原子发射光谱分析法

原子发射光谱法（Atomic Emission Spectroscopy，AES）和原子吸收光谱法（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS）是常用的分析方法，它们利用原子在能量激发下发射或吸收特定波长的光线来确定样品中的元素含量。

以下是它们的优缺点比较：一、原子发射光谱法优点：1. 灵敏度高：原子在激发后能发出强烈的荧光，使得检测灵敏度高。

2. 分辨率高：能够分离出元素的不同能级，对于元素的多种化合价态也有很好的分辨率。

3. 多元素分析：可以同时分析多种元素，适用于复杂样品。

4. 快速：仅需要几分钟即可得到结果。

缺点：1. 形成荧光需要外部能量输入，易受分析环境影响，如气体的压力和温度等。

2. 需要专业人员操作：仪器复杂，需要专业的技术人员进行操作和维护。

3. 样品处理复杂：由于样品需要被分解为原子态，因此需要严格的前处理过程。

4. 不能定量：由于荧光强度与供能的原子数不成比例，因此不能直接定量。

二、原子吸收光谱法优点：1. 灵敏度高：具有极高的检测灵敏度，尤其适用于微量元素的分析。

2. 定量性好：由于原子吸收的强度与元素浓度呈线性关系，因此可以直接定量。

3. 选择性好：由于不同元素的吸收谱线是独立的，因此可以区分不同元素。

4. 不受环境影响：对于气体和液体样品，只需要进行简单的前处理即可进行分析。

缺点：1. 只能测量单一元素：每个元素只有一个特定的吸收波长，因此只能测量一个元素。

2. 影响灵敏度的因素多：灵敏度受到多种因素影响，如化学基质等。

3. 仅限于溶液测量：由于需要将样品转化为气态原子，因此只适用于溶液样品。

4. 仪器复杂：仪器需要精密的光学部件以保证精确的测量结果。

无论是原子发射光谱法还是原子吸收光谱法，都有其独特的优点和缺点。

在选择分析方法时，需要考虑样品类型、分析目标和实验室条件等因素，并综合评估各种分析方法的优缺点，以选择最适合的方法。

第五章 等离子体-原子发射光谱
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原子发射光谱分析法
等离子体发射光谱分析法 ICP-AES仪器 ICP-
（Atomic Emissive Spectrometry，AES） 一、原子发射光谱的原理
在正常状态下，元素处于基态，元素在受到热（火焰）
或电（电火花）激发时，由基态跃迁到激发态，返回到基态 时，发射出特征光谱（线状光谱）。 热能、电能 基态元素M E 特征辐射 激发态M*
标准加入法 测定微量元素，不易找到不含被分析元素的物质作为配制标 准样品的基体时 ，采用该法。 取若干份体积相同的试液（cX），依次按比例加入不同量的 待测物（ci），浓度依次为： cX ， cX +cO ， cX +2cO ， cX +3cO ， cX +4 cO …… 在相同条件下测定：RX，R1，R2，R3，R4……。 以R对浓度c做图得一直线，图中cX点即待测溶液浓度。 R=Acb b=1时，R=A(cx+ci ) R=0时， cx = – ci
第二节 电感耦合等离子体发射光谱分析法
一、ICP-AES分析方法及特点 1、ICP-AES的发展历程
20世纪60年 代提出、70 年代迅速发 展
1975年推出 第一台ICP 同时型(多道) 商品仪器 80~90年代仪 器的性能得 到迅速提高 成为元素分 析常规手段 固态成像检 测器和中阶 梯光栅应用 于新一代的 ICP光谱仪
几个概念 激发电位（或激发能）：原子由基态跃迁到激发态时 所需要的能量 。 电离：当外加的能量足够大时，原子中的电子脱离原子 核的束缚力，使原子成为离子，这种过程称为电离。 一级电离电位：原子失去一个电子成为离子时所需要的 能量称为一级电离电位。
离子的激发电位：离子中的外层电子也能被激发，其所

最灵敏线、最后线、分析线进行定性分析。
2.定性分析的方法
A．标准样品与试样光谱比较法
相同条件下摄谱 比较特征谱线
样品（指定元素） 纯物质（指定元素）
若试样光谱中出现标准样品所含元素的2~3条 特征谱线（一般看最后线），就可以证实试样
中含有该元素，否则不含有该元素。
只适合于少数指定元素的定性分析,即判断样品中 是否含有某种或某几种指定元素时,可用此种方法
温度：6000－8000K 稳定性：很好 温度：10000K
稳定性：很好
温度：10000K，稳定性：好
交流电弧
直流电弧
温度：4000－7000K，稳定性：好
温度：4000－7000K，稳定性：差
火焰
温度：2000－3000K，稳定性：很好
如何选择光源？
• • • • • 易激发易电离元素，碱金属等——火焰光源 难挥发——直流电弧光源 难激发——交流,火花电弧 低含量——交流电弧 高含量——电弧
类型：
a、棱镜分光系统（折射） b、光栅分光系统（衍射和干涉）
1. 平面衍射光栅摄谱仪
感光板的乳剂面 物镜 凹面反射镜
平面光栅 三透镜
准光镜 反射镜 狭缝 光源
2.IRIS Advantage 中阶梯 光栅分光系统（实物图）
（三）检测器
1. 摄谱检测系统
1.1 摄谱步骤：
a.安装感光板在摄谱仪的焦面上 b.激发试样，产生光谱而感光 c.显影，定影，制成谱板 d.特征波长，定性分析 e.特征波长下的谱线强度，定量分析
谱线强度的基本公式
Iqp ：谱线强度； Aqp ：原子由q能态向p能态跃迁的概率 N0：基态原子数 hυqp：光子的能量；
gq 、g0：激发态和基态的统计权重（粒子在某一能级下可能 具有的几种不同的状态数） Eq ：激发电位； T ：温度K k ：Boltzmann常数

• 感光板（检测器） • 棱镜摄谱仪（光谱仪）：照明系统，准光系统， 色散系统（棱镜）及投影系统（暗箱） • 光栅摄谱仪（光谱仪）
光电直读光谱仪
• 主要结构：
– 光源系统：每种光谱仪 使用的光源都不一样 – 真空系统：BAIRD DV4、5、6，ARL MA、 3460、4460以及岛津 光谱仪。SPECTRO光 谱仪没有真空系统，使 用充氮系统。 – 测量系统：
光电直读光谱仪
• 光谱仪结构：
光谱仪应用
• 学会开关机，在每次开机前应检查仪器开关是否 关闭。一般开机后2-4h后才可使用。 • 学会清理激发室和电极，吸尘器每天清理，电极 每次须清理，电极移动必须用距规调整间隙。 • 每次上班使用之前必须按点检卡内容进行例行检 查，并将检查结果填入记录本。同时检查氩气流 量。 • 要学会标准化和判断激发点的好坏，同时要学会 标样的选择和根据式样的要求选择标样。
• 思考：
– 影响光谱分析结果的几种可能因素是什么？如 何判断分析结果准确性？ – 给你一个已知材质的样品，发现某种元素严重 超标，你应该怎么办？ – 为什么光谱仪必须抽真空？
原子光谱
• 原子光谱的产生：
– 基态：原子处于最低能量状态，最低能级。 – 激发态：基态电子获得足够能量后，就会使外 层电子从低能级跃迁至高能级。处于激发态的 电子不稳定。 – 原子光谱：当电子从激发态回到基态，就要释 放出多余的能量，此能量以光的形式出现。
棱镜光谱仪和光栅光谱仪
• 光源；
– 直流电弧发生器 – 交流电弧发生器 – 高压火花发生器
光谱仪应用
• 激发白点的原因：
– 氩气纯度不够，要求99.999%以上。 – 光源能量不光洁，无水迹、裂纹、气孔等痕迹。 磨面应具有明显的纹路，光洁度不能太光。 取样摸应使用铜制摸，不能连续取样。 样品激发应至少2点以上取平均值。