发射光谱分析

原子发射光谱分析基本原理原子发射光谱分析是一种常用的分析技术，用于确定物质中不同元素的存在和浓度。

基本原理是通过激发原子使其跃迁到高能级，然后原子从高能级退回到低能级时会发射出一系列特定的频率光线，这些光线就被称为发射光谱。

本文将详细介绍原子发射光谱分析的基本原理。

当原子处于高能级时，由于能量不稳定，原子会自发地退回到低能级。

在这个过程中，原子会发射出一定频率的光线。

这是因为原子的能级结构是离散的，每个能级对应不同的能量差和光频率。

各元素拥有独特的能级结构，因此每个元素会发射出特定的频率光线，形成一种独特的光谱指纹。

发射光谱的特点是谱线的亮度与元素浓度成正比。

因此，通过测量谱线的强度可以确定样品中该元素的浓度。

发射光谱分析可以在可见光、紫外光和红外光范围内进行。

原子发射光谱分析有两种主要的测量方式：线源测量和离散源测量。

线源测量是指使用等离子体火焰或火花放电等产生连续谱的激发源。

这种方法适用于多元素分析和测量大样品数量。

离散源测量是指使用电弧放电或激光脉冲等产生谱线的激发源。

这种方法适用于单元素测量和对样品数量要求不高的分析。

然而，原子发射光谱分析也存在一些局限性。

由于发射光谱需要样品激发和发射，对样品形式和形状要求较高。

此外，元素之间的相互作用和基体效应也会对分析结果产生影响，需要进行校正和修正。

总结起来，原子发射光谱分析是一种常用的化学分析技术，适用于多元素同时分析和不同浓度的测量。

通过测量发射光谱的强度可以确定元素的浓度。

然而，这项技术也有一定的局限性，需要对样品的形态和基体进行处理和修正。

尽管如此，原子发射光谱分析仍然是一种重要的化学分析方法，广泛应用于环境监测、食品检测和地质勘探等领域。

光谱分析方法的分类光谱分析是一种通过测量物质在不同波长或频率下的光的能量强度分布来获取物质组成和性质信息的分析方法。

根据测量光谱的方式和光源的特点，光谱分析方法可以分为许多不同的分类。

以下是几种常见的光谱分析方法分类。

一、根据测量方式的分类1.发射光谱分析：通过测量物质在激发状态下发射的光谱来研究物质的组成和性质。

常见的方法有火焰光谱法、原子发射光谱法和荧光光谱法等。

2.吸收光谱分析：通过测量物质在一些特定波长或频率下吸收光的能量来研究物质的组成和浓度等参数。

常见的方法有紫外-可见吸收光谱法、红外吸收光谱法和拉曼光谱法等。

3.散射光谱分析：通过测量物质对入射光的散射来研究物质的组成和粒径分布等。

常见的方法有动态光散射法、静态光散射法和拉曼散射光谱法等。

4.荧光光谱分析：通过测量物质在受激发光照射下产生的荧光光谱来研究物质的组成和性质。

常用的方法有荧光光谱法、磷光光谱法和激光诱导荧光光谱法等。

5.旋光光谱分析：通过测量物质对具有旋光性质的圆偏振入射光的旋光角度变化来研究物质的旋光性质和构型等。

常见的方法有圆二色谱法和倍频法等。

二、根据光源的特点的分类1.连续光谱分析：使用连续光源（如白炽灯、卤素灯等）产生的连续谱进行分析。

此类光源能够提供从紫外到红外的较宽波长范围的光谱信息。

2.离散光谱分析：使用离散光源（如氢灯、氘灯等）产生的离散谱进行分析。

这些光源能够提供特定波长的光，适用于特定的分析要求。

3.激光光谱分析：使用激光光源进行分析。

激光光谱具有方向性、单色性、相干性等特点，适用于高精度和高灵敏度的分析。

三、根据定性和定量分析的分类1.定性分析：通过测量物质的光谱特征来确定物质的成分和特性，但不能得到精确的浓度信息。

常用的方法有比色法、比较法和判别分析法等。

2.定量分析：通过测量物质光谱的强度和浓度之间的定量关系来获取物质浓度的信息。

常用的方法有比浊法、标准曲线法和内标法等。

总结起来，光谱分析方法根据测量方式、光源特点和定性定量分析的要求等方面进行分类。

发射光谱分析班级：物理112 ：白新源学号：1112110228一．光谱定性分析【实验背景】光谱〔spectrum〕是复色光经过色散系统〔如棱镜、光栅〕分光后，被色散开的单色光按波长〔或频率〕大小而依次排列的图案，全称为光学频谱。

光谱的发现可追溯至牛顿时期，1666年，牛顿通过棱镜将太阳光分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色，并把这种现象叫做光谱。

1802年,英国科学家握拉斯顿( Wollaston ) 改良了实验条件,重做了牛顿实验,发现太阳光不是一道完美无缺的彩虹,而是被一些黑线所割裂。

继而1814年, 德国光学专家, 物理学家夫琅和费( Fruahnofer ),光栅的发明者,他继续研究了太阳光谱，他发现了太阳光谱中有700多条黑线, 并对这些黑线的相对位置进行了排列。

后人为了纪念他,把太阳光谱的黑线叫做夫琅和费线。

而后展开了对光谱的研究。

需要特别注意的是，光谱历史上发生的最重要事件之一，1859年10月, 克希霍夫〔Kirchhoff〕自和本生〔Bunsen〕,首先将分光镜用于化学分析,他们细致研究了金属在蒸发到火焰中或放电中就会发出同样的光谱。

他们指出在某矿水中的光谱中发现两条不知来源的蓝线,他们宣布发现了新的碱金属元素,这就是铯。

一年以后,他们又研究了锂云母矿,根据出现了两根红色谱线而发现了新元素铷。

光谱分析法自此被开创。

这一时期，通过光谱分析, 相继发现了许多新元素。

【实验目的】1.学习摄谱所使用的仪器2. 了解光谱定性分析的一般方法【实验仪器】低压交流电弧发生器， NCⅡ-28中型石英梭镜摄谱仪【实验原理】原子通常处于基态，但当受到外部激励时，可从基态跃迁到能量较高的激发态。

激发态十分不稳定，在非常短的时间内便会向低能级跃迁，同时辐射光子，由于各元素原子都有其特定的能级结构，故辐射出的光子包含不同频率，这些光经光谱仪分光形成按波长排列的光谱，通过识别这些特征光谱，可确定样品中所含元素。

ICP发射光谱分析ICP (Inductively Coupled Plasma)发射光谱分析是一种常用的无机分析技术，用于确定不同元素在样品中的浓度和存在形式。

它结合了无机分析的灵敏度和选择性，以及光谱分析的高分辨率和多元素分析能力，被广泛应用于环境监测、地质矿产、冶金、农业、生物医学等领域。

ICP发射光谱分析的基本原理是将待测样品通过高温等离子体体系中，将样品中的元素原子激发成电离态，并从高温等离子体中发射出特定波长的光线。

这些光线经过光学装置，分散成谱线，并通过光电探测器测量其强度。

根据样品中元素原子电离态的浓度和发射谱线的强度，可以计算出样品中元素的浓度。

ICP发射光谱分析的优点之一是其高分辨率。

由于谱线分散性能好，ICP能够同时测量多个元素的发射光谱，从而实现对多个元素的分析，极大地提高了分析效率。

此外，ICP发射光谱分析还具有灵敏度高、线性范围广、准确度高等特点。

它可以检测到微gram到nanogram级别的元素含量，且能够进行定量分析。

ICP发射光谱分析的应用非常广泛。

在环境监测领域，可以用于分析水、土壤、空气等样品中的有毒金属、重金属等元素含量，以进行环境污染的评估与监测。

在地质矿产领域，可以用于矿石、土壤、矿砂等样品中不同金属元素的测定，以指导矿产资源的开发利用。

同时，在冶金、农业、生物医学等领域也有广泛的应用，如矿石熔炼过程中的元素控制、土壤中营养元素的含量测定、医学检验中血清中元素的分析等。

然而，ICP发射光谱分析也存在一些限制。

首先，样品制备过程对分析结果有很大影响，样品的前处理工作需要严格控制，以保证分析结果的准确性。

此外，由于ICP发射光谱分析的仪器设备复杂，操作难度较大，需要经验丰富的专业人员进行操作和解读结果。

另外，ICP发射光谱分析的仪器设备和耗材成本较高，对于一些实验室和企业来说可能存在经济压力。

总之，ICP发射光谱分析是一种重要的无机分析技术，在各领域具有广泛的应用前景。

发射光谱定性分析和定量分析一、实验原理1、掌握光谱定性分析的一般原理和方法；2、掌握光谱定量分析的一般原理和方法；3、了解电感耦合等离子体原子发射光谱仪的使用方法。

二、实验原理当物质被热能或电能激发到不稳定状态时，会辐射能量并产生发射光谱。

被激发的分子产生带状光谱，被激发的原子或离子产生线状光谱，线状光谱是发射光谱分子的基础。

线状光谱中的各条谱线是元素的原子或离子的外层电子在两个能级间跃迁时产生的。

根据辐射的量子理论△E=E2－E1=hν谱线的波长：λ=c/ν由于各种元素的原子结构不同，故其发射的谱线波长各不相同，根据各元素的特征谱线，可判别相应元素存在与否。

一个元素可以有很多条谱线，其中最容易激发的谱线称为该元素的“灵敏线”或“最后线”。

如为确定试样中某元素存在与否，不必检查该元素所有的谱线，只需根据几条灵敏线的出现与否即可做出判断。

光谱分析就是根据元素的特征光谱来鉴别元素的存在（定性分析），而谱线的强度与试样中该元素的含量有关，因此也可利用谱线的强度来测定元素的含量（定量分析）。

当温度一定时，谱线强度与元素浓度之间的关系符合下列经验公式：I=ac blgI=lgc+lga此式称为赛伯-罗马金公式，是定量分析的基本关系式。

三、仪器与试剂（1）仪器IRIS Intrepid ⅡXSP原子发射光谱仪（Thermo公司）（2）试剂氩气，未知样品，钙、镁标准贮备液（1mg/mL），优级纯硝酸，水（二次蒸馏水）。

四、实验内容与步骤1、定性分析定性分析包括准确分析元素和分析谱线，通常通过全谱谱图对样品中的元素进行更详细的了解，全谱谱图包括样品中所有元素的所有谱线。

样品的所有信息都包括在两张全谱谱图中（UV和Vis,以345nm为分界线），通过全谱谱图可以对未知样品进行定性分析，或证明某些元素的存在。

对于未知样品，首先点击“Run”选择“FullFrame”命令，获得样品的UV 和Vis全谱，然后点击观测到的某条强谱线，用谱线库对其进行鉴别，同时寻找该元素的其他二级谱线进行辅助证明。

光谱分析仪简介及发射光谱分析的过程光谱分析仪简介光谱分析是通过对光进行分析，从而确定样品或物质的成分和结构的方法。

光谱分析技术已经被广泛应用于各种领域，包括科学研究、医学、生物学、矿业、环境监测等。

光谱分析通过分析样品吸收、发射或散射的光谱信息，可以获得样品的组成和结构信息。

光谱分析仪是一种重要的光谱分析工具。

随着科技的不断发展，光谱分析仪的种类越来越多，可以分为紫外-可见光谱仪、红外光谱仪、拉曼光谱仪等多种类型。

每种光谱分析仪都有自己独特的优点和适用范围。

发射光谱分析的过程发射光谱分析是一种通过分析样品发射的光谱信息来确定样品成分和结构的方法。

发射光谱分析可以用于金属材料、陶瓷、玻璃等材料的化学分析和显微成像，广泛应用于冶金、材料科学、环境监测等领域。

发射光谱分析的主要步骤包括样品制备、样品激发、光谱仪测量和数据处理。

样品制备样品制备是进行发射光谱分析的重要步骤。

样品必须是均匀的、杂质少的、尺寸适合的。

样品的制备包括样品的取样、研磨、压片等步骤。

样品激发样品激发是使样品发射光谱信息的步骤。

激发样品的方法包括电弧激发、火花激发、激光激发等。

激发样品时，样品会发射出一系列特定波长的光谱信息。

光谱仪测量测量样品发射光谱信息的仪器称为光谱仪。

光谱仪可以分为单色仪和多通道光谱仪。

在测量过程中，光谱仪会通过光电倍增管等探测器转换出样品发射的光谱信息。

数据处理对于测量到的光谱信息，需要进行数据处理。

数据处理包括背景校正、峰位校正、积分、分析等步骤。

数据处理的目的是获得高精度、高质量的分析结果。

总结通过分析光谱信息，光谱分析仪可以获得样品的组成和结构信息。

在发射光谱分析的过程中，样品制备、样品激发、光谱仪测量和数据处理是非常重要的环节。

发射光谱分析的应用范围广泛，可以应用于金属材料、陶瓷、玻璃等材料的化学分析和显微成像，并且广泛应用于冶金、材料科学、环境监测等领域。

原子发射光谱分析原子发射光谱分析的基本原理是基于原子吸收和发射光谱的原理。

当原子被加热到高温或者通过电子束轰击时，原子的外层电子将被激发到高能级。

这些激发态的电子会通过自发辐射返回基态，同时发射特定波长的光子。

因为不同元素的电子构型不同，所以它们在激发和发射过程中产生的光谱也是具有特定标志的。

通过测量元素发射光谱的波长和强度，就可以确定样品中所含元素的种类和浓度。

原子发射光谱分析主要的仪器设备包括光源、光谱仪和探测器。

光源用于激发样品中的原子，常用的激发方式有火焰、电弧和电感耦合等。

光源的选择取决于要分析的元素和样品的特性。

光谱仪用于分离不同波长的光，常见的光谱仪有光栅光谱仪、单色仪和干涉仪等。

探测器用于测量光谱的强度，常用的探测器有光电倍增管、CCD和光二极管等。

通过合理选择仪器设备和优化实验条件，可以获得准确可靠的结果。

原子发射光谱分析在许多领域都有广泛的应用。

在环境监测方面，原子发射光谱分析可以用于检测土壤、水体和大气中的重金属和有害元素，例如铅、汞和镉等。

在食品安全方面，原子发射光谱分析可以用于检测食品中的微量元素，例如铁、锌、镁和钙等。

在药物研发和品质控制方面，原子发射光谱分析可以用于测定药品中的微量元素和重金属残留。

此外，原子发射光谱分析还可以用于矿石的矿物鉴定和地质样品的元素分析等。

总之，原子发射光谱分析是一种重要的化学分析方法，通过测量元素发射光谱的波长和强度，可以确定样品中所含元素的种类和浓度。

它具有分析快速、灵敏度高和选择性好等优点，广泛应用于环境监测、食品安全、药物研发和地质矿产等领域。

随着仪器设备不断发展和完善，原子发射光谱分析的应用前景将会更加广阔。

实验一发射光谱定性分析1.2.原子发射光谱分析法是根据受激发的物质所发射的光谱来判断其组成的一门技术。

在室温下，物质中的原子处于基态(E0)，当受外能(热能、电能等)作用时，核外电子跃迁至较高的能级(E n)，即处于激发态，激发态原子是十分不稳定的，其寿命大约为10－8s。

当原子从高能级跃迁至低能级或基态时，多余的能量以辐射形式释放出来。

其辐射能量与辐射波长之间的关系用爱因斯坦——普朗克公式△E=E n－E i=hc/λ(1)式中，E n、E i为高能级和低能级的能量，h为普朗克常数，c为光速，λ为波当外加的能量足够大时，可以把原子中的外层电子从基态激发到无限远，使原子成为离子，这种过程称为电离。

当外加能量更大时，原子可以失去二个或三个外层电子成为二级离子或三级离子，离子的外层电子受激发后产生的跃迁，辐不同，受激后只能辐射出特征光谱。

这种特征光谱仅由该元素的原子结构而定，与该元素的化合物形式和物理状态无关，这就是发射光谱定性分析的依据。

定性分析就是根据试样光谱中某元素的特征光谱是否出现，来判断试样中元素是否存都找出来，一般只要找出2-3条灵敏线，所谓灵敏线也叫最后线，即随着试样中该元素的含量不断降低而最后消失的谱线，它具有较低的激发电位，因而常常是用发射光谱进行定性分析，是在同一块感光板上并列摄取试样光谱和铁光谱，然后在光谱投影仪上将谱片放大20倍，使感光板上的铁光谱与“元素光谱图”上的铁光谱重合。

此时，若感光板上的谱线与“元素光谱图”上的某元素的灵敏线相重合，即表示该元素存在。

还可以根据元素所出现的谱线，找出其谱线强度的最小级次，按表估计该元素的大概含量。

仪器：31WIA平面光栅摄谱仪，ADE-20型交直流电弧发生器，WTY型光谱投影仪,1.(1)31WIA电极用金属夹固定在电极架上，电极的位置可以上下、左右、前后移动。

在燃弧前，利用照光灯调节好电极的位置，使其光影间隙充满中间光阑，使分析隙(即电极间的放电区)其作用是使光源发出的光较多地进入狭缝，使狭缝各点上照度均匀，靠近电极架是第一透镜，它将电极成象(倒象)在第二透镜架上的遮光板上，第二透镜架上装有一遮光板称“中间光阑”，板上有六个不同高度的长方形孔，孔的高度由数字标出，中间光阑的作用一是用以调节电极间的距离，使每次测定总是截取光源同一部分，可保证弧光沿着光轴进入摄谱仪，二是起弧时，红热的电极辐射出连续背景，由遮光板遮去，仅使弧光通过遮光板上的孔而进入摄谱仪，第一、二透镜起聚光作用，第三透镜贴近狭缝，其作用是保证入射光束充满准直透镜，三只透狭缝是一个精密部件，由两片锋利刀片组成，谱线是狭缝单色像，狭缝的任何缺损和沾污会直接影响谱线轮廓和强度的均匀性，使用时要防止碰伤刀口，狭缝宽度最小不能低于2μm调焦目的是调节狭缝处于反光镜焦平面上，使狭缝成象清晰，由狭缝后面调节调节狭缝的倾斜角，使谱线平行于板移方向，以免两行光哈特曼光阑位于第三镜和狭缝之间，用于控制狭缝使在光谱板上得到不同高度、不同位置的光谱。

发射光谱分析法的广泛应用发射光谱分析法是一种广泛应用于材料、化学、生物等领域的分析手段，它基于样品激发后产生的辐射光谱，通过分析这些光谱特征来确定样品的化学组成和结构。

本文将详细介绍发射光谱分析法的基本原理、常见应用以及未来发展方向。

一、基本原理发射光谱分析法是基于样品被激发后自发发射出的辐射光谱来确定其化学组成和结构的一种分析方法。

在激发过程中，样品中的原子或分子吸收了一定量的能量，进入激发态，然后由于外光场的作用，会从激发态返回基态，释放出一些能量，包括光能和热能。

当释放出的能量为光能时，被称为发射光谱，它所包含的波长和强度取决于样品中存在的元素种类和化学络合情况。

发射光谱分析法有两种主要的实现方式：原子发射光谱（atomic emission spectroscopy, AES）和分子发射光谱（molecular emission spectroscopy, MES）。

原子发射光谱是一种基于原子能级跃迁的分析方法，它可用于分析单质、金属和合金等样品中的金属元素及其含量。

而分子发射光谱则是一种基于分子能级跃迁的方法，用于分析大分子或含有官能团的复杂有机物样品。

这两种方法都可通过火焰、等离子体或激光等方式来激发样品，从而产生发射光谱。

二、常见应用发射光谱分析法具有很多优点，如快速、灵敏、准确、非破坏性等，因此被广泛应用于材料、化学、生物等领域。

以下是几种常见应用：1. 金属材料分析发射光谱分析法最常见的应用是用于金属材料的分析，如钢铁、铜、铝、锡等合金材料。

通过发射光谱分析法，可以快速准确地测定金属材料中的元素含量及其化学状态，评估材料的质量和性能。

同时，这种方法还可用于监测金属材料中的不良元素，如铅、汞、镉等，以及通过加入微量元素来改善金属材料性能的效果。

2. 土壤污染检测随着人类活动的增加，地球环境中的土壤污染问题逐渐凸显。

发射光谱分析法可用于检测土壤中的污染物，如重金属、有机化合物、农药残留等。

发射光谱法发射光谱法，是一种常见的光谱分析方法，它主要是基于样品在光激发下，在一定温度、压力等条件下，产生的特征光谱信号进行光谱分析。

这种分析方法被广泛应用于材料的组成分析、化学反应过程的研究、矿物质分析、地质样品分析等领域。

本文将介绍发射光谱法的原理、实验装置以及其在实际应用中的一些注意事项。

一、原理发射光谱法基于的原理是样品在激发光作用下，处于激发状态的原子或分子会产生自发辐射或诱发辐射，从而发射出特定波长的光线。

这些发射光线的波长、强度等特征，与原子或分子的能级结构、电子跃迁等相关。

通过对这些光谱信号的检测和分析，可以得到样品的组成分析结果。

特别是在分析金属材料时，发射光谱法具有高灵敏度、高分辨率、宽测量范围等优点，因此被广泛应用于不同行业的材料分析。

二、实验装置发射光谱法的实验装置主要包括样品来源、光源、光谱仪和检测系统等。

样品来源可以是固体、液体或气体，针对不同的样品状态会有不同的样品处理方法。

光源可以是等离子体火焰、放电等，其中等离子体火焰常常被用于金属材料的分析。

光谱仪是最核心的组成部分，它可以将特定波长的光信号进行分辨、放大，并通过检测系统进行数字化处理。

发射光谱法采用的光谱仪主要包括摆动晶片光谱仪、CCD光谱仪、ICP光谱仪等，这些光谱仪在光谱分辨率、信噪比、灵敏度等方面都有不同的特性。

三、注意事项在进行发射光谱法分析时，需要注意以下几点：1. 样品的制备。

不同的样品状态需要不同的制备方法，固体样品需要研磨成粉末形式，在分析前还需要进行高温熔融等处理方法；液体样品需要在特定的温度条件下进行调制；气态样品需要在压力下进行样品收集和处理。

2. 光源的选择。

不同的样品需要不同的光源激发，且光源激发的强度、频率等参数也会影响到分析结果。

3. 光谱仪的选择。

不同的光谱仪在信噪比、光谱分辨率、灵敏度等方面都有不同的特点，需要根据具体情况进行选择。

4. 样品的存储和处理。

样品在光激发下会产生大量的热量，因此需要采用特殊的装置对样品进行冷却和保护。