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第7章原子发射光谱分析

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原子发射光谱分析

原子发射光谱分析
01
02
01
半定量
01
I = KNX
02
其中：
03
I：光谱强度
04
K：常数
05
N：原子浓度
06
X：接近1的指数
定量分析基础
全谱直读电感耦合等离子发射光谱仪
工作模式： 通过一次测定,同时记录样品中待测元素的所有发射谱线,不管这些谱线是在紫外区，还是在可见区,也不论这些待测元素是高浓度或是低浓度，多能同时完成测定。 性能特点： 1、由于具有同时记录待测元素的所有发射谱线的功能,所以，可以通过选择合适的谱线，有效避免光谱干扰； 2、同一元素，具有很多分析谱线，不同元素具有不同的灵敏度，高灵敏度谱线检测低含量的样品，低灵敏度谱线检测高浓度样品，所以有效地拓宽了分析的浓度范围； 3、分析速度极快； 4、同时记录样品的背景信号，有效扣除背景影响，大大改善分析精度。
当蠕动泵管变得松弛，无须拉长就可挂在两边的卡槽中时，就需要更换蠕动泵管了
8
清洁冷锥接口/石英帽
9
ICP-AES维护
注意：
C
当分析有机样品时，应经常检查中间层和注射管上是否有积碳。
F
随着炬管使用时间的增加，炬管最终会破碎 这时必须更换之 为保证分析性能，必须保持炬管清洁，经常检查和清洗炬管。
B
炬管上所形成的沉积物可能影响仪器的正常操作
一种半定量的方法是对许多元素进行一次曲线校正，并将标准曲线储存起来。然后在需要进行半定量时，直接采用原来的曲线对样品进行测试。结果会因仪器的飘移而产生误差或因样品基体的不同而产生误差，但对于半定量来说，可以接受。
半定量是对样品中一些元素的浓度进行大致估算。与定量分析相比较，半定量希望通过较少地努力来大致得到许多元素的浓度。

第七章原子发射光谱分析法

第七章原子发射光谱分析法
第七章 原子发射光谱分析法 （Atomic Emission Spectroscopy, AES)
光学分析概论：
光学分析法主要根据物质发射、吸收电磁辐射以及物 质与电磁辐射的相互作用来进行分析的。
光学分析法分类： 光学分析法可分为光谱法和非光谱法两大类。
1854年，阿尔特提出光谱定性分析的概念。
焰色反应及离子的鉴定： Cu2+Ba2+ Sr2+ 猩红
辐射跃迁：
X * X E(h ) : 光谱的记录
E＝E2 E1 h h c 或＝ hc
E
h 为普朗克常数（6.626×10-34 J.s） c 为光速(2.997925×1010cm/s)
① 量子化———— 线光谱 ② 光谱选律———— 元素的特征性
第七章原子发射光谱分析法
二、发射光谱分析的过程
方法：（1）看谱分析法 （2） 摄谱分析法 （3）光电直读光谱法
第七章原子发射光谱分析法
4、仪器装置
光谱分析仪组成：激发光源、（分光系统）摄谱仪、检测系 统。
第七章原子发射光谱分析法
一、光源
1、光源的作用：提供能量，使试样蒸发、解离、原子化和 激发跃迁而产生电磁辐射。
2、对光源的要求：光源常常对光谱分析的检出限、灵敏度 及准确度有很大影响，因此，光源必须满足如下要求： A、有足够的激发温度，适合不同含量的元素分析。高灵敏 度的保证； B、有良好的稳定性和重现性。准确度的保证； C、光谱背景浅，构造简单、操作方便，安全耐用，适应性 强。
第七章原子发射光谱分析法
二、 分析过程
1、 样品的蒸发（原子化）与激发 2、 光谱的获得和记录 （1)分光: 将激发态原子所产生的光辐射经过色散，得到
按波长排列的光谱。 （2) 摄谱: 将获得的光谱记录在相谱上。 3、 光谱的检测

第七章 原子发射光谱分析 (Atomic Emission Spectrometry知识分享

第七章 原子发射光谱分析 (Atomic Emission Spectrometry知识分享
Aij —两个能级间跃迁概率； νij —发射谱线的频率； T—激发温度（T）；
Ei—激发电位（J或eV)。
Iij
gi g0
AijhijN0ekEiT
原子发射光谱 法定量的依据
基态原子密度（N0）：Iij正比于N0，N0正比于浓度。
激发电位(Excitation potential)
谱线强度与激发电位成负指数关系。在温度一定时，激发 电位越高，处于该能量状态的原子数越少，谱线强度越小。 激发电位最低的共振线通常是强度最大的线。
目前常用的光源有直流电弧(DC arc)、交流电 弧(AC arc)、高压火花(electric spark)及电感耦合等离 子体（ICP）。
1. 直流电弧
优点：电极头温度相对比较高（4000至7000K，与 其它光源比），蒸发能力强、绝对灵敏度高、背景小；
缺点：放电不稳定，且弧较厚，自吸现象严重，故 不适宜用于高含量定量分析，但可很好地应用于矿石 等的定性、半定量及痕量元素的定量分析。
微波光谱法
4×10-7~4×10-10 核磁共振波谱法
高能辐射区
γ射线 能量最高，核能级跃迁 X射线 内层电子能级的跃迁
光学光谱区
(10nm-1000 μm)
紫外光 可见光
原子和分子外层电子能级的跃迁
红外光 分子振动能级和转动能级的跃迁
波谱区
微波 分子转动能级及电子自旋能级跃迁 无线电波 原子核自旋能级的跃迁
2．电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列就称光谱。
光谱区域 γ射线 X射线 远紫外光 近紫外光
光 可见光 学 近红外光 区 中红外光
远红外光
微波
无线电波
波长 5～140pm 10-3～10nm 10～200nm 200～380nm 380～780nm 0.78～2.5μm 2.5～50μm

第7章 原子发射光谱分析

第7章 原子发射光谱分析

光栅的参数
光栅的特性可用色散率和分辨率来表征。
光栅的角色散率可通过对光栅公式求导得到：
d n d d cos
其中dθ/dλ：入射角对波长的变化率，即光栅的角色散率； d：光栅常数； n：光谱级数。
当θ很小且变化不大时，cosθ≈1，光栅的角色散率决定于
光栅常数d和光谱级数n，为常数。因此光栅光谱是均排光
凹面光栅与罗兰圆
多道型光电直读光度仪多采用凹面光栅。凹面光栅既具有
色散作用也起聚焦作用(凹面反射镜将色散后的光聚焦)。
罗兰圆：Rowland发现在曲率半
径为R 的凹面反射光栅上存在着 一个直径为R的圆，不同波长的
光都成像在圆上，即在圆上形成 一个光谱带. 因此，将直读光谱 仪的出射狭缝做在凹面光栅的罗 兰圆上。
达到一定值时，放电盘G1击穿；G1-C1-L1构成振荡回路，产 生高频振荡；
(2) 振荡电压经B2的次级线圈升压到10kV，通过电容器C2 将电极间隙G的空气击穿，产生高频振荡放电；
(3) 当G被击穿时，电源的低压部
分沿着已造成的电离气体通道，通
过G进行电弧放电；
(4) 在放电的短暂瞬间，电压降
低直至电弧熄灭，在下半周高频再
ICP-AES
光电直读是利用光电法直接测定光谱线的强度。 两种类型：多道固定狭缝式和单道扫描式。
单道扫描式是转动光栅进行 扫描，在不同时间检测不同 谱线； 多道固定狭缝式则是安装多 个出射狭缝和光电倍增管， 同时测定多个元素的谱线； 全谱直读光谱仪可同时测定 试样中165-800nm波长范围 内的元素的所有谱线，对其 进行分析。
(3) 光电流∝原子光谱的强度，与基态原子浓度成正比。
7.4 光谱定性分析 定性依据： E = hν = h c /λ

仪器分析 第7章 原子发射光谱分析

仪器分析 第7章 原子发射光谱分析

摄谱法原理 ⑴ 摄谱步骤
安装感光板在摄谱仪的焦面上
激发试样，产生光谱而感光
显影，定影，制成谱板 特征波长—定性分析 特征波长下的谱线强度—定量分析
⑵ 感光板 玻璃板为支持体，涂抹感光乳剂(AgBr+明胶+增感剂) 感光：
2AgX+2hυ→ Ag(形成潜影中心)+X2
OH
O
显影： 对苯二酚
乳剂特性曲线：
感光板的反衬度
以黑度S与曝光量的对数lgH作图 在正常曝光部分：
γ
S lg H lg H i lg H i
α
乳 剂 特 性 曲 线
S lg( It ) i
Hi为感光板的惰延量
谱线黑度与辐射强度的关系：
S lg( It ) i
定量分析中，更主要是采用 内标法，测量分析线对的相 对强度
磁辐射，通过测定其波长或强度进行分析的方法
不涉及能级跃迁，物质与辐射作用，使其传播方 向等物理性质发生变化，利用这些改变进行分析 的方法
光分析法
非光谱分析法
光谱分析法
圆 折 二 射 色 法 性 法
X 射 干 线 涉 衍 法 射 法
原子光谱分析法 旋 光 法
X 射 线 荧 光 光 谱
分子光谱分析法
分 子 荧 光 光 谱 法 分 子 磷 光 光 谱 法 核 磁 共 振 波 谱 法
e. 波长尽可能靠近
（3） 摄谱法中的内标法基本关系式
• 摄谱法中谱线黑度S与辐射强度、浓度、曝光时间 、感光板的乳剂性质及显影条件有关，固定其他 条件不变，则感光板上谱线的黑度仅与照射在感 光板上的辐射强度有关
i0 S lg i
i0 未曝光部分的透光强度 i 曝光部分的透光强度

原子发射光谱分析的基本原理

原子发射光谱分析的基本原理
溶液定量分析
光源特性对比表
3 . 定性及定量分析
定性及定量分析
定性分析 每一种元素的原子都有其特征 光谱：
E = h = hc/
根据特征光谱定性，不仅要给 出哪些元素存在，而且要给出 其大致的含量
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=acb
发射光谱分析的基本关系式， 称为塞伯-罗马金公式
适用于固体定量分析
光源
4.电感耦合等离子体，I C P
利用高频磁场原理感应加热使 流经石英管的工作气体电离而 产生的火焰状等离子体
三层同心石 英玻璃管
特点
优点：温度高，惰性气氛，有利于难熔 化合物的分解和元素激发，有很高的灵 敏度和稳定性，具有“趋肤效应” ，有 效消除自吸现象。 缺点：非金属测定的灵敏度低
基态原子 高能态E2）
E = E2 - E1 = h =hc /
普朗克定律
2 . 原子发射光谱仪的结构
原子发射光谱仪的构成
分光系统 单色器
光源 原子化和激发 双重功能
观测系统 检测器
光源
光源的种类及特点 经典光源 现代光源
火焰 电弧 火花
直流电弧 交流电弧
电感耦合等离子体，ICP 激光光源
光源
1. 直流电弧
在两个石墨电极间施加高电流密 度和低燃点电压的稳定放电形成 电弧，激发样品
特点
弧焰温度可达4000～7000K ，能使约 70多种元素激发。 优点：绝对灵敏度高，背景小，适合固 体定性分析。 缺点：弧光不稳，再现性差，易发生自 吸现象。
不适合定量分析
光源
2. 低压交流电弧
工作电压为110～220 V。每一交 流半周时引燃一次，保持电弧不 灭

原子发射光谱法

灵敏线 是元素激发电位低、强度较大的谱线，多是 共振线。
最后线 是指当样品中某元素的含量逐渐减少时，最 后仍能观察到的几条谱线。
谱线强度
I = A CB
赛伯－罗马金公式
影响谱线强度的因素：
激发电位 统计权重 原子密度
跃迁几率 光源温度 其他因素
仪器
光源
单色器
熔融、蒸发、 离解、激发
分光
检测器 检测
围要大，对于ICP而言准确性也较高。有些元素原子吸收是无 法测定的，但发射可测，如P、S 等；（3）AAS比较普遍，其
价格相对AES便宜，操作也比较简单。
AES理论基础
❖ 原子结构及原子光谱的产生 ❖ 原子的激发和电离 ❖ 谱线强度
原子结构及原子光谱的产生
❖ 原子结构 ❖ 原子光谱的产生
原子结构及原子光谱的产生
激发光源。 ❖ 在一定频率的外部辐射光能激发下，原子的外层电子在由一个
较低能态跃迁到一个较高能态的过程中产生的光谱就是原子吸
收光谱 （AAS)。 ❖ （1）一般来说AES在多元素测定能力上优于AAS，但是AES在
操作上比AAS来的复杂；还有就是AES由谱线重叠引起的光谱
干扰较严重，而AAS就小的多 ；（2）原子发射比吸收测定范
AES的发展简史
❖ 定量分析阶段 20世纪30年代，罗马金(Lomakin)和赛伯(Scheibe) 通过实验方法建立了谱线强度(I)与分析物浓度(c) 之间的经验式--- I = A CB 从而建立了AES的定量分析法。
❖ 等离子光谱技术时代
20世纪60年代，电感耦合等离子体(ICP)光源的 引入，大大推动了AES的发展。
激发光源
激发光源的作用及理想光源 光源 光源选择

仪器分析 第七章 原子吸收光谱法

第七章原子吸收光谱法1.原子吸收光谱的历史2.原子吸收光谱的特点3.原子吸收光谱与紫外可见吸收光谱的区别4.原子吸收光谱分析过程第一节概述1. 原子吸收光谱的历史◆1802年，沃拉斯顿(Wollaston)在研究太阳连续光谱时，首次发现太阳连续光谱中出现暗线。

◆1817年，夫琅和费(Fraunhofer)研究太阳连续光谱时再次发现这些暗线，但无法解释暗线产生的原因。

2/1363/1361825年，法国著名哲学家孔德在哲学讲义中说“恒星的化学组成是人类绝对不能得到的知识”◆1859年，本生、基尔霍夫研究碱金属和碱土金属火焰光谱时，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，并且钠在光谱中位置相同。

发射线与暗线D◆太阳光谱暗线：太阳外围大气圈中钠原子对太阳光谱中钠辐射特征波长光进行吸收的结果。

4/1365/136太阳中含有94种稳定和放射性元素：氢(71％)、氮(27％)、氧、碳、氖、硅、铁等。

◆1955年，澳大利亚物理学家Walsh（沃尔什）发表了著名论文《原子吸收光谱法在分析化学中的应用》，奠定了原子吸收光谱法的基础。

◆1960年以后，原子吸收光谱法得到迅速发展，成为微量、痕量金属元素的可靠分析方法。

6/1362. 原子吸收光谱法的特点✓检出限低：10-10～10-14g。

✓准确度高：1%～5%。

✓选择性好：一般情况下共存元素无干扰。

✓应用范围广：可测定70多种元素。

✗缺点：难熔元素、非金属元素测定困难，不能实现多元素同时分析。

7/1363. 原子吸收与紫外可见吸收的区别✓相同点：利用物质对辐射的吸收进行分析。

✗不同点：◆吸收机理不同：紫外可见为溶液中分子或离子宽带吸收，带宽为几纳米至几十纳米；原子吸收为气态基态原子的窄带吸收，带宽仅为10-3nm。

◆光源不同。

◆试样处理、实验方法及对仪器的要求不同。

8/1364. 原子吸收光谱分析过程◆确定待测元素。

◆选择该元素相应锐线光源，发射出特征谱线。

第七章 原子发射光谱分析

1 、电磁辐射（电磁波，光） ：以巨大速度通过空间、不需要 任何物质作为传播媒介的一种能量1Βιβλιοθήκη 仪器分析-原子发射光谱分析
2、电磁辐射的性质：具有波、粒二象性
（1)波动性
（2)粒子性

c

E h h
c

c：光速；：波长；ν：频率；E ：能量； h：普朗克常数 （6.6262×10-34 J ·s） 3、电磁波谱：电磁辐射按波长的顺序排列
3．光谱法与非光谱法的区别：


光谱法：内部能级发生变化 原子吸收/发射光谱法：原子外层电子能级跃迁 分子吸收/发射光谱法：分子外层电子能级跃迁 非光谱法：内部能级不发生变化 仅测定电磁辐射性质改变
6
仪器分析-原子发射光谱分析
§ 7-2 原子发射光谱分析的基本原理
一、定义 根据待测物质的气态原子或离子受激发后所发射的
31
仪器分析-原子发射光谱分析
三、摄谱法的观测设备
1、光谱投影仪（映谱仪）——放大投影谱片 光谱定性分析，一般放大倍数为20倍 2、测微光度计（黑度计）——测量感光板上所记录的谱线的 黑度，用于光谱定量分析
(1)感光板
玻璃板为支持体，涂抹感光乳剂 （AgBr+明胶+增感剂）。
激发态
基态
光
（3）散射：丁铎尔散射、拉曼散射 （4）折射和反射 （5）干涉和衍射 根据特征光谱的波长可进行定 性分析；根据光谱峰的强弱与 物质含量的关系进行定量分析。
4
仪器分析-原子发射光谱分析
三、光学分析法分类
1、光谱法：
光谱法与非光谱法
利用物质与电磁辐射作用时，物质内部发生量子化能级跃迁而 产生的吸收、发射或散射辐射等电磁辐射的强度随波长变化的 定性、定量分析方法。

第七章--原子发射光谱分析-习题

第七章原子发射光谱分析（网上习题）一、选择题1.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答案：（4）2.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答案：（3）3.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()答案：（4）(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4.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)频率越高答案：（2）5.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？（）(1)直流电弧(2)交流电弧(3)电火花(4)高频电感耦合等离子体答案：（4）6.下面几种常用激发光源中,分析灵敏度最高的是（）(1)直流电弧(2)交流电弧(3)电火花(4)高频电感耦合等离子体答案：（4）7.下面几种常用的激发光源中,最稳定的是（）(1)直流电弧(2)交流电弧(3)电火花(4)高频电感耦合等离子体答案：（4）8.下面几种常用的激发光源中,背景最小的是()(1)直流电弧(2)交流电弧(3)电火花(4)高频电感耦合等离子体答案：（1）9.下面几种常用的激发光源中,激发温度最高的是() (1)直流电弧(2)交流电弧(3)电火花(4)高频电感耦合等离子体答案：（3）10.用原子发射光谱法直接分析海水中重金属元素时,应采用的光源是()(1)低压交流电弧光源(2)直流电弧光源(3)高压火花光源(4) ICP光源答案：（4）11.矿物中微量Ag、Cu的发射光谱定性分析应采用的光源是()(1)CP光源(2)直流电弧光源(3)低压交流电弧光源(4)高压火花光源答案：（2）12.下列哪种仪器可用于合金的定性、半定量全分析测定。

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光谱仪有更大的分辨
率。
1.光栅摄谱仪光路图
摄谱仪的观测装臵
(1) 光谱投影仪(映
谱仪) 将光谱图放大20
倍，以铁光谱作标尺， 进行定性分析。
(2)测微光度计(黑度 计) 定量分析时，测定
接受到的光谱线强度；
光线越强，感光板上谱 线越黑。
S=lg(1/T)=lg(I0/I)
2. 光电直读等离子体发射光谱仪
2. 低压交流电弧
工作电压：110～220V，设备简单，操作安全。但需采用
高频引燃装臵点燃电弧，每一交流半周时引燃一次，以保持
电弧不灭。工作原理： (1) 接通电源，由变压器B1升压至2.5～3kV，电容器C1充电； 达到一定值时，放电盘G1击穿；G1-C1-L1构成振荡回路，产 生高频振荡； (2) 振荡电压经B2的次级线圈升压到10kV，通过电容器C2 将电极间隙G的空气击穿，产生高频振荡放电； (3) 当G被击穿时，电源的低压 部分沿着已造成的电离气体通道， 通过G进行电弧放电； (4) 在放电的短暂瞬间，电压降 低直至电弧熄灭，在下半周高频再 次点燃，重复进行。
4. 电感耦合等离子体(ICP)
等离子体指由中性气态原子、电离的正离子及电子构成的 混合气体，呈电中性。 ICP光源是原子发射光谱分析中最重要的光源。由高频发 生器、等离子体炬管和雾化器组成。
(1) 高频发生器
分为自激式高频发生器和晶 体控制高频发生器。
(2) 等离子体炬管
三层同心石英玻璃管。
(3) 雾化器
(3) 光电流∝原子光谱的强度，与基态原子浓度成正比。
7.4 光谱定性分析
定性依据：
元素不同→电子结构不同→光谱不同→特征光谱 (1) 元素的光谱分析用光谱线
分析线：复杂元素的谱线可能多至数千条，只选择其中几条 特征谱线检验，称其为分析线； 最后线：浓度减小，谱线强度减小，最后消失的谱线； 灵敏线：最易激发的能级所产生的谱线，每种元素都有一条 或几条谱线最强的线，即灵敏线。最后线也是最灵敏线； 主共振线：由第一激发态回到基态所产生的谱线；通常也是
d

d
f
d cos

d
光栅的分辨率R
光栅的分辨能力根据 Rakleigh 准则 来确定：等强 度的两条谱线中，一条的衍 射最大强度落在另一条的第 一最小强度上时，两衍射图 样中间的光强约为中央最大 的 80% 。此时两谱线中央最 大距离即是光学仪器能分辨 的最小距离。
R n N
凹面光栅与罗兰圆
多道型光电直读光度仪多采用凹面光栅。凹面光栅既具有
色散作用也起聚焦作用(凹面反射镜将色散后的光聚焦)。
罗兰圆：Rowland发现在曲率半 径为R 的凹面反射光栅上存在着 一个直径为R的圆，不同波长的 光都成像在圆上，即在圆上形成 一个光谱带. 因此，将直读光谱 仪的出射狭缝做在凹面光栅的罗 兰圆上。
ICP-AES
光电直读是利用光电法直接测定光谱线的强度。
两种类型：多道固定狭缝式和单道扫描式。
单道扫描式是转动光栅进行 扫描，在不同时间检测不同 谱线； 多道固定狭缝式则是安装多 个出射狭缝和光电倍增管， 同时测定多个元素的谱线； 全谱直读光谱仪可同时测定 试样中165-800nm波长范围 内的元素的所有谱线，对其 进行分析。
光栅的分辨率R等于光谱级次(n)与光栅刻痕条数(N)的乘 积。光栅越宽，单位刻痕数越多，R 越大。
7.3.3 光谱仪
将原子发射出的辐射分光并进行检测的仪器。
光谱仪分类：
按接受光谱方式分：摄谱仪、光电仪；
按仪器分光系统分：棱镜摄谱仪、光栅摄谱仪； 性能指标：色散率、
分辨率、集光能力。 光栅光谱仪比棱镜
原子谱线表：I表示原子发射的谱线；II表示一次电离 离子发射的谱线；III表示二次电离离子发射的谱线。
2. 谱线强度——定量分析依据
原子由激发态 i 向低能级 j 跃迁，所发射的谱线强度Iij与
激发态原子数Ni成正比：
Iij = Ni Aijhij
热力学平衡时，单位体积的激发态原子数 Ni 与基态原子 数N0的之间的分布遵守玻耳兹曼分布定律：
K(1s22s22p63s23p64s1) 的能级图
气态K原子的外层电 子吸收能量由基态激发 到激发态，跃迁回基态 时，发射出光谱。根据 K原子发射光谱的波长 ，可进行定性分析；根 据其发射光谱的强度， 可进行定量分析。
光学分析法的基本过程
(1) 能源提供能量(电能)； (2) 能量与被测物之间进行相互作用 ( 吸 收能量—激发—跃迁)； (3) 产生信号； (4) 进行定性、定量分析。
常用的原子和离子光谱
原子的共振线是原子从激发态回到基态时发射的光谱
线。
主共振线：由第一激发态回到基态的跃迁所产生的光
谱。其能量最小，强度最大。 当原子获得足够的能量(电离能)，失去一个电子，产 生电离(一次电离)。
电离线：离子由第一激发态到基态的跃迁(离子发射
的谱线)。其与电离能大小无关，是离子的特征共振线。
在管口形成稳定的等离子体焰炬。
ICP-AES 特点
(1) 温度高(10000K) 惰性气氛，原子化条件好，有利于难熔
化合物的分解和元素激发，有很高的灵敏度和稳定性；
(2) 有“趋肤效应” 涡电流在外表面处密度大，使表面温度 高，轴心温度低，中心通道进样对等离子的稳定性影响小。 有效消除自吸现象，线性范围宽（4～5个数量级）； (3) ICP中电子密度大 碱金属电离造成的影响小； (4) Ar气体产生的背景干扰小； (5) 无电极放电，无电极污染； 说明：ICP焰炬外型像火焰，但不是化学燃烧火焰，而是气
2. 光学分析法分类
按照作用机理，光学分析法分为： (1) 光谱法 测量基于物质与辐射能作用，发生能级跃迁而产生 的发射、吸收或散射的波长或强度进行分析的方法。 原子光谱法 基于原子核外电子能级跃迁。 分子光谱法 基于分子中电子能级、振-转能级的跃迁。 (2) 非光谱法 物质与辐射作用时，仅改变传播方向等物理性质, 不涉及能级跃迁。
最灵敏线、最后线。
(2) 定性分析的方法
标准光谱比较法： 以铁光谱作为标准(波长标尺)，观测元素的特征谱线。
标准谱图：将其他元素的分析线标记在铁谱上，铁谱起到标尺
的作用。
为什么选铁谱作为标准光谱？
(1) 铁元素广泛分布，在样品中普遍存在； (2)光谱线多：在210～660nm范围内有数千条谱线； (3) 谱线间距离分配均匀：容易对比，适用面广； (4) 定位准确：已准确测量了铁谱每一条谱线的波长。 谱线检查：将试样与纯铁在完全相同条件下摄谱，将两谱在
高压火花的特点
(1) 放电瞬间能量很大，产生的温度高，激发能力
强，难激发元素可被激发。产生的谱线多为离子线；
(2) 放电间隔长，电极温度低，蒸发能力稍弱。适 于低熔点金属与合金的分析； (3) 稳定性好，适用定量分析。 缺点： (1) 灵敏度较差，不适合做痕量分析； (2) 背景较高;
(3) 重现性较差。
体放电；
缺点：对非金属测定的灵敏度低，仪器昂贵，操作费用高。
几种光源比较
7.3.2 分光系统
1. 棱镜
棱镜根据对不同波长的光折射率不同进行分光。
波长越长折射率越小；波长越短折射率越大。 平行光经过棱镜后按波长顺序排列成为单色光，经聚焦后 在焦面上的不同位臵上成像，获得按波长展开的光谱。
2. 光栅
将试样溶液转变成小雾滴的 装臵。
炬管与雾化器
三层同心石英玻璃炬管 臵于高频感应线圈中，等 离子体工作气体(Ar)从管内 通过。试样在雾化器中雾 化后，由中心管进入火焰
；外层Ar从切线方向进入
，保护石英管不被烧融， 中层Ar用来点燃等离子体 。 Ar气的三个作用：等离子
体、载气、保护气体。
ICP形成原理
光栅是多狭缝。光栅光谱
的产生是多缝干涉与单缝衍
射共同作用的结果，前者决
定光谱出现的位臵，后者决 定谱线强度分布.
光栅的参数
光栅的特性可用色散率和分辨率来表征。 光栅的角色散率可通过对光栅公式求导得到：
d n d d cos
其中dθ/dλ：入射角对波长的变化率，即光栅的角色散率； d：光栅常数； n：光谱级数。 当θ很小且变化不大时，cosθ≈1，光栅的角色散率决定于 光栅常数 d和光谱级数 n，为常数。因此光栅光谱是均排光 谱(优于棱镜之处)。角色散率只与色散元件的性能有关。 线色散率除与色散元件的性能有关外，还与仪器焦距有 关。 dl d n f n f
特 点：
(1) 低压交流电弧温度略高于4000-7000K，激发能 力比直流电弧强； (2) 电极温度较低，蒸发能力较弱，灵敏度较差； (3) 交流电弧稳定性好，分析重现性好。适用于定
量分析。

3. 高压火花
交流电压经变压器T， 产生10～25kV的高压，然 后通过扼流圈D向电容器 C充电，达到G的击穿电 压时，通过电感L向G放电 ，产生振荡性的火花放电 。放电完了，重又进行充 电、放电，反复进行。
gi Ni N0 e g0
行定量分析。

Ei kT
Iij与N0成线性关系，根据原子光谱线强度，可进
7.3 原子发射光谱仪
原子发射光谱分析仪由光源、分光系统、检测系 统三部分构成。
7.3.1 光源
光源是为样品的蒸发和激发提供能量的，是 影响光谱分析灵敏度和准确度的重要因素。
光源的作用:
光学分析法
非光谱分析法 光谱分析法
圆 折 二 射 色 法 性 法
X 射 干 线 涉 衍 法 射 法
原子光谱分析法 旋 光 法
原 子 吸 收 光 谱 原 子 发 射 光 谱 原 子 荧 光 光 谱 X 射 线 荧 光 光 谱
分子光谱分析法
分 子 荧 光 光 谱 法 分 子 磷 光 光 谱 法 核 磁 共 振 波 谱 法