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第三章原子发射光谱分析§3.1 光化学分析法概述3.1.1 光化学分析法概述1、光学分析法的分类光学分析法分为光谱法和非光谱法两类。
✓光谱法：基于物质与辐射能作用时，测量由物质内部发生量子化的能级之间的跃迁而产生的发射、吸收或散射辐射的波长和强度进行分析的方法。
✓非光谱法：不涉及物质内部能级的跃迁，是基于物质与辐射相互作用时，电磁辐射只改变了传播方向、速度或某些物理性质，如折射、散射、干涉、衍射、偏振等变化的分析方法（即测量辐射的这些性质）。
属于这类分析方法的有折射法、偏振法、光散射法、干涉法、衍射法、旋光法和圆二向色性法等。
2、电磁波谱电磁辐射按照波长（或频率、波数、能量）大小的顺序排列就得到电磁波谱。
表3-1-1 各光谱区的光谱分析方法3、各种光分析法简介A、发射光谱法∙γ射线光谱法∙x射线荧光分析法∙ 原子发射光谱分析 ∙ 原子荧光分析法 ∙ 分子荧光分析法 ∙ 分子磷光分析法 ∙ 化学发光分析 B 、吸收光谱法 ∙ 莫斯堡谱法∙ 紫外可见分光光度法 ∙ 原子吸收光谱法 ∙ 红外光谱法∙ 顺磁共振波谱法 ∙ 核磁共振波谱法 C 、散射∙ Roman 散射4、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(光电直读仪)； 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(一般光源)；ng ⋅g -1(ICP ） ⑤准确度较高：5%～10% (一般光源）； <1% (ICP)；⑥ICP-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； ⑦非金属元素不能检测或灵敏度低。
3.1.2 原子光谱与原子光谱分析法直接相关的原子光谱理论，主要指原子光谱的产生和谱线强度理论，这就是光谱定性、定量分析的理论依据。
1、原子光谱的产生量子力学认为，原子光谱的产生，是原子发生能级跃迁的结果，而跃迁几率的大小则影响谱线的强度，并决定了跃迁规则。
第3章原子发射光谱法教学时数：8学时教学要求：1．较好掌握原子光谱的产生原理；掌握原子发射光谱强度的影响因素。
2．基本掌握仪器的各部分基本工作原理、工作流程；掌握ICP形成过程及其特性。
3．较好掌握光谱定性、半定量、定量分析4．了解光谱法的干扰效应及消除方法教学重点与难点1. 原子发射光谱分析法的基本原理：原子发射光谱的产生。
掌握原子发射光谱强度的影响因素；谱线强度与分析元素的关系(塞伯一罗马金公式)。
2．原子发射光谱仪器：激发光源及其选择，光谱仪的结构及组成。
棱镜光谱仪及光栅光谱仪的色散率和分辩率。
感光板及乳剂特性曲线。
3. 光谱定性分析。
灵敏线、最后线、分析线。
半定量分析：谱线黑度比较法和谱线呈现法。
光谱定量分析：基本定量关系式，内标法原理，光谱定量分析方法和工作条件。
3-1 概述一、定义原子发射光谱法(atomic emission spectrometry, AES)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，一般简称发射光谱分析或光谱(化学)分析。
二、原子发射光谱的分析过程原子发射光谱是原子的特征，在进行发射光谱分析时，必须经过下列过程。
1、试样蒸发、激发产生辐射首先将试样引入激发光源中，给以足够的能量，使试样中待测成分蒸发、离解成气态原子，再激发气态原子使之产生特征辐射。
蒸发和激发过程是在激发光源中完成的，所需的能量由光源发生器供给。
2、色散分光形成光谱从光源发出的光是包含有多种波长单色光的复合光，需要进行分光才能获得便于观察和测量的光谱．这个过程是通过分光系统完成的，分光系统的主要部件是光栅(或棱镜)，其作用就是分光。
3、检测记录光谱,根据光谱进行定性或定量分析三、原子发射光谱法的特点优点：1. 应用范围广2. 具有一定的精密度和准确度3. 检出限低。
4. 样品消耗少5. 多元素同时检出能力。
6. 分析速度快。
7. 选择性好。
习题1 简述常用光源的工作原理及特点，在实际工作中应如何正确选择所需光源。
2 试从色散率、分辨率等诸方面比较棱镜摄谱仪和光栅摄谱仪的特点。
3 阐述光谱定性分析的基本原理，并结合实验说明光谱定性分析过程。
4 光谱定量分析的依据是什么？内标法的原理是什么？如何选择内标元素和内标线？5 分析下列试样应选用什么激发光源？什么类型的光谱仪？ （1）矿石矿物的定性和半定量分析；（2）钢中锰（0.0X% ～ 0.X%）的测定； （3）高纯氧化镧中铈、镨、钕的测定；（4）污水中Ti V Fe Cu Mn Cr ,,,,,等（含量为10-6数量级）的测定解：（1）直流电弧；一米光栅摄谱仪 （2）低压交流电弧；中型摄谱仪 （3）高压火花光源；大型摄谱仪（4）高频电感耦合等离子体（ICP ）光源；选ICP —AES 光电直读光谱仪6 平面反射光栅的宽度为50 mm ，刻线为600条/ mm ，求一级光谱的分辨率和在600.0 nm 处能分辨的最近的两条谱线的波长差为多少？当用棱镜为色散元件时，该棱镜材料的色散率λd dn为120 (mm -1)，试求要达到上述光栅同样分辨率时，该棱镜的底边应为多长？ 解：分辨率为： N k R ⋅=∆=λλ300000.506001=⨯⨯=R nm R02.030000.600===∆λλ由公式λd dnmbR =，得 mm d dn m R b 250120130000=⨯==λ7 一平面反射光栅，当入射角为400，衍射角为100时，为了得到波长为400 nm 的一级光谱，光栅上每毫米的刻线为多少？解：由光栅方程公式 (sin sin )d k αβλ+=，得0610sin 40sin 104001sin sin +⨯⨯=+=-βαλk d mm mm d 4410896.4174.0643.0104--⨯=+⨯=刻线数为204210896.414=⨯-条8 若光栅的宽度为50.0 mm ， 每毫米有650条刻线，则该光栅的一级光谱的理论分辨率是多少？一级光谱中波长为310.030 nm 和310.066 nm 的双线能否分开？ 解：分辨率为： N k R ⋅=∆=λλ325000.506501=⨯⨯=Rnm R 0095.032500048.31032500)066.310030.310(21==+==∆λλ即理论分辨率为32500的光栅能够分开波长差为0.0095 nm 的谱线，310.030 nm 和310.066nm 的双线波长差为0.036 nm ，所以能够分开。
