原子光谱的演变与发展

原子吸收光谱的发展历史

第一阶段 原子吸收现象的发现与科学解释

早在1802年，伍朗斯顿（W.H.Wollaston）在研究太阳连续光谱时，就发现了太阳连续光谱中出现的暗线。1817年，弗劳霍费（J.Fraunhofer）在研究太阳连续光谱时，再次发现了这些暗线，由于当时尚不了解产生这些暗线的原因，于是就将这些暗线称为弗劳霍费线。1859年，克希荷夫（G.Kirchhoff）与本生（R.Bunson）在研究碱金属和碱土金属的火焰光谱时，发现钠蒸气发出的光通过温度较低的钠蒸气时，会引起钠光的吸收，并且根据钠发射线与暗线在光谱中位置相同这一事实，断定太阳连续光谱中的暗线，正是太阳外围大气圈中的钠原子对太阳光谱中的钠辐射吸收的结果。

第二阶段 原子吸收光谱仪器的产生

原子吸收光谱作为一种实用的分析方法是从1955年开始的。这一年澳大利亚的瓦尔西(A.Walsh)发表了他的著名论文'原子吸收光谱在化学分析中的应用'奠定了原子吸收光谱法的基础。50年代末和60年代初，Hilger, Varian

Techtron及Perkin-Elmer公司先后推出了原子吸收光谱商品仪器，发展了瓦尔西的设计思想。到了60年代中期，原子吸收光谱开始进入迅速发展的时期。 第三阶段 电热原子吸收光谱仪器的产生

1959年,苏联里沃夫发表了电热原子化技术的第一篇论文。电热原子吸收光谱法的绝对灵敏度可达到10-12-10-14g,使原子吸收光谱法向前发展了一步。近年来,塞曼效应和自吸效应扣除背景技术的发展,使在很高的的背景下亦可顺利地实现原子吸收测定。基体改进技术的应用、平台及探针技术的应用以及在此基础上发展起来的稳定温度平台石墨炉技术(STPF)的应用,可以对许多复杂组成的试样有效地实现原子吸收测定。

第四阶段 原子吸收分析仪器的发展

随着原子吸收技术的发展，推动了原子吸收仪器的不断更新和发展，而其它科学技术进步，为原子吸收仪器的不断更新和发展提供了技术和物质基础。近年来，使用连续光源和中阶梯光栅，结合使用光导摄象管、二极管阵列多元素分析检测器，设计出了微机控制的原子吸收分光光度计，为解决多元素同时测定开辟了新的前景。微机控制的原子吸收光谱系统简化了仪器结构，提高了仪器的自动化程度，改善了测定准确度，使原子吸收光谱法的面貌发生了重大的变化。联用技术(色谱-原子吸收联用、流动注射-原子吸收联用)日益受到人们的重视。色谱-原子吸收联用，不仅在解决元素的化学形态分析方面，而且在测定有机化合物的复杂混合物方面，都有着重要的用途，是一个很有前途的发展方向。

浅谈石墨炉原子吸收光谱分析仪器技术的现状与发展

【摘 要】石墨炉原子吸收光谱分析仪器用于对矿石的分析中，可以分析出60多种元素，是认为在采矿时的最佳分析仪器。在本文中，笔者就石墨炉原子吸收光谱分析仪器得现状与发展进行研究，其中就包括对石墨炉原子化器的发展和非热方式原子化器的发展的了解，在此基础上，有自己对于石墨炉原子吸收光谱分析仪器发展的概念。

【关键词】石墨炉；原子化器 ；分析仪器

引言

随着科学技术的发展，人们用于矿石分析的仪器越来越先进，而石墨炉原子吸收光谱分析仪器已经成为了最首要的选择。世界上第一台石墨炉原子吸收光谱分析仪器是由美国PE公司在1970年推出的，在1959年由B.利沃夫提出石墨炉原子吸收光谱分析法，就是这部仪器的理论基础。石墨炉原子吸收光谱分析仪器可以测定出矿石中的60多种元素，具有较高的灵敏度，而且制造仪器的费用低，仪器构造比较简单。就是这些优势使石墨炉原子吸收光谱分析仪器在越来越多的领域中发挥了作用，其中就包括冶金、地质、环境以及半导体材料分析，而且在对超痕分析中有重要作用。

1 石墨炉原子化器的发展

1.1 对石墨炉进行横向加热

B.利沃夫所提出石墨炉原子吸收光谱分析法，就是岩石在恒温条件下产生原子化或者是样品进行完全原子化。而为了将石墨炉原子化器推向市场，马斯曼提出了在炉中放置平台，即对石墨炉进行横向加热，使分析物体能够在恒温条件下实现原子化，而这一构想得到了B.利沃夫的支持。马斯曼的构想使石墨炉原子化器的发展上升了一个空间。对石墨炉进行横向加热就是对分析物体与石墨管垂直的方向进行加热，让电流流向与石墨管方向相垂直。对横向加热石墨炉这个课题研究成功的有瑞典Frech 教授和荷兰de Galan 教授。世界上第一台石墨炉原子吸收光谱分析仪器就是在这两位教授的研究成果上研发出来的。

1.2 对石墨炉进行纵向加热

纵向加热是相对于横向加热而言的，纵向加热之所以不被大众所接受，没有成为社会普遍产品，是因为纵向加热石墨炉必须在升温的条件下才能进行原子化，而且还会有严重的温度梯度。

原子发射光谱分析技术及其发展和应用　项亮李云（江西铜业铅锌金属有限公司，江西九江３３２５００）　摘要：随着时代的快速发展，光谱分析技术也在不断升级，　目前光谱分析技术已经广泛应用到各个领域，充分发挥了光谱　分析技术的真正价值。其实光谱分析技术的发展历程较为漫　长，而作为一名光谱分析人员，不仅要了解光谱分析技术的发　展过程，还要对光谱分析技术的原理和相关仪器进行熟悉，要　确保将光谱分析技术应用到生活实践中。　关键词：光谱分析；摄谱仪；直读光谱仪；原子发射光谱　在现代社会中，光谱分析技术发挥的作用越来越大，作为　光谱分析人员首先要掌握光谱分析技术的来源，要对相关原理　熟悉，能够熟练操作光谱仪器，从而获取更为精确的分析数　据。在本文中将对光谱分析技术的发展过程进行介绍，并分析　几种光谱仪器的功能和应用。　１光谱分析技术的发展历程　德国学者早在１９世纪中期发现某些波长的光线在特殊情　况在会具有某些元素的特征，主要是通过盐溶液在光焰加热实　验中加以验证，这样就为光谱技术的诞生奠定了基础。在上世　纪３０年代，国际上许多学者都开展加强对光谱定量的研究，研　发出了原子发射光谱技术，其原理主要是运用了元素原子的能　量状态，当原子在获得了一定能量后，外层电子就会发生变化，　处于激发态，当能量逐渐消失后，外层电子就会恢复到常态，在　这个过程中电子能量会以光的形式进行释放，这就是发射光　谱。由于不同元素原子之间的结构有所差异，这样原子光谱特　征也会有所差异。正是由于原子光谱特征的差异，可以实现对　不同样品的检测。　最早的原子发射光谱主要采用了感光板来接收光谱，但是　操作环节较多，光谱分析速度较慢。在上世纪４０年代，光电直　读光谱仪被研制成功，有效精简了操作环节，并且可以直接对　元素进行光谱分析，提高了光谱分析速度和准确率。随后诞生　的真空光电直读光谱仪实现了对金属材料的之间检测，而后来　的等离子直读光谱仪在原有基础上进行了改进和优化，实现了　材料在液体状态下的检测。　２元素谱线接收装备的发展和功能　２．１摄谱仪：感光板　早期的摄谱仪主要采用了感光板作为接收装置，当光谱景　观感光、谱片显像、定像、过滤、风干等多个流程后，元素光谱就　会以黑度的形式记录在感光板上，工作人员需要对感光板上的　黑度值进行分析，制作成曲线从而分析结果。这种方法对于工　作人员的技能要求较高，必须要在特定环境下才可进行，操作　流程也较为繁琐，随着科技的不断更新还贷，这种技术早已经　被时代所淘汰。　２．２直读光谱仪：光电倍增管或ＣＣＤ等　随着科学技术的不断升级，元素谱线的接收装置也开始发　生改变，主要采用光电倍增管来实现，其原理主要是利用分光　后的光照射到光电倍增管阴极上，这样救护导致光电子的释　放，当光电子与发射极发生碰撞时，就会形成电流，将发射谱线　转化为电信号，这样记录器和指示器就会对电信号进行检测，　从而得知结果。直读光谱仪的操作较为简便，工作效率也有所　提升，随着ＣＣＤ谱线接收装置的出现，还可以将光学影像转化　为数字信号，快速促进了光谱分析技术的发展。　３直读光谱仪的系统组成分析　通常在实验室中使用的直读光谱仪，主要是由四部分组　成，分别是火花激发台、真空及分光系统、测量系统、控制系　统等。　３．１火花激发台　通常火花激发台主要是由两部分组成，分别是激发光源和　放置样品台。激发光源大多都采用的低压电容放电激发光源　技术，这种技术性能较为稳定，放电范围可以适当调整，因此在　光谱分析仪器中应用较为广泛。而放置样品台，可以直接将金　属和固体钢样作为上电极，而下电极就采用钨电极，在激发室　中会充满氩气，样品被高电压击穿，通过电极放电，将会导致样　品的快速融化，这样就可以改变样品原子的结构状态，从而突　现对样品的检测。　３＿２真空及分光系统　在直读光谱仪中真空及分光系统至关重要，主要是利用ｒ　光束的反射实现分光，而ＣＣＤ检测器则负责收光，将光谱转换　为数字信号，再通过仪器输出设备对数字信号进行检测，最终　得知检测结果。　３．３测量系统　测量系统的真正作用就是实现转换与分析功能，在光谱分　析过程中干扰因素较多，容易对分析数据产生影响。测量系统　就需要利用自身优势进行屏蔽，减少干扰因素的出现，提高分　析数据的准确性。　４原子发射光谱分析技术的应用　在工业生产中，原子发射光谱分析技术应用较为广泛，比　如冶金行业、机械行业、化工行业都在应用原子发射光谱分析　技术，原子发射光谱仪操作程序较为简单，对技能要求较低。　例如，在钢材冶炼环节，钢铁入炉前，检测人员可以对钢材样品　进行快速分析，从而及时对钢液成分进行纠正，有效控制冶炼　环节，提高钢材冶炼质量和效率。同时原子发射光谱仪在机械　制造行业的应用，可以提高原材料成分的分析速度和效率，适　用于对原材料进厂时的检查。　参考文献：　【１】寿淼钧，吕全超，顾海涛，吴正祥．全光谱原子发射光谱技　术的特点与应用【ＪＪ．理化检验（化学分册），２０１１（Ｏ８）．　【２］朱生慧．原子发射光谱仪器研究新进展［Ｊｊ．中国无机分析　化学，２０１３（０１）．　【３】斯琴毕力格，李青会，干福熹．激光剥蚀一电感耦合等离子　体一原子发射光谱／质谱法分析中国古代钾玻璃组分［Ｊ１．分析『乜　学，２０１３（０９）．　７８）化工　理

原子光谱学的历史

原子光谱学是研究原子在特定条件下吸收和发射光辐射的学科，其历史可以追溯到18世纪末。以下是原子光谱学的主要历史发展：

1. 18世纪末至19世纪初：最早的原子光谱研究可以追溯到约瑟夫·冯·弗拉·荷夫和威廉·海因里希·沃斯坎宁的工作。他们分别发现了氢原子和其它元素的光谱现象，并提出了一些基本规律。

2. 19世纪：光谱学的研究进一步深入。格罗特里安·基尔霍夫、安格斯特·昂斯特罗姆和他们的学生们通过观察氢原子和其它元素的光谱，提出了基尔霍夫规则和昂斯特罗姆定律，对光谱线的频率和波长的关系进行描述。

3. 20世纪上半叶：量子力学的出现使得原子光谱学得到了更加严谨的理论解释。尤金·鲍尔和亚伯拉罕·彼得·里特在1920年代提出了量子力学描述原子结构的模型，这一模型能够解释光谱线的位置和强度。

4. 20世纪中叶：原子光谱学在天体物理学和化学中的应用得到了广泛发展。研究人员通过观察星系和星际空间中的光谱，发现了一些新的元素和物质。

5. 近现代：随着科学技术的进步，原子光谱学的应用范围进一步扩大。包括激光光谱学、原子吸收光谱法等在内的新技术不断涌现，为物质分析、环境监测等领域提供了强大的工具。

总之，原子光谱学的历史经历了对光谱现象的观察和实验研究、基于量子力学的理论解释以及应用的不断发展和创新，其研究成果为我们深入理解原子结构和物质性质提供了重要依据。