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1、第一节第一节基本原理基本原理AES的原理的原理第二节第二节光谱分析仪器光谱分析仪器1、光源光源2、光谱仪光谱仪3、观测设备观测设备第三节第三节原子发射光谱分析方法原子发射光谱分析方法一、一、光谱定性分析光谱定性分析二、二、光谱定量分析光谱定量分析第四节第四节应用应用原子发射光谱法原子发射光谱法AtomicEmissionSpectrometry,AES利利用用原原子子（离离子子）所所发发射射的的辐辐射射或或辐辐射射与与原原子子（离离子子）的相互作用而进行分析的一类方法称为的相互作用而进行分析的一类方法称为原子光谱法原子光谱法。原子光谱法原子光谱法 原子原子吸收吸收光谱法（光谱法（AAS）原子原
2、子荧光荧光光谱法（光谱法（AFS）与原子外层电子跃迁有关与原子外层电子跃迁有关原子原子发射发射光谱法（光谱法（AES）X-射线光谱法射线光谱法与原子内层电子跃迁有关与原子内层电子跃迁有关 一一般般情情况况下下，原原子子的的核核外外电电子子处处于于最最低低的的能能量量状状态态，称称为为基基态态。当当外外层层电电子子吸吸收收能能量量时时会会跃跃迁迁到到较较高高的的电电子子能能态态而而转转变变为为激激发发态态（这这个个过过程程称称为为激激发发）。处处于于激激发发态态的的电电子子很很不不稳稳定定，会会迅迅速速返返回回基基态态或或较较低低的的能能态态，并并释释放放出出多多余余的的能能量量，这这种种能能量
3、往往以一定波长的电磁波的形式辐射出去，产生量往往以一定波长的电磁波的形式辐射出去，产生线光谱线光谱。第一节 基本原理一、 AES的原理原原子子光光谱谱是是原原子子外外层层电电子子在在不不同同能能级级间间跃跃迁迁的的结结果果。在在量量子子力力学学中中，电电子子的的运运动动状状态态可可用用四四个个量量子子数数,即即主主量量子子数数n、角量子数角量子数l、磁量子数磁量子数ml和自旋量子数和自旋量子数ms来描述。来描述。主主量量子子数数n表表示示核核外外电电子子离离核核的的远远近近，n值值越越大大，电电子子的的能能量越高，电子离核越远。量越高，电子离核越远。n值取为值取为1，2，3，任意正整数。任意正
4、整数。角量子数角量子数l 表示电子在空间不同角度出现的几率，即表示电子在空间不同角度出现的几率，即电子云电子云的形状，也代表电子绕核运动的角动量。的形状，也代表电子绕核运动的角动量。l 取小于取小于n的整数，的整数，0，1，2，n-1。相对应的符号是什么？相对应的符号是什么？磁磁量量子子数数ml表表示示电电子子云云在在空空间间的的不不同同取取向向。ml值值取取为为-lml +l，可可以以取取ml=0，1，2，l。同同一一个个l 值值，磁磁量量子子数数ml 有（有（2l+1）个不同的数值。个不同的数值。自旋量子数自旋量子数ms表示电子的自旋。表示电子的自旋。ms的取值为的取值为ms=1/2，分别
5、分别表示电子的自旋运动有顺时针方向和反时针方向。表示电子的自旋运动有顺时针方向和反时针方向。对对于于多多外外价价电电子子的的原原子子要要比比单单价价电电子子的的原原子子复复杂杂。价电子可用量子数价电子可用量子数n，L，S和和J来描述。来描述。钠钠原子价电子的运动状态原子价电子的运动状态n为为主主量量子子数数，与与描描述述核核外外电电子子运运动动状状态态的的主主量量子子数数n的的意义相同。意义相同。L为为总总轨轨道道角角量量子子数数。各各价价电电子子角角动动量量相相互互作作用用，按按照照一定的方式耦合成原子总的量子化轨道角动量。一定的方式耦合成原子总的量子化轨道角动量。如：对于两个价电子的原子，
6、如：对于两个价电子的原子，L只能取下列数值：只能取下列数值：即可取即可取l1+l2到到|l1-l2|，依次递减依次递减1的所有数值。的所有数值。例例如如，对对价价电电子子组组态态为为np1nd1的的原原子子，l1=1，l2=2，于于是是L可可取取3、2、1三三个个数数值值。L的的数数值值0、1、2、3分分别别用用大写字母大写字母S、P、D、F、表示。表示。S为为总总自自旋旋量量子子数数，它它是是各各价价电电子子自自旋旋角角动动量量耦耦合合后后所所得得自自旋旋角角动动量量的的量量子子数数。若若原原子子有有N个个价价电电子子，其其S可取下列数据：可取下列数据：或或0当价电子数为偶数时，当价电子数为
7、偶数时，S值为零或正整数，价电子数值为零或正整数，价电子数为奇数时，为奇数时，S值为半整数。值为半整数。J为为总总内内量量子子数数。它它是是原原子子中中各各价价电电子子总总轨轨道道角角动动量量与与总总自自旋旋角角动动量量相相耦耦合合得得到到的的原原子子总总角角动动量量的的量量子子数数。J可取以下数值。可取以下数值。JLS，LS1，LS2，|LS|在在n、L、S、J四四个个量量子子数数中中，n、L、S确确定定后后，原原子子的的能能级级也也就就基基本本确确定定了了，所所以以根根据据n、L、S三三个个量量子子数数就可以得出描述原子能级的就可以得出描述原子能级的光谱项光谱项：n2S+1L式式中中2S+
8、1叫叫做做谱谱项项的的多多重重性性。在在LS时时，2S+1就就是是内内量量子子数数J可可取取值值的的数数目目，也也就就是是同同一一光光谱谱项项中中包包含含的的J值值相相同同、能能量量相相近近的的能能量量状状态态数数。习习惯惯上上将将多多重重性性为为1、2、3的的光光谱谱项项分分别别称称作作单单重重态态、双双重重态态和和三三重重态态。把把J值不同的光谱项称为值不同的光谱项称为光谱支项光谱支项。用下式表示：。用下式表示：n2S+1LJ在在磁磁场场作作用用下下，同同一一光光谱谱项项会会分分裂裂成成2J+1个个不不同同的的支支能能级级。外外磁磁场场消消失失，分分裂裂支支能能消消失失，此此种种现现象象称
9、称为为能能级简并。级简并。2J+1为能级的为能级的简并度简并度。原原子子内内电电子子的的跃跃迁迁不不可可能能在在所所有有的的两两个个能能级级之之间间发发生生，有有些些跃跃迁迁是是禁禁阻阻的的，有有些些跃跃迁迁是是允允许许的的。只只有有符符合合下下列列规规则则的的两两光谱项之间才能发生跃迁。光谱项之间才能发生跃迁。(1)n0或任意正整数。或任意正整数。(2)L的的差差值值为为1，即即L1，跃跃迁迁只只允允许许在在S与与P、P与与S或或D与与P之间，等等。之间，等等。(3)S0，单单重重态态只只能能跃跃迁迁到到单单重重态态，三三重重态态只只能能跃跃迁迁到到三重态。三重态。(4)J值值相相等等或或差
10、差值值为为1，即即J0，1。但但当当J0，J=0的跃迁是禁阻的。的跃迁是禁阻的。以上条件称为原子光谱选律或选择定则。以上条件称为原子光谱选律或选择定则。每一光谱支项还包括（每一光谱支项还包括（2J1）个可能的状态，在个可能的状态，在无外加磁场时它们的能级是相同的。当在外加磁无外加磁场时它们的能级是相同的。当在外加磁场作用下可分裂为（场作用下可分裂为（2J1）个能级，一条谱线分个能级，一条谱线分裂为（裂为（2J1）条谱线，这种效应称为条谱线，这种效应称为Zeeman效效应。当在外加强电场作用下，也可产生谱线分裂应。当在外加强电场作用下，也可产生谱线分裂效应，这种效应称为效应，这种效应称为Star
11、k效应。效应。 E=E2-E1=h=hc/Na(1s)2(2s)2(2p)6(3s)1,3p1、3d1、4s1、4p1、4d1、4f1、每每一一条条发发射射谱谱线线的的波波长长取取决决于于跃跃迁迁前前后后两两个个能能级级（E2，E1）的的差差。由由于于各各种种元元素素的的原原子子具具有有不不同同的的核核外外电电子子结结构构，根根据据光光谱谱选选律律，特特定定元元素素的的原原子子可可产产生生一一系系列列不不同同波波长长的的特特征征光光谱谱（组组）。原原子子的的能能级级是是量量子子化化的的，原原子子光光谱谱是是线线状状光光谱谱。通通过过光光谱谱的的辨辨认认和和谱谱线线强强度度的的测测量量可可进进行
12、行元元素素的的定定性性、定定量量分析，这就是分析，这就是原子发射光谱法原子发射光谱法（AES）。激发电位激发电位/eV，共振线共振线，离子线离子线原原子子发发射射谱谱线线()，一一次次电电离离的的离离子子发发射射的的谱谱线线()，二二次电离的离子发射的谱线次电离的离子发射的谱线()，/或或nm。当当辐辐射射跃跃迁迁的的低低能能级级是是原原子子的的基基态态能能级级时时，该该跃跃迁迁称称为为共共振振跃跃迁迁，所所发发射射的的谱谱线线称称为为共共振振线线。从从最最低低激激发发态态跃跃迁迁到到基基态态所所发发射射的的谱谱线称为线称为第一共振线或主共振线第一共振线或主共振线。二、二、谱线的强度谱线的强度
13、当当原原子子发发射射谱谱线线的的强强度度与与发发射射粒粒子子的的浓浓度度相相关关时时，则则便便可可能能利利用用该该谱谱线线的的强强度度进进行行定定量量分分析析。当当原原子子外外层层电电子子在在高高能能级级Em和和低低能能级级Ek之之间间跃跃迁迁时时，其其发发射谱线的强度正比于：射谱线的强度正比于：1、两能级之间的能量差；、两能级之间的能量差；2、在高能级、在高能级Em上的粒子总数上的粒子总数nm；3、单单位位时时间间内内在在两两能能级级间间可可能能的的跃跃迁迁次次数数，其其数数值值以跃迁几率以跃迁几率Amk表示。表示。1、光光源源将将试试样样中中的的元元素素转转变变为为原原子子（或或离离子子）
14、的的过过程程称称为为原原子子化化。原原子子化化、激激发发和和发发射射是是在在光源中进行的。光源中进行的。第二节第二节光谱分析仪器光谱分析仪器原子发射光谱分析使用的仪器设备主要包括原子发射光谱分析使用的仪器设备主要包括激发光源和光谱仪两个部分。激发光源和光谱仪两个部分。激发光源有激发光源有等离子体、电等离子体、电弧、高压火花和激光弧、高压火花和激光微探针光源等。微探针光源等。电电 感感 耦耦 合合 （ 高高 频频 ） 等等 离离 子子 体体 inductivecoupled(highfrequency)plasma,ICP等离子体等离子体（plasma）电子和离子浓度处于电子和离子浓度处于平衡状
15、态的电离气体。近代物理学中把电离度平衡状态的电离气体。近代物理学中把电离度大于大于0.1%、宏观上呈电中性的电离气体都称为、宏观上呈电中性的电离气体都称为等离子体。等离子体。等等离离子子炬炬（plasmatorch）由由电电产产生生的的具具有有火火焰焰状状的的等等离离子子体体，亦亦称称“炬炬焰焰”。产产生生等等离离子子炬炬的的方方法法较较多多，其其中中ICP是是利利用用高高频频感感应应加加热热原原理理，使使流流经经石石英英管管的的工工作作气气体体电电离离而而产产生生的的等等离离子子炬炬。ICP具具有有优优良良分分析析性性能能，是是应应用用日日益益广广泛泛的的新新型型光光源。源。Atypical
16、nebulizerforsampleinjectionintoaplasmasource ICP由高频发生器、等离子由高频发生器、等离子体炬管和雾化器组成，其核心部体炬管和雾化器组成，其核心部件是件是等离子等离子(石英石英)炬管炬管。炬管由。炬管由三层同心管组成，都通三层同心管组成，都通Ar气，作气，作用不同，因此名称也不同：用不同，因此名称也不同：内层内层Ar气携带样品气溶胶进入炬焰，气携带样品气溶胶进入炬焰，故称为故称为载气载气；中层中层Ar气起辅助等气起辅助等离子体的作用，故称为离子体的作用，故称为辅助气辅助气；外层外层切向通入的切向通入的Ar气称为气称为“冷却冷却气气”，它既是维持，它
17、既是维持ICP的工作气的工作气流，又将等离子体与管壁隔离，流，又将等离子体与管壁隔离，避免石英管烧融。避免石英管烧融。Atypicalinductivelycoupledplasma当高频电源与围绕在等离子炬管外的负当高频电源与围绕在等离子炬管外的负载感应线圈（用圆铜管或方铜管绕成载感应线圈（用圆铜管或方铜管绕成25匝的水冷却线圈）接通时，高频感匝的水冷却线圈）接通时，高频感应电流通过线圈，产生轴向高频磁场。应电流通过线圈，产生轴向高频磁场。此时向炬管的外管内切线方向通入冷却此时向炬管的外管内切线方向通入冷却气气Ar，中层管内轴向（或切向）通入辅中层管内轴向（或切向）通入辅助气体助气体Ar，并
18、用高频点火装置引燃，使并用高频点火装置引燃，使气体触发产生载流子（离子或电子）。气体触发产生载流子（离子或电子）。当载流子多至足以使气体有足够的导电当载流子多至足以使气体有足够的导电率时，在垂直于磁场方向的截面上产生率时，在垂直于磁场方向的截面上产生环形涡电流。几百安的强大感应电流瞬环形涡电流。几百安的强大感应电流瞬间将气体加热至间将气体加热至10000K，在管口形成一在管口形成一个火炬状的稳定的等离子炬。等离子炬个火炬状的稳定的等离子炬。等离子炬形成后，从内管通入载气，在等离子炬形成后，从内管通入载气，在等离子炬的轴向形成一通道。由雾化器供给的试的轴向形成一通道。由雾化器供给的试样气溶胶经过
19、该通道由载气带入等离子样气溶胶经过该通道由载气带入等离子炬中，进行蒸发、原子化和激发。炬中，进行蒸发、原子化和激发。炬炬管管的的设设计计，气气流流的的控控制制和和高高频频涡涡电电流流的的趋趋肤肤效效应应使使得得等等离离子子体体呈呈环环状状，等等离离体体核核处处达达10000K，在在中中央央通通道道温温度度为为60008000K。ICP的的几几乎乎所所有有的的优优点都与这种环状结构有关。点都与这种环状结构有关。检检出出限限低低10-910-10gL-1，精精密密度度高高(0.52)%，基基体体效效应应和和第第三三元元素素影影响响小小，线线性性范范围围宽宽105107，无无极极放放电电不不存存在在
20、电电极极玷玷污污，可可进进行行多多元元素素同同时时分分析析。ICP是光电直读式光谱仪的理想光源。是光电直读式光谱仪的理想光源。ICP光源的特点：温度高，惰性气氛，原子化条件好，有利于难熔化合物的分解和元素激发；有很高的灵敏度和稳定性；具有“趋肤效应”，即涡电流在外表面处密度大，使表面温度高，轴心温度低，中心通道进样对等离子体的稳定性影响小，也有效地消除了自吸现象；ICP焰中的电子密度大，对碱金属电离造成的影响小；氩气产生的背景干扰小，也无电极放电，无电极污染。ICP焰炬外形像火焰，但不是化学燃烧火焰，而气体放电形成的高温。名名称称优优、缺缺点点应应用用直流直流电弧电弧4000-7000K，可可
21、激激发发近近70种种元元素素，背背景景小小、绝绝对对检检出出限限低低，产产生生的的谱谱线线主主要是原子线；要是原子线；放放电电不不稳稳定定，自自吸吸严严重重，电电极极头头温温度较高、试样消耗量较大，再现性差。度较高、试样消耗量较大，再现性差。矿矿石石定定性性分分析析，金金属属中中微微量量杂杂质质、难难熔熔氧氧化化物物中中微微量量元元素素测测定定；不不宜宜用用于于高高含含量量组组分分测测定定，不不宜宜用用于于低低熔点元素分析。熔点元素分析。低压交低压交流电弧流电弧略略高高于于4000-7000K，放放电电稳稳定定性性比比直直流流电电弧弧高高，再再现现性性较较好好，操操作作简简便便、安全；安全；所
22、所得得光光谱谱中中离离子子线线比比直直流流电电弧弧的的稍稍多些，灵敏度比直流电弧稍差多些，灵敏度比直流电弧稍差。介介于于“直直流流”和和“火火花花”的的激激发发光光源源，灵灵活活性性较较大大，测测定定精精度度比比直直流流电电弧弧高高，广广泛泛用用于于光光谱谱定定性性、定定量量分分析析，常常用用于于金金属属或或合合金金中中低低含含量量元素的定量分析。元素的定量分析。高压电高压电容火花容火花放放电电稳稳定定性性好好,瞬瞬间间温温度度可可达达10000K以以上上；所所产产生生的的谱谱线线主主要要是是离离子子线线，电电极极头头温温度度低低，试试样样蒸蒸发发能能力力较较差差，灵灵敏敏度度较较差差、背背景
23、景较较大大，10KV高高压压，须须注注意意安安全全，定定量量分分析析时时预预热热、曝曝光光时时间间较长。较长。可可用用于于难难激激发发元元素素的的测测定定，金金属属、合合金金等等组组成成均均匀匀试试样样的的定定量量分分析析，较较适适合于分析低熔点试样；合于分析低熔点试样；不不宜宜用用于于组组成成不不均均匀匀、难难熔熔试试样样分分析，不宜用于微量分析。析，不宜用于微量分析。比较激发光源的特点。2、光谱仪（摄谱仪）、光谱仪（摄谱仪）发射光谱分析的看谱法、 摄谱法、光电法摄摄谱谱仪仪以以照照相相法法摄摄取取光光谱谱，进进行行元元素素的的定定性性、半半定定量量和和定定量量分分析析。操操作繁杂而费时。作
24、繁杂而费时。看看谱谱镜镜以以肉肉眼眼直直接接观观察察元元素素光光谱谱（强强度度），仅仅用用于于可可见见光光区区，专专用用于于钢钢铁铁及及有有色色金金属属的的半半定定量分析。量分析。光光电电法法以以光光电电倍倍增增管管、阵阵列列检检测测器器接接收收辐辐射射，是是光光谱谱定定量量分析的重要进展。分析的重要进展。 摄摄谱谱仪仪的的核核心心部部件件是是色色散散元元件件（棱棱镜镜或或光光栅栅），其其光光学学性性能能常常以以色色散散率率、分分辨辨率率表表示示。光光栅栅比比棱棱镜镜具具有有更更高高的的分分辨辨率率，光光栅栅摄摄谱谱仪仪的的色色散散率率基基本本上上与与波波长长无无关关，光光栅栅摄摄谱谱仪仪更更
25、适适合合于于一一些些含含复复杂杂谱线的元素（如稀土、铀、钍等）的试样分析。谱线的元素（如稀土、铀、钍等）的试样分析。利利用用光光电电效效应应直直接接测测定定光光谱谱线线的的强强度度。光光信信号号电电信信号号信信号号处处理理及及数数字字显显示。示。多道型光电直读等离子体光谱仪示意图多道型光电直读等离子体光谱仪示意图光电直读式光谱仪光电直读式光谱仪多多道道型型RowLand园园，一一个个出出射射狭狭缝缝和和一一个个光光电电倍倍增增管构成一个通道，根据需要可设置管构成一个通道，根据需要可设置2070个通道。个通道。单单道道扫扫描描型型转转动动光光栅栅实实现现波波长长扫扫描描，或或固固定定光光栅栅、用
26、计算机控制光电倍增管的移动来实现波长扫描。用计算机控制光电倍增管的移动来实现波长扫描。全全谱谱直直读读型型兼兼具具多多道道型型和和单单扫扫描描型型的的特特点点，采采用用CID阵阵列列检检测测器器，在在2828mm半半导导体体芯芯片片上上包包含含26.2万万个个点点阵阵，每每个个点点阵阵（感感光光点点）都都相相当当于于一一个个光光电电信信增增管管，可可将将试试样样中中所所有有元元素素于于165800nm波波长长范范围围内内的的谱谱线线记记录录下下来来并并同同时进行测定。时进行测定。黑度的测量3、观观测测设设备备摄摄谱谱法法观观察察谱谱片片的的映映谱谱仪仪和和测测量量谱线黑度的谱线黑度的黑度计黑度
27、计。 映映谱谱仪仪（光光谱谱投投影影仪仪）的放大倍数约为的放大倍数约为20。黑黑度度计计亦亦称称测测微微光光度度计计，主主要要用用于于摄摄谱谱法法定定量量分析。分析。感感光光板板经经曝曝光光、显显影影、定定影影后后，曝曝光光部部分分变变黑黑的的程度称为程度称为黑度（黑度（S）。检检查查谱谱片片上上有有无无某某元元素素的的特特征征谱谱线线的的出出现现来来确确定定该该元元素素是是否否存存在在。某某些些元元素素的的光光谱谱比比较较简简单单，而而某某些些元元素素（Fe、Co、Ni、W、Mo、V、Ti、U、稀稀土土等等）系系多多谱谱线线元元素素，铁铁光光谱谱210.0660.0nm范范围围内内约约有有4
28、600条条谱谱线线，其其中中每每条条谱谱线线的的波波长都已精确测定载于谱线表内。长都已精确测定载于谱线表内。当当试试样样的的光光谱谱中中没没有有某某元元素素的的谱谱线线，并并不不表表示示试试样样中中该该元素绝对不存在，只表示该元素的含量低于方法的检测限。元素绝对不存在，只表示该元素的含量低于方法的检测限。通通常常，只只要要查查出出某某种种元元素素两两条条以以上上分分析析线线，就就可可判判断断该该元素的存在。元素的存在。第三节第三节原子发射光谱分析方法原子发射光谱分析方法一、一、光谱定性分析光谱定性分析灵灵敏敏线线元元素素谱谱线线中中最最容容易易激激发发或或激激发发电电位位较低的谱线。第一共振线
29、往往是元素的最灵敏线。较低的谱线。第一共振线往往是元素的最灵敏线。最最后后（消消失失）线线当当试试样样中中某某元元素素的的含含量量逐逐渐渐减减小小时时，谱谱线线数数目目亦亦相相应应减减少少，所所观观察察到到的的最最持持久久的的谱谱线线。最最后后线线往往往往是是元元素素的的最最灵灵敏敏线线，即即元元素素的主共振线的主共振线。在在光光谱谱定定性性分分析析中中，根根据据试试样样中中被被测测元元素素的的含含量量不不同同，可可选选择择不不同同程程度度的的灵灵敏敏线线作作分分析析用用的的谱谱线线，这些被选作分析用的谱线称为这些被选作分析用的谱线称为分析线分析线。分析线分析线往往选择往往选择灵敏线灵敏线或或
30、最后线最后线。选择分析线时。选择分析线时应考虑具体的条件：应考虑具体的条件：1它是元素的灵敏线，具有足够的强度和足够的它是元素的灵敏线，具有足够的强度和足够的灵敏度；灵敏度；2是无自吸的共振线；是无自吸的共振线；3不应与其它干扰谱线重叠。不应与其它干扰谱线重叠。光光谱谱定定性性分分析析常常采采用用比比较较法法。指指定定元元素素分分析析通通常常将将试试样样与与待待测测元元素素的的纯纯物物质质或或标标准准试试样样并并列列摄摄谱谱，比比较较谱谱线线的的重重迭迭情情况况即即可可确确定定试试样样中中是是否否有有待待测测元元素素；若若要要进进行行全全分分析析，可可将将试试样样和和标标准准铁铁电电极极并并列
31、列摄摄谱谱，以以铁铁谱谱作作为为标标记记，可可以以确确定定试试样样谱谱线线的的值值，再查再查光谱线波长表光谱线波长表，即可确定试样中有哪些元素。，即可确定试样中有哪些元素。元素标准光谱图元素标准光谱图光谱分析在发现新元素做出过重要贡献，至今在岩光谱分析在发现新元素做出过重要贡献，至今在岩石、矿物、土壤、钢铁及有色金属分析中广泛应用，石、矿物、土壤、钢铁及有色金属分析中广泛应用，它可对七十多种元素定性，较之化学法用量少、简它可对七十多种元素定性，较之化学法用量少、简便、快速、可靠性高。便、快速、可靠性高。光光谱谱定定量量分分析析是是根根据据试试样样中中待待测测元元素素的的谱谱线线强度来确定该元素
32、的含量。强度来确定该元素的含量。Schiebe-Lomakin经经验验式式：I=acb（a、b为特定常数）为特定常数）a、b随随被被测测元元素素含含量量（c）和和实实验验条条件件的的改改变变而而变变化化，这这种种变变化化往往往往很很难难完完全全避避免免。实实际际分分析析时时常常采采用用内内标标法法来来消消除除工工作作条条件件变变化化对对测测定定结结果果的影响。的影响。二、二、光谱定量分析光谱定量分析1、赛伯罗马金公式、赛伯罗马金公式光光谱谱定定量量分分析析是是根根据据试试样样中中被被测测元元素素的的特特征征谱谱线线的的强强度度（I）来确定其浓度。来确定其浓度。在在光光谱谱分分析析中中，影影响响
33、谱谱线线强强度度的的主主要要因因素素是是蒸蒸发发参参数数和和激激发发温温度度。蒸蒸发发参参数数影影响响等等离离子子区区原原子子的的总总浓浓度度，激激发发温温度度影响等离子区激发的原子数。影响等离子区激发的原子数。蒸蒸发发参参数数与与被被蒸蒸发发物物质质的的沸沸点点、熔熔点点以以及及试试样样的的蒸蒸发发温温度度等等因因素素有有关关。通通常常被被蒸蒸发发物物质质的的沸沸点点越越低低，越越易易挥挥发发。试试样样的的蒸蒸发发温温度度决决定定于于激激发发光光源源的的温温度度、试试样样的的组组成成以以及及电电极的材料和形状。极的材料和形状。在在被被测测元元素素谱谱线线中中选选一一条条作作为为分分析析线线，
34、在在基基体体元元素素（或或定定量量加加入入的的其其他他元元素素）谱谱线线中中选选一一条条与与分分析析线线均均称称的的谱谱线线作作为为内内标标线线（比比较较线线），组组成成分分析析线线对对。分分析析线线（1）和和内内标线（标线（2）的绝对强度比称为）的绝对强度比称为相对强度（相对强度（R）。c2是是基基体体元元素素（或或定定量量加加入入的的其其他他元元素素）的的含含量量，可可认认为是不变的。为是不变的。 I2=a3=常数常数取对数，得内标法定量基本关系式：取对数，得内标法定量基本关系式：lgR=lga+blgc2、内标法、内标法内内标标法法是是以以测测量量谱谱线线的的相相对对强强度度来来进进行行
35、光光谱谱定定量量分分析析的的方方法法。测测定定时时，选选择择一一条条分分析析线线和和一一条条内内标标线线组组成成分分析析线线对对，以以分分析析线线和和内内标标线线的的强强度度比比（即即相相对对强强度度）对对被被测测元元素素的的含含量量绘绘制制工工作作曲曲线线进进行行光光谱谱定定量量。提提供供内内标标线线的的元元素素称称为为内内标标元元素素。内内标标元元素素可可以以是是基基体体元元素，也可以是外加一定量的其它元素。素，也可以是外加一定量的其它元素。内标法光谱定量分析的基本公式：内标法光谱定量分析的基本公式：选择内标元素和分析线对时应注意：选择内标元素和分析线对时应注意：(1)若若内内标标元元素素
36、是是外外加加的的，在在分分析析试试样样中中，该该元元素素的的含量应极微或不存在。含量应极微或不存在。(2)被测元素和内标元素的蒸发性质应相近。被测元素和内标元素的蒸发性质应相近。(3)分分析析线线和和内内标标线线的的激激发发电电位位和和电电离离电电位位应应尽尽量量接接近近。激激发发电电位位和和电电离离电电位位相相等等的的谱谱线线称称为为“均均称称线线对对”。(4)分析线和内标线的波长及强度应接近。分析线和内标线的波长及强度应接近。(5)分析线和内标线应无自吸或自吸极小，并且不受分析线和内标线应无自吸或自吸极小，并且不受其它元素的干扰。其它元素的干扰。3、光谱定量分析方法、光谱定量分析方法(1)
37、校校准准曲曲线线法法它它又又称称三三标标准准试试样样法法。校校准准曲曲线线法法是是指指在在分分析析时时，配配制制一一系系列列被被测测元元素素的的标标准准品品（不不少少于于三三个个），将将标标准准样样品品和和试试样样在在相相同同的的实实验验条条件件下下，测测量量分分析析线线或或分分析析线线对对的的强强度度（或或黑黑度度），以以强强度度或或强强度度的的对对数数值值对对浓浓度度或或浓浓度度的的对对数数值值作作校校准准曲曲线线，并并由由该该校校准准曲曲线求出试样中被测元素的含量。线求出试样中被测元素的含量。(2)标准加入法标准加入法它又称增量法。在测定微它又称增量法。在测定微量元素时，若不易找到不含被
38、分析元素的物量元素时，若不易找到不含被分析元素的物质作为配制标准样品的基体，此时可以在试质作为配制标准样品的基体，此时可以在试样中加入不同已知量的被分析元素来测定试样中加入不同已知量的被分析元素来测定试样中的未知元素的含量，这种方法称为标准样中的未知元素的含量，这种方法称为标准加入法。加入法。4、基体效应、基体效应在在发发射射光光谱谱分分析析中中，试试样样基基体体组组成成的的改改变变会会影影响响被被测测元元素素的的谱谱线线强强度度，这这种种效效应应称称为为基基体体效效应应，或或称称“第第三三”元元素素的的影影响响。为为了了减减小小这这种种影影响响，常常常常在在试试样样中中加加入入一一种种物物质
39、质，使使试试样样稀稀释释以以达达到到电电弧弧燃燃烧烧稳稳定定，控控制制弧弧焰焰温温度度的的作作用用。这种物质称为光谱缓冲剂。这种物质称为光谱缓冲剂。第四节第四节应应用用原原子子发发射射光光谱谱分分析析除除有有机机物物及及大大部部分分非非金金属属元元素素外，约有外，约有70多个元素可以测定。多个元素可以测定。原原子子发发射射光光谱谱分分析析可可用用于于定定性性和和定定量量测测定定。它它能能同同时时测测定定多多种种成成分分的的含含量量，分分析析速速度度快快；试试样样的的消消耗耗量量少少；灵灵敏敏度度高高，适适宜宜于于低低含含量量或或痕痕量量物物质质的的分分析析，检检测测限限达达10-9g/ml；精精密密度度较较好好，相相对对标准偏差约标准偏差约520。第五节第五节 火焰光度法火焰光度法火火焰焰光光度度法法属属于于发发射射光光谱谱范范畴畴的的一一种种分分析析方方法法。它它将将试试液液喷喷成成雾雾状状，在在火火焰焰中中蒸蒸发发和和激激发发。由由被被测测元元素素的的原原子子发发射射的的辐辐射射经经单单色色器器色色散散后后，由由检检测测器器转转变变为为电电流流，然然后后用用检检流流计计测测定定。由由此此可可得得出试样中被测元素的含量。出试样中被测元素的含量。作业P242：1，2，4
