原子发射光谱法及其应用.doc

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1、.原子发射光谱法及其应用摘要：本文介绍了原子发射光谱法的原理、特点及分析仪器。并对原子发射光谱法尤其是电感耦合等离子体原子发射光谱法在环境、冶炼、矿产开发、材料等领域的应用做了介绍。关键词：原子发射、光谱法、应用1.原子发射光谱法概述1.1原子发射光谱法简介原子发射光谱法（AES，atomicemissionspectrometry），是依据各种元素的原子或离子在热激发或电激发下，发射特征的电磁辐射，而进行元素的定性与定量分析的方法，是光谱学各个分支中最为古老的一种。原子发射光谱法的研究对象是被分析物质所发出的线光谱，利用待测物质的原子或离子所发射的特征光谱线的波长和强度来确定物质的元素种

2、类及其含量。原子发射光谱分析过程分为三步，即激发、发光和检测。第一步是利用激发光源使试样蒸发，解离成原子，或进一步解离成离子，最后使原子或离子得到激发，发射辐射；第二步是利用光谱仪把光源发射的光按波长展开，获得光谱；第三步是利用检测系统记录光谱，测量谱线波长、强度，根据谱线波长进行定性分析，根据谱线强度进行定量分析。1.2原子发射光谱法发展概况原子发射光谱法是光学分析法中产生和发展最早的一种。早在1860年，德国学者霍夫（Kirchhoff）和本生（Bunsen）把分光镜应用于化学分析，发现了光谱与物质组成之间的关系，确认和证实各种物质都具有其特征光谱，从而奠定了光谱定性分析的基础。随着光

3、谱仪器和光谱理论的发展，发射光谱分析进入了新的阶段。火焰、火花和弧光光源稳定性的提高，给定量分析的发展开辟了道路。20世纪20年代，W.Gerlach提出了标原理，奠定了定量分析的基础；30年代，棱镜光谱仪形成了系列，促进了定量分析的发展，形成了定量分析的经验公式；40年代，棱镜光谱仪飞速发展，使发射光谱分析得到了广泛的应用；50年代，光栅光谱仪基本上形成系列；60年代，电感耦合等离子体（ICP）光源的引入，大大推动了发射光谱分析的发展。近几十年来，中阶梯光栅光谱仪、干涉光谱仪等仪器的出现，加之电子计算机的应用，使发射光谱分析进入了自动化阶段。..原子发射光谱法不仅过去曾在原子结构理论的建

4、立及元素周期表中某些元素的发现过程中对科学的发展起到重要推动作用，而且已经并将继续在各种材料的定性定量分析中占有重要地位。1.3原子发射光谱法的特点与其他分析方法相比，原子发射光谱法具有如下特点。（1）灵敏度高。一般光源灵敏度可达0.1~10μg·g-1(或μg·ml-1），ICP光源可达10-4~10-3μg·ml-1。（2）选择性好。每种元素的原子被激发后，都产生一组特征光谱，根据这些特征光谱，便可以准确无误地确定该元素的存在，所以发射光谱分析至今仍是元素定性分析的最好方法。（3）准确度较高。发射光谱分析的相对误差一般为5%~10%，使用ICP光源，相对误差可达1%以下。（4）能同时测

5、定多种元素，分析速度快。（5）试样消耗少。利用几毫克至几十毫克的试样便可完成光谱全分析。原子发射光谱法的不足之处是：（1）应用只限于多数金属和少数非金属元素，对大多数非金属和少数金属不适用；（2）一般只能用于元素分析，而不能确定元素在样品中存在的化合物状态；（3）基体效应较大，必须采用组成与分析样品相匹配的参比试样；（4）仪器昂贵，难以普及。1.原子发射光谱法介绍2.1原子发射光谱法的基本理论2.1.1原子发射光谱的产生 物质是由各种元素的原子组成的，原子有结构紧密的原子核，核外围绕着不断运动的电子，电子处在一定的能级上，具有一定的能量。从整个原子来看，在一定的运动状态下，它也是处在一定的

6、能级上，具有一定的能量。在一般情况下，大多数原子处在最低的能级状态，即基态。基态原子在激发光源（即外界能量）的作用下，获得足够的能量，外层电子跃迁到较高能级状态的激发态，这个过程叫激发。处在激发态的原子是很不稳定的，在极短的时间（10－8s）外层电子便跃迁回基态或其它较低的能态而释放出多余的能量。释放能量的方式可以是通过与其它粒子的碰撞，进行能量的传递，这是无辐射跃迁，也可以以一定波长的电磁波形式辐射出去，其释放的能量及辐射线的波长（频率）要符合波尔的能量定律：式中，E2及E1分别是高能态与低能态的能量，Ep为辐射光子的能量，、、分别为辅射的频率、波长、波数，c为光速，h为普朗克常数。..

7、2.2原子发射光谱分析仪器在进行发射光谱分析时，待测样品要经过蒸发、离解、激发等过程而发射出特征光谱，再经过分光、检测而进行定性、定量分析。发射光谱仪器主要由激发光源、分光系统及检测系统三部分组成。2.2.1激发光源光源的作用是提供足够的能量，使试样蒸发、解离并激发，产生光谱。光源的特性在很大程度上影响分析方法的灵敏度、准确度及精密度。理想的光源应满足高灵敏度、高稳定性、背景小、线性围宽、结构简单、操作方便、使用安全等要