于 4.0%,该方法的检出限(3S/N)为0.004～0.06mg·L-1。
对铝质耐火材料标准样品进行测定,结果与标准值相符。
周瑞
65120329。
