缺点：仪器价格贵 应用范围
ICP发射光谱仪
（3）试样引入激发光源的方法
固体试样 溶液试样 气体试样
（4）光源的选择
选择原则 从分析元素的性质考虑 从分析元素的含量考虑 从试样的性质和形状考虑 从分析要求考虑
几种光源性能比较
光源
蒸发 温度
直流 电弧
高
交流 电弧
中
火花 低 ICP 很高
谱线波长（λ）——定性分析 谱线强度（I） ——定量分析
§2-3 光谱分析仪器
光源与样品→单色器→检测器→读出器件
1. 光源
（1）概述
光源的作用: 蒸发、解离、原子化、激发、 跃迁。光源是决定分析的灵敏度和准确度 的重要因素。
光源的要求：比较稳定，>5000K，重现性 好，背景小，谱线简单，安全
共振线：原子由激发态向基态跃迁所发射的 谱线 第一共振线
离子线：由离子的外层电子跃迁所产生的发 射谱线
（2）特征谱线
每一种原子的原子能级不同 外层电子在两个能级之间的跃迁必须遵从光
谱选律 因此每种原子可产生一系列不同波长的特征
谱线 特征谱线的强度比例是一定的。 特征谱线是原子发射光谱定性的依据
（1）感光板
透过率与黑度
透过率：T=i/i0，i0是透过未感光部分的光强， i是透过变黑部分的光强
谱线黑度：S=lg(1/T)
感光板的乳剂特性曲线
黑度与曝光量之间关系的 曲线。在直线段，S∞I
乳剂特性曲线的用途
用于谱线黑度与强度之 间的换算
了解感光板的特性，选 择正确的光谱分析条件
光路
光栅摄谱仪的性能指标
色散率：与波长无关 分辨率：高于棱镜，光栅宽、刻痕多，R大 闪耀特性：对辐射能量集中的能力
两种摄谱仪的性能比较
原 色散率与分 波段范 集 使用范围
理
辨率
围光
棱 折 低、与λ有关 窄、已 弱 一般元素
镜射
定
光 衍 高、与λ无 宽、可 强 谱线复杂元
栅射
关
任选
素
3. 纪录与观测设备
（2）常用光源
直流电弧 交流电弧 电火花 电感耦合等离子体
前三种光源的结构 原理，请同学们花 10min自己看书
P204-P206
直流电弧
电路结构及工作原理： 优点：分析绝对灵敏度高 缺点：重现性差、不宜定量 应用范围
交流电弧
电路结构及工作原理： 优点：稳定性较好，适合定量。操作安全简
激发 温度/K
放电 稳定性
4000～7000 稍差
应用范围
定性分析，矿物、纯物 质、难挥发元素的定量 分析
4000～7000 较好
瞬间10000 好 6000～8000 很好
试样中低含量组分的定 量分析
金属与合金、难激发元 素的定量分析
溶液定量分析
2. 光谱仪
（１）棱镜摄谱仪
光路
棱镜摄谱仪的性能指标
原子线：原子外层电子跃迁时所发射的谱线。
E
如： Li Li * hv
Li ( I ) 670 . 785 nm
E
Na Na * hv
扣除背景
S D
AB
乳剂特性曲线
（2）光谱投影仪：定性用
（3）测微光度计：测量谱线黑度的仪器
（4）光电直读式光谱仪
一般与ICP光源配合使用
优点：分析速度快，准确度高，适合于较宽的波长范 围，对含量相差很大的不同元素也可同时进行分析， 线性范围宽。
§2-4 光谱定性分析
光谱定性分析原理
元素的特征谱线是 光谱定性的依据
发射光谱分析的一般步骤
化合物离解（基态原子）——激发（激发态 原子）——基态（发射光谱）
摄谱 分析（包括定性和定量）
由于原子的各个能级是不连续的（量子化），因此，电子的跃 迁也是不连续的－－这就是原子光谱是线状光谱的根本原因。
元素的原子结构不同，它们被激发后所产生的光谱也各不 相同，即不同元素的原子产生各自的特征光谱（特征波长）。 依据特征光谱线可进行元素的定性、定量分析。
便，应用广泛 缺点：灵敏度较差，蒸发能力低 应用范围
高压火花
电路结构及工作原理 优点：稳定性好，温度高，可做定量分析 缺点：灵敏度差，背景大 应用范围
电感耦合等离子体（ICP）焰炬
等离子体：高度电离状态下的气体，其空间 电荷密度大体相等，使整个气体呈电中性。
工作原理:好、精度高，基体效应
（3） 谱线强度
在高温下，热力学平衡状态时，单位体积的基态
原子数N0与激发态原子数Ni 之间遵守Boltzmann分
布定律，即
Ni
N0
gi g0
e Ei/kT
在i，j 两能级间跃迁，谱线强度可表示为：
IijNiAijhυ ij Aij 为跃迁几率
即发射谱线强度I正比于激发态原子数Ni，即正 比于基态原子N0 ，这就是定量分析依据。
色散率：dｌ/dλ，ｌ是两条谱线在焦面上的距离。 色散率越大，波长相邻的两条谱线分得越开
分辨率R：R=λ/Δλ，λ指可分辨的两条谱线的 平均波长，Δλ指他们的波长差，R代表光学系统 能正确分辨紧邻两条谱线的能力。
理论分辨率：R0=mt（dn/dλ）
集光本领：光学系统传递辐射的能力
（2）光栅摄谱仪
第二章 原子发射光谱分析法
Atomic Emission Spectroscopy AES
§2-2 原子发射光谱分析基本理论
1. 概述
历史 产生和发展最早的光学分析方法，主要 用于金属元素和部分非金属元素的定性 和定量。
特点
多元素同时检测能力 分析速度快 选择性好 检出限低：一般光源10～0.1ppm，ICP
元素的灵敏线、最 后线与分析线
自吸与自蚀线
定性依据：元素不同→电子结构不同→光谱不同→特征光谱； 利用元素的特征谱线鉴别元素存在的分析方法，称为光谱定性 分析方法。
元素的特征谱线 每种元素的特征发射线很多，我们只要根据几条适当的
谱线即可进行定性或定量分析。
1) 灵敏线
激发电位低、跃迁几率大的原子线或离子线，大多为共振线。
达ppb级 准确度较高 试样消耗少
2.基本原理
（1）原子光谱的产生
原子的核外电子一般处在基态运动，当获取足 够的能量后，就会从基态跃迁到激发态，处于 激发态不稳定（寿命小于10-8 s），迅速回到基 态时，就要释放出多余的能量，若此能量以电 磁辐射（光）的形式出现，既得到发射光谱。
hc
E2 E1