第7章原子发射光谱分析 (Atomic Emission Spectrometry, AES) §7-1光学分析法概述 §7-2原子发射光谱分析的基本原理 §7-3光谱分析仪器 §7-4光谱定性分析 §7-5光谱定量分析 §7-6光谱半定量分析 §7-7光电直读等离子体发射光谱仪 §7-8原子发射光谱分析的特点和应用
(Atomic Emission Spectrometry, AES)
§7-1光学分析法概述 一、 电磁辐射和电磁波谱 1.电磁辐射（电磁波，光）：以巨大速度通过空 间、不需要任何物质作为传播媒介的一种能量形式。它 是检测物质内在微观信息的最佳信使。 2.电磁辐射的性质：具有波、粒二像性；其能量交 换一般为单光子形式，且必须满足量子跃迁能量公式： AE=h.v=h. 3。电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列就称光谱。 Y射线→X射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波
c E h h
高能辐射区(Y射线 能量最高，来源于核能级跃迁 射线来自内层电子能级的跃迁 波长 光学光谱☒紫外光， 来自原子和分子外层电子能级的跃迁 可见光 红外光 来自分子振动和转动能级的跃迁 波谱区 微波 来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁 无线电波 来自原子核自旋能级的跃迁 二、光学分析法及其分类 光学分析法可分为：光谱法和非光谱法两大类。 光谱法是基于物质与辐射能作用时，测量由物质 的原子或分子的特定能级的跃迁所产生的发射、吸收 或散射光谱（波长和强度）进行分析的方法
如： 原子吸收/发射光谱法： 原子外层电子能级跃迁 L分子吸收/发射光谱法：分子外层电子能级等跃迁 ,按能量传递方式分 「吸收光谱法 发射光谱法 ,按电磁辐射的本质分∫原子光谱线状光谱 分子光谱带状光谱 非光谱法：不涉及能级跃迁，利用物质与电磁辐 射的相互作用，引起电磁辐射在方向上的改变或物理 性质的变化进行分析（可利用反射、折射、干涉、衍射和偏振等）。 如折射法、旋光法、比浊法、X射线衍射法等
三、发射光谱与吸收光谱 M发光→释放能量)M十hv →发射光谱 激发态 基态 光 例：原子发射光谱；荧光光谱 M+hv 吸收辐射能量 →Mi →吸收光谱 基态 光 激发态 例：原子吸收光谱，分子吸收光谱
激发态 基态 光 发光 释放能量 M M h * 发射光谱 基态 光 激发态 吸收辐射能量 * M h M 吸收光谱
§7-2原子发射光谱分析的基本原理 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） 热能、电能 基态元素M △E 激发态M 特征辐射 AE=h.v=h.c 铁谱 235.0 45.0 6.0 入/nn
基态元素M 激发态M* c E h h
能级和光谱图示例： 氢 升2 13 (Paschen senes) (Balmer 8enes） R VIS UV n1 Paschen Balmer Lyman sories 化yman saries) 2000 500011000500 250200 150 1.Energy levell diagram 2.Line spectrum of hydrogen
能级和光谱图示例： 氢
通过测量物质的激发态原子发射光谱线的波 长和强度进行定性和定量分析的方法叫（原子） 发射光谱分析法。 发射光谱法有许多技术如电弧、火花、等离 子炬等作为激发源，使被测物质原子化并激发气 态原子或离子的外层电子，使其发射特征光谱， 其波长范围一般在190~900nm
原子中某一外层电子由基态激发到高能级所 需要的能量称为微发电位。原子光谱中每一条谱 线的产生各有其相应的激发电位。 由（第一）激发态向基态跃迁所发射的谱线 称为（第一）共振线。共振线具有最小的激发电 位，因此最容易被激发，为该元素最强的谱线。 同样，离子也可能被激发，其外层电子跃迁 也发射光谱，产生离子线。由于离子和原子具有 不同的能级，所以离子线与原子线不一样。 原子光谱主要由原子线组成，也包含某些离 子线，其表示方法如何？
在原子谱线表中，罗马数I表示中性原子发射光 谱的谱线，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.例如MgI285.21nm为原 子线，MgⅡ280.27nm为一次电离离子线。 发射光谱分析的基本依据： 从识别元素的特征光谱来鉴别元素的存在（定性 分析)；而这些谱线的强度又与试样中该元素的含量 有关，因此又可利用这些谱线的强度来测定元素的含 量（定量分析）