原子发射光谱是线状课件

Atomicemissionspectroscopy第六章第六章原子发射光谱分析法原子发射光谱分析法Atomicemissionspe概概述述原子发射光谱法的基本原理原子发射光谱法的基本原理原原 子子 发发 射射 光光 谱谱 仪仪 器器光谱定性分析和半定量分析光谱定性分析和半定量分析光光 谱谱 定定 量量 分分 析析原子发射光谱的特点和应用原子发射光谱的特点和应用概原子发射光谱法：原子发射光谱法：(atomicemissionspectrometry，AES)是根据待测物质的气态原子被激是根据待测物质的气态原子被激发时所发射的特征线状光谱的波长及其强度来测定物质发时所发射的特征线状光谱的波长及其强度来测定物质的元素组成和含量的一种分析技术。的元素组成和含量的一种分析技术。分析范围：分析范围：可对约可对约70种元素（金属元素及磷、硅、种元素（金属元素及磷、硅、砷、碳、硼等非金属元素）进行分析。常用于定性、半砷、碳、硼等非金属元素）进行分析。常用于定性、半定量及定量分析。定量及定量分析。第一节第一节概述概述原子发射光谱法：(atomicemis一般情况下，用一般情况下，用1%以下含量的组分的测定，检出以下含量的组分的测定，检出限量限量ppm精密度为精密度为10%左右，线性范围约左右，线性范围约2个数量级，个数量级，但如采用电感耦合等离子体（但如采用电感耦合等离子体（ICP）作光源）作光源,可检出限可检出限降至降至10-3 10-4ppm。精密度达到。精密度达到1%以下，线性范围以下，线性范围可延长至可延长至7个数量级。这种方法可有效地用于测量高、个数量级。这种方法可有效地用于测量高、中、低含量的元素。中、低含量的元素。一般情况下，用1%以下含量的组分的测定，检出限量ppm精一、原子发射光谱的产生一、原子发射光谱的产生原原子子的的外外层层电电子子由由高高能能级级向向低低能能级级跃跃迁迁，能能量量以以电电磁磁辐辐射射的的形形式式发发射射出出去去，这这样样就就得得到到发发射射光光谱谱。原原子发射光谱是线状光谱。子发射光谱是线状光谱。一般情况下，原子处于基态，通过电致激发、热一般情况下，原子处于基态，通过电致激发、热致激发或光致激发等激发光源作用下，原子获得能量，致激发或光致激发等激发光源作用下，原子获得能量，外层电子从基态跃迁到较高能态变为激发态外层电子从基态跃迁到较高能态变为激发态，约经，约经10-8s，外层电子就从高能级向较低能级或基态跃迁，外层电子就从高能级向较低能级或基态跃迁，多余的能量的发射可得到一条光谱线。多余的能量的发射可得到一条光谱线。第二节第二节原子发射光谱法的基本原理原子发射光谱法的基本原理一、原子发射光谱的产生第二节原子发射光谱法的基本原理原子光谱中每一条谱线的产生各有其相应的激发电原子光谱中每一条谱线的产生各有其相应的激发电位。由激发态向基态跃迁所发射的谱线称为共振线。共位。由激发态向基态跃迁所发射的谱线称为共振线。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。离子也可能被激发，其外层电子跃迁也素最强的谱线。离子也可能被激发，其外层电子跃迁也发射光谱。由于离子和原子具有不同的能级，所以离子发射光谱。由于离子和原子具有不同的能级，所以离子发射的光谱与原子发射的光谱不一样。每一条离子线都发射的光谱与原子发射的光谱不一样。每一条离子线都有其激发电位。这些离子线的激发电位大小与电离电位有其激发电位。这些离子线的激发电位大小与电离电位高低无关。高低无关。在原子谱线表中，罗马字母在原子谱线表中，罗马字母表示中性原子发射光表示中性原子发射光谱的谱线，谱的谱线，表示一次电离离子发射的谱线，表示一次电离离子发射的谱线，表示二表示二次电离离子发射的谱线次电离离子发射的谱线例如例如Mg285.21nm285.21nm为原子线，为原子线，Mg280.27nmMg280.27nm为一次电离离子线。为一次电离离子线。原子光谱中每一条谱线的产生各有其相应的激发电二二.概念：概念：基态：原子核外电子离核较近的处于最低能量状态基态：原子核外电子离核较近的处于最低能量状态激发态：当原子获得足够的能量后，就会使外层电子激发态：当原子获得足够的能量后，就会使外层电子从低能级跃迁至高能级，这种状态称为激发态。从低能级跃迁至高能级，这种状态称为激发态。激发电位：原子的外层电子由低能级激发到高能级时激发电位：原子的外层电子由低能级激发到高能级时所需要的能量称为激发电位。所需要的能量称为激发电位。电离电位：使原子电离所需要的最低能量称为电离电电离电位：使原子电离所需要的最低能量称为电离电位。位。离子线：离子线：离子外层电子跃迁时发射的谱线称为离子线。离子外层电子跃迁时发射的谱线称为离子线。二.概念：基态：原子核外电子离核较近的处于最低能量状态三、谱线的强度三、谱线的强度E=E2-E1=hc/E2-E1=hc/=c/=h=1/=hch为普朗克常数（为普朗克常数（6.62610-34J s）c为光速为光速(2.9979251010cm/s)三、谱线的强度E=E2-E1（一）谱线强度表达式（一）谱线强度表达式设设i、j两能级之间的跃迁所产生的谱线强度两能级之间的跃迁所产生的谱线强度Iij表示，表示，则则Iij=NiAijh ij式中式中Ni为单位体积内处于高能级为单位体积内处于高能级i的原子数，的原子数，Aij为为i、j两能级间的跃迁几率，两能级间的跃迁几率，h为普朗克常数，为普朗克常数，ij为发射谱为发射谱线的频率。线的频率。若激发是处于热力学平衡的状态下，分配在各激若激发是处于热力学平衡的状态下，分配在各激发态和基态的原子数目发态和基态的原子数目Ni、N0，应遵循统计力学中麦，应遵循统计力学中麦克斯韦克斯韦-玻兹曼分布定律：玻兹曼分布定律：Ni=N0gi/g0e(-E/kT)式中式中Ni为单位体积内处于激发态的原子数，为单位体积内处于激发态的原子数，N0为单位为单位体积内处于基态的原子数，体积内处于基态的原子数，gi，g0为激发态和基态的为激发态和基态的统计权重，统计权重，Ei为激发电位，为激发电位，k为玻兹曼常数，为玻兹曼常数，T为激发为激发温度。温度。（一）谱线强度表达式（二）影响谱线强度的因素为：（二）影响谱线强度的因素为：1 1 统计权重统计权重 谱线强度与激发态和基态的统计权重之比成正比。谱线强度与激发态和基态的统计权重之比成正比。2 2 跃迁几率跃迁几率 谱线强度与跃迁几率成正比。跃迁几率是一个原谱线强度与跃迁几率成正比。跃迁几率是一个原子在单位时间内两个能级之间跃迁的几率，可通过实子在单位时间内两个能级之间跃迁的几率，可通过实验数据计算。验数据计算。3 3 激发电位激发电位 谱线强度与激发电位成负指数关系。在温度一定谱线强度与激发电位成负指数关系。在温度一定时，激发电位越高，处于该能量状态的原子数越少，时，激发电位越高，处于该能量状态的原子数越少，谱线强度越小。激发电位最低的共振线通常是强度最谱线强度越小。激发电位最低的共振线通常是强度最大的线。大的线。（二）影响谱线强度的因素为：4.4.激发温度激发温度温度升高，谱线强度温度升高，谱线强度增大。但温度升高，电离增大。但温度升高，电离的原子数目也会增多，而的原子数目也会增多，而相应的原子数减少，致使相应的原子数减少，致使原子谱线强度减弱，离子原子谱线强度减弱，离子的谱线强度增大。的谱线强度增大。4.激发温度5.5.基态原子数基态原子数 谱线强度与基态原子数成正比。在一定的条件谱线强度与基态原子数成正比。在一定的条件下，基态原子数与试样中该元素浓度成正比。因此，下，基态原子数与试样中该元素浓度成正比。因此，在一定的条件下谱线强度与被测元素浓度成正比，这在一定的条件下谱线强度与被测元素浓度成正比，这是光谱定量分析的依据。是光谱定量分析的依据。5.基态原子数谱线强度与基态原子数成正比。在一定图图6.26.2谱线的自吸与自蚀谱线的自吸与自蚀(三三)、谱线的自吸与自蚀、谱线的自吸与自蚀 在实际工作中，发射光谱是通过物质的蒸发、激在实际工作中，发射光谱是通过物质的蒸发、激发、迁移和射出弧层而得到的。首先，物质在光源中发、迁移和射出弧层而得到的。首先，物质在光源中蒸发形成气体，由于运动粒子发生相互碰撞和激发，蒸发形成气体，由于运动粒子发生相互碰撞和激发，使气体中产生大量的分子、原子、离子、电子等粒子，使气体中产生大量的分子、原子、离子、电子等粒子，这种电离的气体在宏观上是中性的，称为等离子体。这种电离的气体在宏观上是中性的，称为等离子体。在一般光源中，是在弧焰中产生的，弧焰具有一定的在一般光源中，是在弧焰中产生的，弧焰具有一定的厚度，如下图：厚度，如下图：图6.2谱线的自吸与自蚀(三)、谱线的自吸与自蚀弧焰中心弧焰中心a a的温度最高，边缘的温度最高，边缘b b的温度较低。由弧焰的温度较低。由弧焰中心发射出来的辐射光，必须通过整个弧焰才能射出，中心发射出来的辐射光，必须通过整个弧焰才能射出，由于弧层边缘的温度较低，因而这里处于基态的同类原由于弧层边缘的温度较低，因而这里处于基态的同类原子较多。这些低能态的同类原子能吸收高能态原子发射子较多。这些低能态的同类原子能吸收高能态原子发射出来的光而产生吸收光谱。原子在高温时被激发，发射出来的光而产生吸收光谱。原子在高温时被激发，发射某一波长的谱线，而处于低温状态的同类原子又能吸收某一波长的谱线，而处于低温状态的同类原子又能吸收这一波长的辐射，这种现象称为自吸现象。这一波长的辐射，这种现象称为自吸现象。弧焰中心a的温度最高，边缘b的温度较低。由弧焰中心发射出当原子浓度低时，谱线不呈现自吸现象；原子浓当原子浓度低时，谱线不呈现自吸现象；原子浓度增大，谱线产生自吸现象，使其强度减小。由于发度增大，谱线产生自吸现象，使其强度减小。由于发射谱线的宽度比吸收谱线的宽度大，所以，谱线中心射谱线的宽度比吸收谱线的宽度大，所以，谱线中心的吸收程的吸收程度要比边缘部分大，因而使谱线出现度要比边缘部分大，因而使谱线出现“边强边强中弱中弱”的现象。当自吸现象非常严重时，谱线中心的的现象。当自吸现象非常严重时，谱线中心的辐射将完全被吸收，这种现象称为自蚀。辐射将完全被吸收，这种现象称为自蚀。当原子浓度低时，谱线不呈现自吸现象；原子浓度增大，谱线产自吸因素自吸因素I=I0e-adI0为弧焰中心发射的谱线强度，为弧焰中心发射的谱线强度，a为吸收系数，为吸收系数，d为弧层厚为弧层厚度。度。在谱线上，常用在谱线上，常用r表示自吸，表示自吸，R表示自蚀。表示自蚀。在共振线上，在共振线上，自吸严重时谱线变宽，自吸严重时谱线变宽，称为称为共振变宽共振变宽谱线的固有强度越大，谱线的固有强度越大，自吸系数越大自吸系数越大弧层越厚，弧层中被测元素浓度越大，自吸愈严重，弧层越厚，弧层中被测元素浓度越大，自吸愈严重，直直流电弧弧层较厚，自吸现象也最严重。流电弧弧层较厚，自吸现象也最严重。自吸因素一一.激发光源激发光源光源的作用光源的作用:蒸发、解离、原子化、激发、蒸发、解离、原子化、激发、跃迁。跃迁。光源的影响：检出限、精密度和准确度。光源的影响：检出限、精密度和准确度。光源的类型：直流电弧光源的类型：直流电弧交流电弧交流电弧电火花电火花ICP（Inductivelycoupledplasma）电感耦合）电感耦合等离子体。等离子体。第三节第三节原子发射光谱仪器原子发射光谱仪器第三节作作用用：是是提提供供使使试试样样中中被被测测元元素素蒸蒸发发离离解解、原原子子化化和激发所需要的能量和激发所需要的能量要求：要求：必须具有足够的蒸发、原子化和激发能力必须具有足够的蒸发、原子化和激发能力灵敏度高，稳定性好，光谱背景小；灵敏度高，稳定性好，光谱背景小；结构简单，操作方便，使用安全。结构简单，操作方便，使用安全。光源要求和的分类光源要求和的分类作用：是提供使试样中被测元素蒸发离解、原子化和激原子发射光谱是线状课件光源的作用：在电光源中，两个电极之间是空气光源的作用：在电光源中，两个电极之间是空气（或其他气体）放电是在有气体的电极之间发生的，（或其他气体）放电是在有气体的电极之间发生的，由于常压下，空气里几乎没有电子或离子，不能导电，由于常压下，空气里几乎没有电子或离子，不能导电，所以要借助于外界力量，才能使气体产生离子变成导所以要借助于外界力量，才能使气体产生离子变成导体，使气体电离的方法有体，使气体电离的方法有：紫外线紫外线照射，电子轰击，电子或离子对中性原子照射，电子轰击，电子或离子对中性原子碰撞以及金属灼热时发射热电子等，当气体电离后，碰撞以及金属灼热时发射热电子等，当气体电离后，还需要在电极间加以足够大的电压，才能维持放电。还需要在电极间加以足够大的电压，才能维持放电。光源的作用：在电光源中，两个电极之间是空气（或其他(一一)直流电弧光源直流电弧光源 电源一般为可控硅整流器。常用高频电压引燃支电源一般为可控硅整流器。常用高频电压引燃支流电弧。流电弧。直流电弧工作时，阴极释放出来的电子不断轰击直流电弧工作时，阴极释放出来的电子不断轰击阳极，使其表面上出现一个炽热的斑点。这个斑点称阳极，使其表面上出现一个炽热的斑点。这个斑点称为为阳极斑阳极斑。阳极斑的温度较高，有利于试样的蒸发。阳极斑的温度较高，有利于试样的蒸发。因此，一般均将试样置于阳极碳棒孔穴中。在直流电因此，一般均将试样置于阳极碳棒孔穴中。在直流电弧中，弧焰温度取决于弧隙中气体的电离电位，一般弧中，弧焰温度取决于弧隙中气体的电离电位，一般约约40004000 7000K7000K，尚难以激发电离电位高的元素。电极，尚难以激发电离电位高的元素。电极头的温度较弧焰的温度低，且与电流大小有关，一般头的温度较弧焰的温度低，且与电流大小有关，一般阳极可达阳极可达38003800，阴极则在阴极则在3000以下。以下。(一)直流电弧光源 直流电弧的最大优点是电极头温度高（与其它光直流电弧的最大优点是电极头温度高（与其它光源比较），蒸发能力强；缺点是放电不稳定，且弧较源比较），蒸发能力强；缺点是放电不稳定，且弧较厚，自吸现象严重，故不适宜用于高含量定量分析，厚，自吸现象严重，故不适宜用于高含量定量分析，但可很好地应用于矿石等的定性、半定量及痕量元素但可很好地应用于矿石等的定性、半定量及痕量元素的定量分析。的定量分析。直流电弧的特点：直流电弧的特点：阳阳极极斑斑点点，使使电电极极头头温温度度高高，有有利利于于试试样样蒸蒸发发，尤适用于难挥发元素。尤适用于难挥发元素。阴极层效应增强微量元素的谱线强度。阴极层效应增强微量元素的谱线强度。直流电弧的最大优点是电极头温度高（与其它光源比较），弧弧焰焰温温度度较较低低，激激发发能能力力较较差差，不不利利于于激激发发电电离离电位的元素。电位的元素。弧光游移不定，分析结果的再现性差。弧光游移不定，分析结果的再现性差。弧弧层层较较厚厚，容容易易产产生生自自吸吸现现象象，不不适适合合于于高高含含量分析。量分析。主主要要用用于于矿矿物物和和纯纯物物质质中中痕痕量量杂杂质质的的定定性性、定定量量分析，不宜用高含量定量分析和金属含量分析。分析，不宜用高含量定量分析和金属含量分析。(二二)低压交流电弧光源低压交流电弧光源 将普通的将普通的220V220V交流电直接连接在两个电极间是不交流电直接连接在两个电极间是不可能形成弧焰的。这是因为电极间没有导电的电子和可能形成弧焰的。这是因为电极间没有导电的电子和离子，可以采用高频高压引火装置。离子，可以采用高频高压引火装置。弧焰温度较低，激发能力较差，不利于激发电离电位的元此时，借助高频高压电流，不断地此时，借助高频高压电流，不断地“击穿击穿”电极电极间的气体，造成电离，维持导电。在这种情况下，低间的气体，造成电离，维持导电。在这种情况下，低频低压交流电就能不断地流过，维持电弧的燃烧。这频低压交流电就能不断地流过，维持电弧的燃烧。这种高频高压引火、低频低压燃弧的装置就是普通的交种高频高压引火、低频低压燃弧的装置就是普通的交流电弧。流电弧。交流电弧是介于直流电弧和电火花之间的一种光交流电弧是介于直流电弧和电火花之间的一种光源，与直流相比，交流电弧的电极头温度稍低一些，源，与直流相比，交流电弧的电极头温度稍低一些，但由于有控制放电装置，故电弧较稳定。这种电源常但由于有控制放电装置，故电弧较稳定。这种电源常用于金属、合金中低含量元素的定量分析。用于金属、合金中低含量元素的定量分析。此时，借助高频高压电流，不断地“击穿”电极间的气体，造成(三三)高压电火花光源高压电火花光源高压电火花通常使用高压电火花通常使用10000V以上的高压交流电，以上的高压交流电，通过间隙放电，产生电火花。电源电压经过可调电阻通过间隙放电，产生电火花。电源电压经过可调电阻后进入升压变压器的初级线圈，使初级线圈上产生后进入升压变压器的初级线圈，使初级线圈上产生10000V以上的高电压，并向电容器充电。以上的高电压，并向电容器充电。当电容器两极间的电压升高到分析间隙的击穿电压当电容器两极间的电压升高到分析间隙的击穿电压时储存在电容器中的电能立即向分析间隙放电，产生时储存在电容器中的电能立即向分析间隙放电，产生电火花。电火花。(三)高压电火花光源由于高压火花放电时间极短，故在这一瞬间内通由于高压火花放电时间极短，故在这一瞬间内通过分析间隙的电流密度很大（高达过分析间隙的电流密度很大（高达1000050000A/cm2，因此弧焰瞬间温度很高，可达，因此弧焰瞬间温度很高，可达10000K以上，故激发以上，故激发能量大，可激发电离电位高的元素。由于电火花是以能量大，可激发电离电位高的元素。由于电火花是以间隙方式进行工作的，平均电流密度并不高，所以电间隙方式进行工作的，平均电流密度并不高，所以电极头温度较低，且弧焰半径较小。这种光源主要用于极头温度较低，且弧焰半径较小。这种光源主要用于易熔金属合金试样的分析及高含量元素的定量分析。易熔金属合金试样的分析及高含量元素的定量分析。由于高压火花放电时间极短，故在这一瞬间内通过分析间隙的电电电弧弧瞬瞬间间温温度度很很高高，激激发发能能量量大大，可可激激发发电电离离电位高的元素。电位高的元素。电极头温度低，不利于元素的蒸发。电极头温度低，不利于元素的蒸发。稳定性高，再现性好。稳定性高，再现性好。自吸现象小，适用于高含量元素分析。自吸现象小，适用于高含量元素分析。低熔点金属、合金的分析，高含量元素的分析低熔点金属、合金的分析，高含量元素的分析,难激发元素的分析。难激发元素的分析。特点特点：电弧瞬间温度很高，激发能量大，可激发电离电位高的元(四四)电感耦合等离子体光源电感耦合等离子体光源(Inductively Coupled Plasma)(Inductively Coupled Plasma)等离子体是一种电离度大于等离子体是一种电离度大于0.1%0.1%的电离气体，由的电离气体，由电子、离子、原子和分子所组成，其中电子数目和离电子、离子、原子和分子所组成，其中电子数目和离子数目基本相等，整体呈现中性。子数目基本相等，整体呈现中性。最常用的等离子体光源是直流等离子焰（最常用的等离子体光源是直流等离子焰（DCPDCP）、）、感耦高频等离子炬（感耦高频等离子炬（ICPICP）、容耦微波等离子炬）、容耦微波等离子炬（CMPCMP）和微波诱导等离子体（）和微波诱导等离子体（MIPMIP）等。）等。（1 1）直流等离子焰）直流等离子焰 经惰性气体压缩的大电流直流弧光放电，可获得经惰性气体压缩的大电流直流弧光放电，可获得一股高速喷射的等离子一股高速喷射的等离子“火焰火焰”。这股等离子。这股等离子“火焰火焰”称为直流等离子焰。称为直流等离子焰。(四)电感耦合等离子体光源图6.5ICP光源Inductioncoil2：outertube3：intermediatetube4：sampleinjectorPlasma6：atomizationzone7：atomiclineemission8：ioniclineemission图6.5ICP光一般的直流弧光在电流增加时，弧柱随之增大，一般的直流弧光在电流增加时，弧柱随之增大，电流密度和有效能量几乎没有增加，所以弧温不能提电流密度和有效能量几乎没有增加，所以弧温不能提高。直流等离子焰形成时，惰性气体由冷却的喷口喷高。直流等离子焰形成时，惰性气体由冷却的喷口喷出，使弧柱外围的温度降低，弧柱收缩，电流密度和出，使弧柱外围的温度降低，弧柱收缩，电流密度和有效能量增加，所以激发温度有明显的提高。这种低有效能量增加，所以激发温度有明显的提高。这种低温气流使弧柱收缩的现象，称为热箍缩效应。另外在温气流使弧柱收缩的现象，称为热箍缩效应。另外在等离子焰放电时，带电粒子沿着一定的方向运动，产等离子焰放电时，带电粒子沿着一定的方向运动，产生电流，形成磁场，从而导致弧柱收缩，提高了等离生电流，形成磁场，从而导致弧柱收缩，提高了等离子焰的温度和能量，这种电磁作用引起的弧柱收缩的子焰的温度和能量，这种电磁作用引起的弧柱收缩的现象，称为磁箍缩效应。总之，直流等离子焰的温度现象，称为磁箍缩效应。总之，直流等离子焰的温度比直流弧光高的原因主要是放电时的热箍缩效应和磁比直流弧光高的原因主要是放电时的热箍缩效应和磁箍缩效应使等离子体受到压缩。此外，等离子焰的稳箍缩效应使等离子体受到压缩。此外，等离子焰的稳定性也比直流弧光高。定性也比直流弧光高。一般的直流弧光在电流增加时，弧柱随之增大，电 直流等离子焰不仅采用粉末进样，而且可以采用直流等离子焰不仅采用粉末进样，而且可以采用溶液进样。弧焰呈蓝色，它的温度比直流弧光高溶液进样。弧焰呈蓝色，它的温度比直流弧光高（500010000K500010000K）。这种等离子焰，对难激发元素具）。这种等离子焰，对难激发元素具有较好的检出限。等离子焰的温度不仅受工作气体和有较好的检出限。等离子焰的温度不仅受工作气体和电流强度的影响，而且与气体流量、喷样速度有关。电流强度的影响，而且与气体流量、喷样速度有关。氩或其它惰性气体喷焰的温度，比氮或空气喷焰的温氩或其它惰性气体喷焰的温度，比氮或空气喷焰的温度高。等离子焰的激发温度随着电流强度的增加而升度高。等离子焰的激发温度随着电流强度的增加而升高，虽可使谱线强度增加，但背景也随之增大，因而高，虽可使谱线强度增加，但背景也随之增大，因而不能改善线背比，不利于元素检出限提高。气体流量不能改善线背比，不利于元素检出限提高。气体流量和喷样速度对谱线强度的影响也很大，而且对原子线和喷样速度对谱线强度的影响也很大，而且对原子线和离子线的影响各不相同。和离子线的影响各不相同。直流等离子焰不仅采用粉末进样，而且可以采用溶液进样。（2 2）感耦高频等离子炬）感耦高频等离子炬感耦高频等离子炬用电感耦合传递功率，是应用较感耦高频等离子炬用电感耦合传递功率，是应用较广的一种等离子光源。广的一种等离子光源。感耦高频等离子炬的装置，由高频发生器、进样系感耦高频等离子炬的装置，由高频发生器、进样系统（包括供气系统）和等离子炬管三部分组成。统（包括供气系统）和等离子炬管三部分组成。在有气体的石英管外套装一个高频感应线圈，感应在有气体的石英管外套装一个高频感应线圈，感应线圈与高频发生器连接。当高频电流通过线圈时，在管线圈与高频发生器连接。当高频电流通过线圈时，在管的内外形成强烈的振荡磁场。管内磁力线沿轴线方向，的内外形成强烈的振荡磁场。管内磁力线沿轴线方向，管外磁力线成椭圆闭合回路。管外磁力线成椭圆闭合回路。（2）感耦高频等离子炬一旦管内气体开始电离（如用点火器），电子和一旦管内气体开始电离（如用点火器），电子和离子则受到高频磁场所加速，产生碰撞电离，电子和离子则受到高频磁场所加速，产生碰撞电离，电子和离子急剧增加，此时在气体中离子急剧增加，此时在气体中感应产生涡流。这个高感应产生涡流。这个高频感应电流频感应电流,产生大量的热能，又促进气体电离产生大量的热能，又促进气体电离,维持维持气体的高温气体的高温,从而形成等离子炬。为了使所形成的等从而形成等离子炬。为了使所形成的等离子炬稳定离子炬稳定,通常采用三层同轴炬管，等离子气沿着通常采用三层同轴炬管，等离子气沿着外管内壁的切线方向引入，迫使等离子体收缩（离开外管内壁的切线方向引入，迫使等离子体收缩（离开管壁大约一毫米）管壁大约一毫米）,并在其中心形成低气压区。这样并在其中心形成低气压区。这样一来，不仅能提高等离子体的温度（电流密度增大）一来，不仅能提高等离子体的温度（电流密度增大）,而且能冷却炬管内壁而且能冷却炬管内壁,从而保证等离子炬具有良好的从而保证等离子炬具有良好的稳定性。等离子炬管分为三层。最外层通稳定性。等离子炬管分为三层。最外层通ArAr气作为冷气作为冷却气，沿切线方向引入却气，沿切线方向引入,并螺旋上升。并螺旋上升。一旦管内气体开始电离（如用点火器），电子和离子则受到高频其作用：第一，将等离子体吹离外层石英管的内其作用：第一，将等离子体吹离外层石英管的内壁，可保护石英管不被烧毁；第二，是利用离心作用，壁，可保护石英管不被烧毁；第二，是利用离心作用，在炬管中心产生低气压通道，以利于进样；第三，这在炬管中心产生低气压通道，以利于进样；第三，这部分部分Ar气流同时也参与放电过程。中层管通人辅助气气流同时也参与放电过程。中层管通人辅助气体体Ar气，用于点燃等离子体。内层石英管内径为气，用于点燃等离子体。内层石英管内径为12mm左右，以左右，以Ar为载气，把经过雾化器的试样溶为载气，把经过雾化器的试样溶液以气溶胶形式引入等离子体中。用液以气溶胶形式引入等离子体中。用Ar做工作气体的做工作气体的优点：优点：Ar为单原子惰性气体，不与试样组份形成难离为单原子惰性气体，不与试样组份形成难离解的稳定化合物，也不象分子那样因离解而消耗能量，解的稳定化合物，也不象分子那样因离解而消耗能量，有良好的激发性能，本身光谱简单。有良好的激发性能，本身光谱简单。不同频率的电流所形成的等离子炬，具有不同的不同频率的电流所形成的等离子炬，具有不同的形状。形状。其作用：第一，将等离子体吹离外层石英管的内壁，可保护石英在低频（约在低频（约5 5兆赫）时形成的等离子，其形状如兆赫）时形成的等离子，其形状如水滴，试样微粒只能环绕等离子炬表面通过，对试样水滴，试样微粒只能环绕等离子炬表面通过，对试样的蒸发激发不利。在高频（约的蒸发激发不利。在高频（约3030兆赫）时形成的等离兆赫）时形成的等离子炬，其形状似圆环，试样微粒可以沿着等离子炬，子炬，其形状似圆环，试样微粒可以沿着等离子炬，轴心通过，对试样的蒸发激发极为有利。这种具有中轴心通过，对试样的蒸发激发极为有利。这种具有中心通道的等离子炬，正是发射光谱分析的优良的激发心通道的等离子炬，正是发射光谱分析的优良的激发光源。感耦高频等离子炬具有许多与常规光源不同的光源。感耦高频等离子炬具有许多与常规光源不同的特性，使它成为发射光谱分析中具有竞争能力的激发特性，使它成为发射光谱分析中具有竞争能力的激发光源。光源。在低频（约5兆赫）时形成的等离子，其形状如水滴，试样微粒环状结构环状结构 感耦高频等离子炬的外观与火焰相似，但它的结构感耦高频等离子炬的外观与火焰相似，但它的结构与火焰绝然不同。由于等离子气和辅助气都从切线方向与火焰绝然不同。由于等离子气和辅助气都从切线方向引入引入,因此高温气体形成旋转的环流。同时因此高温气体形成旋转的环流。同时,由于高频感由于高频感应电流的应电流的趋肤效应趋肤效应，涡流在圆形回路的外周流动。这样，涡流在圆形回路的外周流动。这样，感耦高频等离子炬就必然具有环状的结构。这种环状的感耦高频等离子炬就必然具有环状的结构。这种环状的结构造成一个电学屏蔽的中心通道。这个通道具有较低结构造成一个电学屏蔽的中心通道。这个通道具有较低的气压、较低的温度、较小的阻力的气压、较低的温度、较小的阻力,使试样容易进入炬使试样容易进入炬焰，并有利于蒸发、解离、激发、电离以至观测。环状焰，并有利于蒸发、解离、激发、电离以至观测。环状结构可以分为若干区，各区的温度不同，性状不同，辐结构可以分为若干区，各区的温度不同，性状不同，辐射也不同。射也不同。a焰心区焰心区感应线圈区域内，白色不透明的焰心，高频电流形感应线圈区域内，白色不透明的焰心，高频电流形成的涡流区，温度最高达成的涡流区，温度最高达10000K，电子密度高。它发，电子密度高。它发射很强的连续光谱，光谱分析应避开这个区域。试样射很强的连续光谱，光谱分析应避开这个区域。试样气溶胶在此区域被预热、蒸发，又叫气溶胶在此区域被预热、蒸发，又叫预热区预热区。b内焰区内焰区在感应圈上在感应圈上10 20mm左右处，淡蓝色半透明的炬焰，左右处，淡蓝色半透明的炬焰，温度约为温度约为6000 8000K。试样在此原子化、激发，然后。试样在此原子化、激发，然后发射很强的原子线和离子线。这是光谱分析所利用的发射很强的原子线和离子线。这是光谱分析所利用的区域，称为区域，称为测光区测光区。测光时在感应线圈上的高度称为。测光时在感应线圈上的高度称为观测高度。观测高度。a焰心区c尾焰区尾焰区在内焰区上方，无色透明，温度低于在内焰区上方，无色透明，温度低于6000K，只，只能发射激发电位较低的谱线。能发射激发电位较低的谱线。(4)ICP的分析性能的分析性能高频电流具有高频电流具有“趋肤效应趋肤效应”，ICP中高频感应电中高频感应电流绝大部分流经导体外围，越接近导体表面，电流密流绝大部分流经导体外围，越接近导体表面，电流密度就越大。涡流主要集中在等离子体的表面层内，形度就越大。涡流主要集中在等离子体的表面层内，形成环状结构，造成一个环形加热区。环形的中心是一成环状结构，造成一个环形加热区。环形的中心是一个进样中心通道，气溶胶能顺利进入到等离子体内，个进样中心通道，气溶胶能顺利进入到等离子体内，使得等离子体焰炬有很高的稳定性。试样气溶胶在高使得等离子体焰炬有很高的稳定性。试样气溶胶在高温焰心区经历较长时间加热，在测光区平均停留时间温焰心区经历较长时间加热，在测光区平均停留时间长。长。c尾焰区这样的高温与长的平均停留时间使样品充分原子这样的高温与长的平均停留时间使样品充分原子化，并有效地消除了化学的干扰。周围是加热区，用化，并有效地消除了化学的干扰。周围是加热区，用热传导与辐射方式间接加热，使组份的改变对热传导与辐射方式间接加热，使组份的改变对ICP影影响较小，加之溶液进样少，因此，基体效应小。试样响较小，加之溶液进样少，因此，基体效应小。试样不会扩散到不会扩散到ICP焰炬周围而形成自吸的冷蒸气层。因焰炬周围而形成自吸的冷蒸气层。因此此ICP具有如下特点：具有如下特点：（1）检出限低）检出限低（2）稳定性好，精密度、准确度高）稳定性好，精密度、准确度高（3）自吸效应、基体效应小）自吸效应、基体效应小这样的高温与长的平均停留时间使样品充分原子化，并有效地消ICP局限性：局限性：对非金属测定灵敏度低，仪器价格昂贵，维持对非金属测定灵敏度低，仪器价格昂贵，维持费用较高。费用较高。(5)应用：应用：ICP是原子发射光谱分析理想的激发光源。是原子发射光谱分析理想的激发光源。ICP原子发射光谱分析（原子发射光谱分析（ICPAES）的应用十分广）的应用十分广泛并已成为当今环境科学、材料科学及生命科学等泛并已成为当今环境科学、材料科学及生命科学等重要领域中各种材料的元素分析的有效方法之一。重要领域中各种材料的元素分析的有效方法之一。另外，另外，ICP为原子化器与原子吸收、原子荧光分析联为原子化器与原子吸收、原子荧光分析联用用ICPAFS与质谱，与色谱联用。与质谱，与色谱联用。ICP局限性：(6)试样引入激发光源的方法试样引入激发光源的方法试样引入激发光源的方法，依试样的性质而定。试样引入激发光源的方法，依试样的性质而定。a固体试样固体试样金属与合金本身能导电，可直接做成电极，称为金属与合金本身能导电，可直接做成电极，称为自电极。若金属箔丝，可将其置于石墨或碳电极中。自电极。若金属箔丝，可将其置于石墨或碳电极中。粉末样品，通常放入制成各种形状的小孔或杯形电极粉末样品，通常放入制成各种形状的小孔或杯形电极中。中。b溶液试样溶液试样ICP光源，直接用雾化器将试样溶液引入等离子体光源，直接用雾化器将试样溶液引入等离子体内。电弧或火花光源通常用溶液干渣法进样。内。电弧或火花光源通常用溶液干渣法进样。(6)试样引入激发光源的方法将试液滴在平头或凹液面电极上，烘干后激发。将试液滴在平头或凹液面电极上，烘干后激发。为了防止溶液渗入电极，预先滴聚苯乙烯为了防止溶液渗入电极，预先滴聚苯乙烯-苯溶液，在苯溶液，在电极表面形成一层有机物薄膜，试液也可以用石墨粉电极表面形成一层有机物薄膜，试液也可以用石墨粉吸收，烘干后装入电极孔内。常用的电极材料为石墨，吸收，烘干后装入电极孔内。常用的电极材料为石墨，常常将起加工成各种形状。石墨具有导电性能良好，常常将起加工成各种形状。石墨具有导电性能良好，沸点高（可达沸点高（可达4000K），有利于试样蒸发，谱线简单，），有利于试样蒸发，谱线简单，容易制纯及容易加工成型等优点。容易制纯及容易加工成型等优点。c气体试样气体试样通常将其充入放电管内。通常将其充入放电管内。将试液滴在平头或凹液面电极上，烘干后激发。为了防止溶液渗重要术语的意义：重要术语的意义：击击穿穿电电压压：使使电电极极间间击击穿穿而而发发生生自自持持放放 电电的的最最小小电电压。压。自自持持放放电电：电电极极间间的的气气体体被被击击穿穿后后，即即使使没没有有外外界界的的电离作用，仍能继续保持电离，使放电持续。电离作用，仍能继续保持电离，使放电持续。燃燃烧烧电电压压：自自持持放放电电发发生生后后，为为了了维维持持放放电电所所必必需需的的电压。电压。重要术语的意义：击穿电压：使电极间击穿而发生自持放电的最小由由激激发发态态直直接接跃跃迁迁至至基基态态所所辐辐射射的的谱谱线线称称为为共共振振线线。由由较较低低级级的的激激发发态态（第第一一激激发发态态）直直接接跃跃迁迁至至基基态态的的谱谱线线称称为为第第一一共共振振线线，一一般般也也是是元元素素的的最最灵灵敏敏线线。当当该该元元素素在在被被测测物物质质里里降降低低到到一一定定含含量量时时，出出现现的的最最后后一一条条谱谱线线，这这是是最最后后线线，也也是是最最灵灵敏敏线线。用用来来测测量量该元素的谱线称该元素的谱线称分析线分析线。共振线、灵敏线、最后线及分析线：共振线、灵敏线、最后线及分析线：由激发态直接跃迁至基态所辐射的谱线称为共振线。由较低级的二二单色器单色器二单色器光谱仪的作用是将光源发射的电磁辐射经色散后，光谱仪的作用是将光源发射的电磁辐射经色散后，得到按波长顺序排列的光谱，并对不同波长的辐射进得到按波长顺序排列的光谱，并对不同波长的辐射进行检测与记录。行检测与记录。光谱仪按照使用色散元件的不同，分为棱镜光谱光谱仪按照使用色散元件的不同，分为棱镜光谱仪和光栅光谱仪；按照光谱记录与测量方法的不同，仪和光栅光谱仪；按照光谱记录与测量方法的不同，又分为照相式摄谱仪和光电直读光谱仪。又分为照相式摄谱仪和光电直读光谱仪。（一）棱镜光谱仪（一）棱镜光谱仪同一棱镜，不同波长的光通过，折射率各不相同，同一棱镜，不同波长的光通过，折射率各不相同，波长越短，折射率越大满足使用的需要不同材料制成波长越短，折射率越大满足使用的需要不同材料制成的棱镜，折射率各不相同，可选择不同材料做棱镜。的棱镜，折射率各不相同，可选择不同材料做棱镜。光谱仪的作用是将光源发射的电磁辐射经色散后，得到按波长顺 图图6.7 Q-246.7 Q-24型石英棱镜摄谱仪光路图型石英棱镜摄谱仪光路图1.照明系统照明系统2.准光系统准光系统3.色散系统色散系统4.记录系统记录系统棱镜棱镜 n=A+B/n=A+B/2 2+C/+C/4 4 越大，越大，n n 越小越小.色散率：色散率：图6.7Q-24型石英棱镜摄谱仪光路图1.照(1)(1)感光板与谱线的黑度感光板与谱线的黑度摄谱法是用感光板记录光谱。将光谱感光板置于摄谱法是用感光板记录光谱。将光谱感光板置于摄谱仪焦面上，接受被分析试样的光谱作用而感光，摄谱仪焦面上，接受被分析试样的光谱作用而感光，再经过显影、定影等过程后，制得光谱底片，其上有再经过显影、定影等过程后，制得光谱底片，其上有许多黑度不同的光谱线。然后用影谱仪观察谱线位置许多黑度不同的光谱线。然后用影谱仪观察谱线位置及大致强度，进行光谱定性及半定量分析。用测微光及大致强度，进行光谱定性及半定量分析。用测微光度计测量谱线的黑度，进行光谱定量分析。度计测量谱线的黑度，进行光谱定量分析。(1)感光板与谱线的黑度感光板上谱线的黑度与作用其上的总曝光量有关。感光板上谱线的黑度与作用其上的总曝光量有关。曝光量等于感光层所接受的照度和曝光时间的乘积；曝光量等于感光层所接受的照度和曝光时间的乘积；H=Et=KIt式中，式中，H为曝光量，为曝光量，E为照度，为照度，t为时为时间。间。感光板上谱线黑度，一般用测微光度计测量。感光板上谱线黑度，一般用测微光度计测量。设测量用光源强度为设测量用光源强度为a，通过感光板上没有谱线部，通过感光板上没有谱线部分的光强分的光强i0通过谱线部分的光强为通过谱线部分的光强为i，则透过率，则透过率T为为原子发射光谱是线状课件S=（logH+logHi）=logH-iH为惰延量，为惰延量，为对比度或反衬度。为对比度或反衬度。黑度黑度S定义为透过率倒数的对数，故定义为透过率倒数的对数，故S=lg1/T=lgi0/i感光板上感光层的黑度感光板上感光层的黑度S与曝光量与曝光量H之间的关系之间的关系极为复杂。通常用图解法表示。若以黑度为纵坐标，极为复杂。通常用图解法表示。若以黑度为纵坐标，曝光量的对数为横坐标，得到的实际的乳剂特征曲曝光量的对数为横坐标，得到的实际的乳剂特征曲线。线。(2)(2)感光板的乳剂特性曲线感光板的乳剂特性曲线S=（logH+logHi）(2)感光板的乳剂SSoABCDElgHilgH图图6.86.8乳剂特征曲线乳剂特征曲线乳剂特征曲线乳剂特征曲线是表示曝光量的对数与黑度是表示曝光量的对数与黑度之间关系的曲线。乳剂特征曲线可分为四部分：之间关系的曲线。乳剂特征曲线可分为四部分：AB部分为曝光不足部分部分为曝光不足部分,BC部分正常曝光部分部分正常曝光部分,CD为曝为曝光过量部分光过量部分,DE为负感部分（黑度随曝光量的增加而为负感部分（黑度随曝光量的增加而降低部分）。降低部分）。SSoABCDElgHilgH图6.8乳剂特征曲线在光谱定量分析中，通常需要利用乳剂特征曲线在光谱定量分析中，通常需要利用乳剂特征曲线的正常曝光部分，因为此时黑度和曝光量的对的正常曝光部分，因为此时黑度和曝光量的对数之间可用简单的数学公式表示：数之间可用简单的数学公式表示：(lgHlgHi)=lgHiHi是感光板的惰延量，可从直线延长至横轴是感光板的惰延量，可从直线延长至横轴上的截距求出。上的截距求出。1/Hi决定感光片的灵敏度，决定感光片的灵敏度，i代表代表 lgHi。为相应直线的斜率，称为为相应直线的斜率，称为“对比度对比度”或或“反衬度反衬度”。它表示感光板在曝光量改变时，黑度改变是程度。它表示感光板在曝光量改变时，黑度改变是程度。在光谱定量分析中，通常需要利用乳剂特征曲线的正常曝光部分(二二)光栅的色散原理光栅的色散原理 光栅分透射光栅和反射光栅两类光栅分透射光栅和反射光栅两类,现代光谱仪器现代光谱仪器主要使用反射光栅。在光学玻璃或金属高抛光表主要使用反射光栅。在光学玻璃或金属高抛光表面上面上,准确地刻制出许多等宽准确地刻制出许多等宽,等距等距,平行的具平行的具有反射面的刻痕有反射面的刻痕,称为反射光栅。可分为平面反称为反射光栅。可分为平面反射光栅和凹面反射光栅。射光栅和凹面反射光栅。光栅的分光作用：狭缝的衍射作用形成的。光栅的分光作用：狭缝的衍射作用形成的。K=d sin K K=d sin K（级数）（级数）=0,1,=0,1,2,;d 2,;d 为光栅常数为光栅常数;为入射角。为入射角。(二)光栅的色散原理光栅分透射光栅和反射光栅两类,现代定量分析用的感光板定量分析用的感光板,值应在左右。光谱定量分值应在左右。光谱定量分析常选用反衬度较高析常选用反衬度较高 的紫外的紫外型感光板，定性分析型感光板，定性分析则选用灵敏度较高的紫外则选用灵敏度较高的紫外型感光板。型感光板。定量分析用的感光板,值应在左右。光谱定量分析常选用反衬=d(sin+sin)当=K,则K=d(sin+sin)-为光栅公式.K=0时，零级光谱，为白光。时，零级光谱，为白光。K不等于零，不不等于零，不同波长的辐射经光栅反射后将分散不同的空间位置同波长的辐射经光栅反射后将分散不同的空间位置上上(分光依据）分光依据）.波长越长的单色光波长越长的单色光,衍射角愈大衍射角愈大,即即离零级光愈远离零级光愈远,这就是光栅的色散原理这就是光栅的色散原理.平面光栅平面光栅=d(sin+sin)K=0时，零级2.光栅光谱仪的光学特性光栅光谱仪的光学特性(1)光栅的色散光栅的色散线色散率线色散率当当coscos=1=1倒数线色散率倒数线色散率在同一级光栅中在同一级光栅中,光栅色散率不随波长而改变光栅色散率不随波长而改变,因此因此,光光栅光谱为均匀色散光谱栅光谱为均匀色散光谱.2.光栅光谱仪的光学特性当cos=1倒数线色散率在同一级光 实际分辩率：指摄谱仪的每毫米感光板上所能实际分辩率：指摄谱仪的每毫米感光板上所能分辩开的谱线的条数。或在感光板上恰能分辨出来分辩开的谱线的条数。或在感光板上恰能分辨出来的两条谱线的距离。的两条谱线的距离。理论分辩率理论分辩率:R=/=KN R=/=KN注：注：为两谱线的平均值，为两谱线的平均值，为它们的差为它们的差值。值。K K为光栅级次为光栅级次,N,N为光栅刻痕总数为光栅刻痕总数.分辩率分辩率实际分辩率：指摄谱仪的每毫米感光板上所能.分辩率 当当=时的光栅时的光栅,这样这样,2d(sin)=K 2d(sin)=K sin=K/2d sin=K/2d为了降低零级光谱的强度，将辐射能集中与为了降低零级光谱的强度，将辐射能集中与所要求的波长范围，采用定向闪耀。所要求的波长范围，采用定向闪耀。光栅适用的最佳波长范围：光栅适用的最佳波长范围：(3)(3)强度定向光栅强度定向光栅(闪耀光栅）闪耀光栅）当=时的光栅,这样,为了降低分光原理不同，折射和衍射。分光原理不同，折射和衍射。(2)(2)棱镜的波长越短，偏向角越大，而光栅正好相反。棱镜的波长越短，偏向角越大，而光栅正好相反。光栅的谱级重叠，有干扰，要考虑消除；而棱镜不光栅的谱级重叠，有干扰，要考虑消除；而棱镜不存在这种情况。存在这种情况。两种分光器的比较两种分光器的比较分光原理不同，折射和衍射。两种分光器的比较光电流光电流:i=KI+ii=KI+i0 0 光电向积分器充电光电向积分器充电:E E 为总能量为总能量 (三三).).光电直读光谱仪法光电直读光谱仪法用光栅作色散元件，以光电管或光电倍增管作检用光栅作色散元件，以光电管或光电倍增管作检察器，通过光电转换和测量，直接显示读数及含量的察器，通过光电转换和测量，直接显示读数及含量的光谱仪。光谱仪。(三).光电直读光谱仪法用光栅作色散元件，以在一定暴光时间内，谱线强度保持不变，则在一定暴光时间内，谱线强度保持不变，则 E=It E=It ，U=kIt U=kIt既积分电容的充电电压与谱线强度成正比，这样，既积分电容的充电电压与谱线强度成正比，这样，U CU CL L 单道扫描式光电直读光谱仪单道扫描式光电直读光谱仪多道固定隙缝式光电直读光谱仪多道固定隙缝式光电直读光谱仪 在一定暴光时间内，谱线强度保持不变，则光谱重叠及消除光谱重叠及消除(1)利用滤光片吸收干扰利用滤光片吸收干扰（2 2）利用感光板的灵敏区不同，消除干扰波）利用感光板的灵敏区不同，消除干扰波.（3 3）利用级分离器消除干扰）利用级分离器消除干扰光谱重叠及消除(1)利用滤光片吸收干扰实例实例对一块宽度为对一块宽度为50mm，刻线数为，刻线数为600条条/mm的光栅，的光栅，它的一级光栅的分辩能力为多少？它的一级光栅的分辩能力为多少？解：解：R=150600=3104此时，在此时，在6000埃附近的两条谱线的距离为多少？埃附近的两条谱线的距离为多少？解：解：=/R=6000/30000=0.2埃埃实例由由于于各各种种元元素素的的原原子子结结构构不不同同，在在光光源源的的激激发发作作用用下下，试试样样中中每每种种元元素素都都发发射射自自己己的的特特征征光光谱谱。每每种种元元素素发发射射的的特特征征谱谱线线有有多多有有少少（多多的的可可达达几几千千条条）。当当进进行行定定性性分分析析时时，一一般般只只要要在在试试样样光光谱谱中中根根据据波波长长鉴鉴别别出出2 2 3 3条条灵灵敏敏线线,就就可可以以确确定定试试样样中中存存在在该该元元素素.元元素素的的原原子子结结构构不不同同时时，产产生生不不同同的的光光谱谱，也也就就是是说说，通通过过谱谱线线存存在在否否，确确某某元元素素可可否否存存在在。一一般般利利用用最最后后线线进进行行定定性性分析。分析。一、光谱定性分析一、光谱定性分析（一）光谱定性分析的原理（一）光谱定性分析的原理第四节第四节 光谱定性分析和半定量分析光谱定性分析和半定量分析由于各种元素的原子结构不同，在光源的激发作元素的分析线应该具备以下条件元素的分析线应该具备以下条件:1.它是元素的灵敏线它是元素的灵敏线,具有足够的强度和灵敏度具有足够的强度和灵敏度2.是元素的特征组线是元素的特征组线3.是无自吸的共振线是无自吸的共振线4.不应与其它干扰谱线重叠不应与其它干扰谱线重叠元素的分析线应该具备以下条件:1.它是元素的灵敏线,具有足够光谱定性分析一般多采用光谱定性分析一般多采用摄谱法。试样中所含元素只要达到一定的含量，都可以有试样中所含元素只要达到一定的含量，都可以有谱线摄谱在感光板上。摄谱法操作，价格便宜，快谱线摄谱在感光板上。摄谱法操作，价格便宜，快速。它是目前进行元素定性检出的最好方法。速。它是目前进行元素定性检出的最好方法。(二二)光谱定性分析方法光谱定性分析方法1.铁光谱比较法铁光谱比较法铁光谱图：铁光谱图：在进行分析工作时将试样与纯铁在完在进行分析工作时将试样与纯铁在完全相同条件下并列并且紧挨着摄谱，摄得的谱片置于全相同条件下并列并且紧挨着摄谱，摄得的谱片置于映谱仪（放大仪）上；谱片也放大映谱仪（放大仪）上；谱片也放大20倍，再与标准光倍，再与标准光谱图进行比较。谱图进行比较。光谱定性分析一般多采用摄谱法。(二)光谱定性分析方法1.铁铁光谱作标尺有如下特点：铁光谱作标尺有如下特点：谱线多在谱线多在210 210 660nm 660nm范围内有几千条谱线。范围内有几千条谱线。谱线间距离都很近。谱线间距离都很近。标准光谱图是在相同条件下，在铁光谱上方准标准光谱图是在相同条件下，在铁光谱上方准确地绘出确地绘出68种元素的逐条谱线并放大种元素的逐条谱线并放大20倍的图片。倍的图片。铁光谱比较法实际上是与标准光谱图进行比较，铁光谱比较法实际上是与标准光谱图进行比较，因此又称为标准光谱图比较法。因此又称为标准光谱图比较法。铁光谱作标尺有如下特点：比较时首先须将谱片上的铁谱与标准光谱图上的铁谱对比较时首先须将谱片上的铁谱与标准光谱图上的铁谱对准，然后检查试样中的元素谱线。若试样中的元素谱线准，然后检查试样中的元素谱线。若试样中的元素谱线与标准图谱中标明的某一元素谱线出现的波长位置相同，与标准图谱中标明的某一元素谱线出现的波长位置相同，即为该元素的谱线。即为该元素的谱线。判断某一元素是否存在，必须由其灵敏线决定。铁判断某一元素是否存在，必须由其灵敏线决定。铁谱线比较法可同时进行多元素定性鉴定。谱线比较法可同时进行多元素定性鉴定。2.2.标准试样光谱比较法标准试样光谱比较法将要检出元素的纯物质和纯化合物与试样并列摄谱将要检出元素的纯物质和纯化合物与试