原子发射光谱分析基本原理

关于原子发射光谱分析基本原理2023/3/21第一页，共十三页，编辑于2023年，星期日2023/3/21一、概述

generalization原子发射光谱分析法（atomicemissionspectroscopy，AES）：元素在受到热或电激发时，由基态跃迁到激发态，返回到基态时，发射出特征光谱，依据特征光谱进行定性、定量的分析方法。1859年，基尔霍夫(KirchhoffGR)、本生(BunsenRW)研制第一台用于光谱分析的分光镜，实现了光谱检验；1930年以后，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＜＞新元素在原子吸收光谱分析法建立后，其在分析化学中的作用下降，新光源(ICP)、新仪器的出现，作用加强。第二页，共十三页，编辑于2023年，星期日2023/3/21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：非金属元素不能检测或灵敏度低。第三页，共十三页，编辑于2023年，星期日2023/3/21二、原子发射光谱的产生

formationofatomicemissionspectra

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）；特征辐射基态元素M激发态M*热能、电能E第四页，共十三页，编辑于2023年，星期日2023/3/21原子的共振线与离子的电离线原子由第一激发态到基态的跃迁：

第一共振线，最易发生，能量最小；原子获得足够的能量(电离能)产生电离,失去一个电子，一次电离。离子由第一激发态到基态的跃迁(离子发射的谱线)：

电离线，其与电离能大小无关，离子的特征共振线。

原子谱线表：I表示原子发射的谱线；

II表示一次电离离子发射的谱线；

III表示二次电离离子发射的谱线；

Mg：I285.21nm；II280.27nm；第五页，共十三页，编辑于2023年，星期日2023/3/21

Na能级图

由各种高能级跃迁到同一低能级时发射的一系列光谱线；第六页，共十三页，编辑于2023年，星期日2023/3/21

K元素的能级图

第七页，共十三页，编辑于2023年，星期日2023/3/21

Mg元素的能级图第八页，共十三页，编辑于2023年，星期日2023/3/21三、谱线强度spectrumlineintensity原子由某一激发态i

向低能级j

跃迁，所发射的谱线强度与激发态原子数成正比。在热力学平衡时，单位体积的基态原子数N0与激发态原子数Ni的之间的分布遵守玻耳兹曼分布定律：gi、g0为激发态与基态的统计权重；Ei：为激发能；k为玻耳兹曼常数；T为激发温度；发射谱线强度：Iij=Ni

Aijhijh为Plank常数；Aij两个能级间的跃迁几率；ij发射谱线的频率。将Ni代入上式，得：第九页，共十三页，编辑于2023年，星期日2023/3/21谱线强度影响谱线强度的因素：（1）激发能越小，谱线强度越强；（2）温度升高，谱线强度增大，但易电离。第十页，共十三页，编辑于2023年，星期日2023/3/21四、谱线的自吸与自蚀

self-absorptionandselfreversalofspectrumline

等离子体：以气态形式存在的包含分子、离子、电子等粒子的整体电中性集合体。等离子体内温度和原子浓度的分布不均匀，中间的温度、激发态原子浓度高，边缘反之。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。元素浓度低时，不出现自吸。随浓度增加，自吸越严重，当达到一定值时，谱线中心完全吸收，如同出现两条线，这种现象称为自蚀。谱线表，r：自吸；R：自蚀；第十一页，共十三页，编辑于2023年，星期日2023/3/21内容选择第一节原子发射光谱分析基本原理basicprincipleofAtomicemissionspectrometry第二节发射光谱分析装置与仪器deviceandinstrumentofAES第三节等离子体发射光谱仪plasma

emissionspectrometry第四节定性、定