二、光谱仪
spectrophotometer
1. 棱镜摄谱仪 2、光栅摄谱仪 3、光电直读光谱仪
原子发射光谱仪通常由三部分构成： 光源、分光系统、检测系统；
热能、电能、光能
基态元素M E
激发态M*
特征辐射
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• 一．激发光源的作用
• 1、 激发光源对试样有两个方面的作用: ①蒸发——首先，把试样中的被测组份蒸发成气态原子。 ②激发——试样被蒸发后，气态原子被激发，使之产生特征
• C大到一定程度，自吸现 象严重，谱线从中央一分 为二，称为谱线自蚀。
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（2）交流电弧 特点：电弧温度高，激发能力强；
电极温度低，蒸发能力稍低 电弧稳定性好，使分析重现性好，适用于定量分析。 适用于金属、合金中低含量元素的定量分析
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2、高压火花光源 spark
火花特点：1）放电稳定，分析重现性好； 2）放电间隙长，电极温度（蒸发温度）低，检出限低( 不适于定性分析），多适于分析易熔金属、合金样品及 高含量元素（因为灵敏度差）分析； 3）激发温度高（瞬间可达10000 K）适于难激发元素分 析。
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二、 发射光谱分析的基本过程
• 分析步骤：
激发光源
激
被测物 蒸发,
产生辐射
解
分
光谱
发
离, 激发
光
λ定性
检测器
I 定量
热能、电能、光能
基态M
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E
激发态M*
特征辐射
三、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
Ca（Ⅱ）396.9 nm
Ca（Ⅲ）376.2 nm
离子线和原子线都是元素的特征光谱—称原子光谱
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原子发射光谱 分析法
atomic emission spectrometry,AES
第三节 原子发射光谱分析
装置与仪器
device and instrument of AES
一、光源
1、电弧 2、高压火花 3、ICP
非金属元素不能检测或灵敏度低。如惰性气体、卤 素等元素几乎无法分析;仪器设备比较复杂、昂贵。
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四 、 分类
1.
导入
摄谱分析法：试样 →
分光系统 电光源→高能态→低能态
把光分开 感光板
映谱仪（定性分析）
测微光度计（定量分析）
2. 光电直读法：电光源激发，不需经过暗室处理 3. 火焰光度法：火焰为激发光源（碱金属及个别碱土金属）
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 10～0.1gg-1(一般光源)；ngg-1(ICP） (5)准确度较高 5%～10% (一般光源）； <1% (ICP) ； (6)ICP-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； 缺点：只能用于元素分析，不能确定其存在的状态结构；
（1）直流电弧
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谱线的自吸与自蚀
self-absorption and self reversal
自吸：中心发射的辐射 被边缘的同种基态原子吸收 ，使辐射强度降低的现象。
谱线的自吸不仅影响谱线强度，还影响谱线 形状
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• C小，原子密度低，谱线 不呈现自吸现象。
• C↑，原子密度↑，谱线便 产生自吸现象。
第一节 原子发射光谱分析概述
原子发射光谱分析法
atomic emission spectrometry，AES
第二节 AES的基本原理
第三节 原子发射光谱分析装置
与仪器
第四节 定性、定量分析方法
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发展简史：
1860年，基尔霍夫(Kirchhoff G R)、本生(Bunsen R W)研制第 一台用于光谱分析的分光镜，实现了光谱检验，建立了定性分 析的基础； 1930年以后，罗马金和赛伯提出定量的经验公式，建立了光谱 定量分析方法； 原子光谱 ＜＞ 原子结构 ＜＞ 原子结构理论＜＞ 新元素
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第二节 AES的基本原理
一、原子发射光谱的产生
在正常状态下，元素处于基态，元素在受到光、电或热 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。
热能、电能、光能
基态元素M
E
激发态M*
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特征辐射
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激发态E*
E
E2
E1
h
h
c
E
hc E
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主要部分： 1）. 高频发生器 ——作用是产生高频电流 2）. 等离子体炬管 三层同心石英玻璃管 3）. 试样雾化器
光谱。 光源通常是决定测定灵敏度、准确度的重要因素
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1. 电弧
电弧点燃后，热电子流高速通过分析 间隔冲击阳极，产生高热（形成阳极斑 ），试样蒸发并原子化，电子与原子碰 撞电离出正离子冲向阴极。电子、原子 、离子间的相互碰撞，使原子跃迁到激 发态。
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基态E0
热能、电能、光能
基态元素M
E
激发态M*
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特征辐射
二、AES中的常用术语
激发电位：excited potential 激发能，由基态跃迁至激发态所 需能量，eV
电离电位： Ionization potential电离能，原子获得足够能量发 生电离所需能量，eV
共振（发射）线：Resonance line由各激发态回到基态所发射 的谱线。
非共振线：激发态与激发态间跃迁发射的谱线。 第一共振线：主共振线，原子由第一激发态跃迁到基态产生的 谱线。最易发生，强度较大；
共振线
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主共振线
非共振线
• 原子线：由原子外层电子受激发产生，以罗马字 母Ⅰ表示
• 离子线：由离子外层电子受激发产生，
一级电离线 Ⅱ，二级电离线 Ⅲ
例：
Ca（Ⅰ）422.67nm
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3、电感耦合等离子体光源
inductive coupled plasma，ICP
等离子体：plasma有一定电离度的气体，由于正、 负电荷的粒子基本相等，整体上呈电中性。
原子发射光谱在50年代发展缓慢； 1960年，工程热物理学家 Reed ，设计了环形放电感耦 合等离子体炬，指出可用于原子发射光谱分析中的激发光源 光谱学家法塞尔和格伦菲尔德用于发射光谱分析，建立 了电感耦合等离子体光谱仪(ICP-AES); 70年代获ICP-AES应用广泛。