第七章 原 子 发 射 光 谱
Atomic Emission Spectroscopy（ AES）
7.1 基本原理发射光谱,原子核外的电子从激发态跃迁回到基态,以 光 的形式释放能量共振线,原子的外层电子从最低激发态跃迁回到基态放射的谱线离子线,离子外层电子跃迁时发射的谱线
7.1 基本原理
I = KAh?N0e-E/kT
谱线强度的影响因素：
A.激发电位 E（ 要求 ） 升高,谱线强度 降低 。
B.跃迁几率 A增大,谱线强度 增强 。
C.简并度 (与 K有关 ） 增大,谱线强度 增强 。
D.激发温度 T（ 要求 ） 升高,谱线强度 增强 。
E.基态原子数 N0增多,谱线强度 增强
（ 定量基础 ） 。
7.2 原子发射光谱仪
7.2.1 光源光源的 作用,蒸发,解离,原子化,激发,
跃迁 。
光源的 影响,检出限,精密度和准确度 。
光源的 类型,
直流电弧,高频电压引燃直流电弧,电子从阴极释放出来轰击阳极,试样置于阳极碳棒孔 。
弧焰温度 4000-7000?K
7.2 原子发射光谱仪交流电弧,高频电压引火,低频低压交流电燃弧 。 电极间气体被击穿电离,维持导电 。
电火花,104V 以上高压交流电,通过间隙放电产生电火花 。 弧焰温度：瞬间可达
10000?K。
新型光源 ICP
7.2 原子发射光谱仪
7.2.2 分光元件照明,准光,色散,投影系统 。
棱镜光栅
7.2 原子发射光谱仪
7.2.3 检测器目视法,看谱镜（可见波段）
摄谱法,感光板光电法,光电倍增管
7.3 电感耦合等离子体原子发射光谱仪
7.3.1 等离子体等离子态 是物质存在的第 四 种形态 。 导电气体,电子可自由运动,总体呈 电中性 。
含一定重量的带电粒子，动力学行为受电磁力支配，电子和正离子浓度处于平衡状态的气体称 等离子体 。
7.3 电感耦合等离子体原子发射光谱仪
7.3.2 特点
A,高温，上万度,原子化完全
B,检出限低 0.01－ 100ng/mL 基体效应小,无电极污染
C,精密度好 1%左右，光源稳定
D,线性范围宽 5-6个数量级
E,同时测定几十个元素
7.3 电感耦合等离子体原子发射光谱仪
7.3.3 仪器装置
ICP光源,高频电流作用下产生高频磁场 。
炬管内气体被电火花引燃产生电离粒子,导致涡电流 。 这股感应电流将气体迅速加热至近万度,形成火炬状的等离子体 。
高频电流 （ 10千 Hz） 高频磁场 感应电流包括,高频发生器,等离子炬管,雾化器 （ 气动雾化,超声波雾化 ）
7.3 电感耦合等离子体原子发射光谱仪
7.3 电感耦合等离子体原子发射光谱仪
7.3.4 ICP参数功 率,功率增大,灵敏度增加 1.2 ＫＷ
观察高度,有极大值 一般 15 mm
载气流量,0.8 L/min; 冷却气,10－ 15 mL/min
工作气,1－ 1.5 mL/min
7.4 分析方法
7.4.1 定性分析元素的原子结构不同,激发后产生的光谱各不相同,是为定性分析根据 。 找出被测元素的一根或几根不受干扰谱线 。
定性方法,
A.标准光谱图的比较法,以铁的特征光谱为标尺,与实际光谱比较
B.波长测量法
C.标准试样对照法
7.4 分析方法
7.4.2 半定量分析谱线强度（黑度）比较法
7.4.3 定量分析
A.摄谱法的定量分析 — 内标法被分析元素 — 分析线,基体元素 — 内标线,组成分析线对通过测量谱线相对强度进行定量分析 。
B.ICP法的定量分析在灵敏线下测量信号强度工作曲线法,标准加入法 。
7.5 应用举例冶金分析,环境样品中重金属分析为什么工作曲线不宜强制过原点？
0
5
10
15
20
25
30
0 1 2 3 4 5 6
y = 4.9836x
R
2
= 0.9897
0
5
10
15
20
25
30
0 1 2 3 4 5 6
y = 4.7771x + 0.7571
R
2
= 0.9925
0
5
10
15
20
25
30
0 1 2 3 4 5 6
空白值所在的点不代表原点。
根据最小二乘法绘制工作曲线（趋势线），并没有强求曲线过某点。
因此，曲线也不应强行经过原点。
Excel“趋势线格式”中选择截距不为零。
作业 #2
电感耦合等离子体原子发射光谱仪为什么具有高灵敏度、高精密度的特点？
各种光谱仪器中都用到“光电倍增管”，这些光电倍增管是否可以基本上通用？或是哪些光谱仪器的与哪些光谱仪器的不通用？为什么？
如果有可以防水并可透过红外光的液池，红外光谱分析可否用于水样中的有机物的测定？为什么？
Atomic Emission Spectroscopy（ AES）
7.1 基本原理发射光谱,原子核外的电子从激发态跃迁回到基态,以 光 的形式释放能量共振线,原子的外层电子从最低激发态跃迁回到基态放射的谱线离子线,离子外层电子跃迁时发射的谱线
7.1 基本原理
I = KAh?N0e-E/kT
谱线强度的影响因素：
A.激发电位 E（ 要求 ） 升高,谱线强度 降低 。
B.跃迁几率 A增大,谱线强度 增强 。
C.简并度 (与 K有关 ） 增大,谱线强度 增强 。
D.激发温度 T（ 要求 ） 升高,谱线强度 增强 。
E.基态原子数 N0增多,谱线强度 增强
（ 定量基础 ） 。
7.2 原子发射光谱仪
7.2.1 光源光源的 作用,蒸发,解离,原子化,激发,
跃迁 。
光源的 影响,检出限,精密度和准确度 。
光源的 类型,
直流电弧,高频电压引燃直流电弧,电子从阴极释放出来轰击阳极,试样置于阳极碳棒孔 。
弧焰温度 4000-7000?K
7.2 原子发射光谱仪交流电弧,高频电压引火,低频低压交流电燃弧 。 电极间气体被击穿电离,维持导电 。
电火花,104V 以上高压交流电,通过间隙放电产生电火花 。 弧焰温度：瞬间可达
10000?K。
新型光源 ICP
7.2 原子发射光谱仪
7.2.2 分光元件照明,准光,色散,投影系统 。
棱镜光栅
7.2 原子发射光谱仪
7.2.3 检测器目视法,看谱镜（可见波段）
摄谱法,感光板光电法,光电倍增管
7.3 电感耦合等离子体原子发射光谱仪
7.3.1 等离子体等离子态 是物质存在的第 四 种形态 。 导电气体,电子可自由运动,总体呈 电中性 。
含一定重量的带电粒子，动力学行为受电磁力支配，电子和正离子浓度处于平衡状态的气体称 等离子体 。
7.3 电感耦合等离子体原子发射光谱仪
7.3.2 特点
A,高温，上万度,原子化完全
B,检出限低 0.01－ 100ng/mL 基体效应小,无电极污染
C,精密度好 1%左右，光源稳定
D,线性范围宽 5-6个数量级
E,同时测定几十个元素
7.3 电感耦合等离子体原子发射光谱仪
7.3.3 仪器装置
ICP光源,高频电流作用下产生高频磁场 。
炬管内气体被电火花引燃产生电离粒子,导致涡电流 。 这股感应电流将气体迅速加热至近万度,形成火炬状的等离子体 。
高频电流 （ 10千 Hz） 高频磁场 感应电流包括,高频发生器,等离子炬管,雾化器 （ 气动雾化,超声波雾化 ）
7.3 电感耦合等离子体原子发射光谱仪
7.3 电感耦合等离子体原子发射光谱仪
7.3.4 ICP参数功 率,功率增大,灵敏度增加 1.2 ＫＷ
观察高度,有极大值 一般 15 mm
载气流量,0.8 L/min; 冷却气,10－ 15 mL/min
工作气,1－ 1.5 mL/min
7.4 分析方法
7.4.1 定性分析元素的原子结构不同,激发后产生的光谱各不相同,是为定性分析根据 。 找出被测元素的一根或几根不受干扰谱线 。
定性方法,
A.标准光谱图的比较法,以铁的特征光谱为标尺,与实际光谱比较
B.波长测量法
C.标准试样对照法
7.4 分析方法
7.4.2 半定量分析谱线强度（黑度）比较法
7.4.3 定量分析
A.摄谱法的定量分析 — 内标法被分析元素 — 分析线,基体元素 — 内标线,组成分析线对通过测量谱线相对强度进行定量分析 。
B.ICP法的定量分析在灵敏线下测量信号强度工作曲线法,标准加入法 。
7.5 应用举例冶金分析,环境样品中重金属分析为什么工作曲线不宜强制过原点？
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0 1 2 3 4 5 6
y = 4.9836x
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= 0.9897
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y = 4.7771x + 0.7571
R
2
= 0.9925
0
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0 1 2 3 4 5 6
空白值所在的点不代表原点。
根据最小二乘法绘制工作曲线（趋势线），并没有强求曲线过某点。
因此，曲线也不应强行经过原点。
Excel“趋势线格式”中选择截距不为零。
作业 #2
电感耦合等离子体原子发射光谱仪为什么具有高灵敏度、高精密度的特点？
各种光谱仪器中都用到“光电倍增管”，这些光电倍增管是否可以基本上通用？或是哪些光谱仪器的与哪些光谱仪器的不通用？为什么？
如果有可以防水并可透过红外光的液池，红外光谱分析可否用于水样中的有机物的测定？为什么？
