一、原子發射光譜的產(chan) 生

原子發射光譜分析法(atomic emission spectroscopy ，AES) ：元素在受到熱或電激發時，由基態躍遷到激發態，返回到基態時，發射出特征光譜，依據特征光譜進行定性、定量的分析方法。

原子發射光譜分析法的特點

(1)可多元素同時檢測各元素同時發射各自的特征光譜;

(2)分析速度快試樣不需處理，同時對幾十種元素進行定量分析;

(3)選擇性高各元素具有不同的特征光譜;

(4)檢出限較低10~0.1μg.g-1(- 般光源); ng.g-1(ICP)

(5)準確度較高5%~10% (一般光源) ; <1 % (ICP) ;

(6) ICP-AES性能優(you) 越線性範圍4~6數量級，可測高、中、低不同含量試樣。

缺點:非金屬元素不能檢測或靈敏度低。

一、原子發射光譜的產(chan) 生:

在正常狀態下，元素處於(yu) 基態，元素在受到熱(火焰)或電(電火花)激發時，由基態躍遷到激發態，返回到基態時，發射出特征光譜(線狀光譜) 。

 

 

必須明確如下幾個(ge) 問題：

1.原子中外層電子（稱為(wei) 價(jia) 電子或光電子）的能量分布是量子化的，所以△E的值不是連續的，原子光譜是線光譜；

2.同一原子中，電子能級很多，有各種不同的能級躍遷，即可以發射出許多不同的輻射線。但躍遷要遵循“光譜選律”，不是任何能級之間都 能發生躍遷；

3.不同元素的原子具有不同的能級構成，△E不一樣，各種元素都有其特征的光譜線，從(cong) 識別各元素的特征光譜線可以鑒定樣品中元素的存在，這就是光譜定性分析；

4.元素特征譜線的強度與(yu) 樣品中該元素的含量有確定的關(guan) 係，所以可通過測定譜線的強度確定元素在樣品中的含量，這就是光譜定量分析。

二、原子的共振線與(yu) 離子的電離線:

原子中外層電子從(cong) 基態被激發到激發態後，由該激發態躍遷回基線所發射出來的輻射線，稱為(wei) 共振線。

由最低激發態（第一激發態）躍遷回基態所發射的輻射線，稱為(wei) 第一共振線，通常把第一共振線稱為(wei) 主共振線。第一共振線，最易發生，能量最小，一般是該元素最強的譜線。

由原子外層電子被激發到高能態後躍遷回基態或較低能態，所發射的譜線稱為(wei) 原子線，在譜線表圖中用羅馬字“Ⅰ”表示。

原子在激發源中得到足夠能量時，會(hui) 發生電離。原子電離失去一個(ge) 電子稱為(wei) 一次電離，一次電離的離子再失去一個(ge) 電子稱為(wei) 二次電離， 依此類推。

離子也可能被激發，其外層電子躍遷也發射光譜，這種譜線稱為(wei) 離子線。其與(yu) 電離能大小無關(guan) ，離子的特征共振線。

原子譜線表：

I 表示原子發射的譜線；

II 表示一次電離離子發射的譜線； 

III 表示二次電離離子發射的譜線

……

Mg：I 285.21 nm ；II 280.27 nm

原子或離子的外層電子數相同時，具有相似的光譜。

如Na I Mg II Al III的光譜相似。

由各種高能級躍遷到同一低能級時發射的一係列光譜線

 

Na 能級圖

二、譜線強度、譜線自吸與(yu) 自蝕

一、 譜線強度 

原子由某一激發態 i 向低能級 j 躍遷，所發射的譜線強度 與(yu) 激發態原子數成正比。

 

ni 為(wei) 單位體(ti) 積內(nei) 處於(yu) 高能級i 的原子數； 

h為(wei) Plank常數； 

Aij兩(liang) 個(ge) 能級間的躍遷概率； 

Vij發射譜線的頻率.

在熱力學平衡時，單位體(ti) 積的基態原子數n0與(yu) 激發態原 子數ni的之間的分布遵守玻耳茲(zi) 曼分布定律：

 

gi 、g0為(wei) 激發態與(yu) 基態的統計權重； 

Ei ：為(wei) 激發能； 

k為(wei) 玻耳茲(zi) 曼常數； 

T為(wei) 激發溫度.

將式2代入上式1，得：

 

影響譜線強度的因素：

（1）譜線的性質：激發能Ei ；躍遷概率Aij；統計權重gi

（2）激發溫度T 

（3）基態原子數n0

影響譜線強度的因素：

（1）激發能 

譜線強度與(yu) 激發能成負指數關(guan) 係，激發能越小，譜線強 度越強。激發能最低的共振線往往是最強的。

（2）激發溫度

激發溫度升高，譜線強度增大，但 易導致電離，又使原子發射線強度 減弱。

 

（3）躍遷概率

躍遷概率是指單位時間內(nei) 每個(ge) 原子由一個(ge) 能級狀態躍遷到 另一狀態的次數。 

譜線強度與(yu) 躍遷概率成正比。

（4）統計權重

量子力學中把能級可能有的微觀狀態數稱為(wei) 該能級的簡並 度，也稱統計權重。 

譜線強度與(yu) 統計權重成正比。

（5）基態原子數

譜線強度與(yu) 基態原子數成正比。

在一定條件下，基態原子數正比於(yu) 被測元素的濃度，所以 譜線強度與(yu) 被測元素的濃度也成正比，這是光譜定量分析 的依據。

二、譜線的自吸 

等離子體(ti) ：以氣態形式存在的包含分子、離子、電子等粒子的整體(ti) 電中性集合體(ti) 。 

等離子體(ti) 內(nei) 溫度和原子濃度的分布不均勻，中間的溫度、 激發態原子濃度高，邊緣反之。 

自吸：中心發射的輻射被邊緣的同種基態原子吸收，使 輻射強度降低的現象。 

元素濃度低時，不出現自吸。

 

三、譜線的自蝕 

隨濃度增加，自吸越嚴(yan) 重，當達到一定值時，譜線中心 完全吸收，如同出現兩(liang) 條線，這種現象稱為(wei) 自蝕。

三、光源

原子發射光譜儀(yi) 的類型有多種，如：火焰 發射光譜、微波等離子體(ti) 光譜儀(yi) 、電感耦合等離子體(ti) 光譜儀(yi) 、光電光譜儀(yi) 、攝譜儀(yi) 等。 

原子發射光譜儀(yi) 通常由光源、分光係統和檢測係統構成。

 

作用：光源為(wei) 試樣蒸發、原子化、激發提供能源。 

光源的特性在很大程度上影響著光譜分析的精密度、 準確度和檢出限。 

要求：激發能力強，靈敏度高，穩定性好，結構簡單，操作 方便，使用安全。 

常用激發光源：直流電弧、交流電弧、電火花和電感耦合等 離子體(ti) 光源。

一、火焰光度計 

利用火焰作為(wei) 激發光源，儀(yi) 器裝置簡單，穩定性高。該儀(yi) 器通常采用濾光片、光電池檢測器等元件，價(jia) 格低廉，又稱火焰光度計。常用於(yu) 堿金屬、鈣等譜線簡單的幾種元素的測定，在矽 酸鹽、血漿等樣品的分析中應用較多。對鈉、鉀測定困難，儀(yi) 器的選擇性差。

 

二、直流電弧

利用直流電作為(wei) 激發能源。

常用電壓為(wei) 150 ～380V，電流為(wei) 5～ 30A。 

弧焰溫度：4000～7000K，可使約70多種元素激發。 

特點：設備簡單，持續放電，電極頭溫度高，蒸發能力強， 絕對靈敏度高，背景小，適合定性分析。 

缺點：弧光不穩，再現性差；不適合定量分析。

工作原理：取兩(liang) 支石墨電極，試樣放置在一支電極(下電極)的凹槽內(nei) ；使分 析間隙的兩(liang) 電極接觸或用導體(ti) 接觸兩(liang) 電極，通電，電極尖端被燒熱，點燃電弧，再使電極相距4 ～ 6mm；電弧點燃後，熱電 子流高速通過分析間隔衝(chong) 擊陽極，產(chan) 生高熱，試樣蒸發並原子化，電子與(yu) 原子碰撞電離出正離子衝(chong) 向陰極。電子、原子、離子間的相互碰撞，使原子躍遷到激發態，返回基態時發射出該原子的光譜。

 

三、低壓交流電弧 

工作電壓：110～220 V。采用高頻引燃裝置點燃電弧，在 每一交流半周時引燃一次，保持電弧 不滅； 

特點：

（1）電弧溫度高，可達4000-8000K，激發能力強； 

（2）電極溫度稍低，蒸發能力稍低； 

（3）電弧穩定性好，使分析重現性好，適用於(yu) 定量分析。

 

工作原理 

（1）接通電源，由變壓器B1 升壓至2.5～3kV，電容器C1充電；達到一定值時，放電盤G1擊穿；G1-C1-L1構成振蕩回路，產(chan) 生高頻 振蕩。

（2）振蕩電壓經B2的次級線圈升壓到10kV，通過電容器C2將電極間隙 G的空氣擊穿，產(chan) 生高頻振蕩放電。 

（3）當G被擊穿時，電源的低壓部分沿著已造成的電離氣體(ti) 通道，通 過G進行電弧放電。

（4）在放電的短暫瞬間，電壓降低直至電弧熄滅，在下半周高頻再次點燃， 重複進行。

四、高壓火花 

特點： 

（1）放電瞬間能量很大，產(chan) 生的 溫度高，激發能力強，某些難激發 元素可被激發，且多為(wei) 離子線。

（2）放電間隔長，使得電極溫度低，蒸發能力稍低，適於(yu) 低熔點金屬 與(yu) 合金的分析。

（3）穩定性好，重現性好，適用定量分析。 

缺點： 

（1）靈敏度較差，但可做較高含量的分析。

（2）噪音較大。

 

工作原理 

（1）交流電壓經變壓器T後，產(chan) 生10～25kV的高壓，然後通 過扼流圈D向電容器C充電，達到G的擊穿電壓時，通過電感L向G 放電，產(chan) 生振蕩性的火花放電。

（2）轉動續斷器M，2, 3為(wei) 鎢電極， 每轉動180度，對接一次，轉動頻率(50 轉/s)，接通100次/s，保證每半周電流最 大值瞬間放電一次。

五、電感耦合等離子體(ti)

等離子體(ti) 噴焰作為(wei) 發射光譜的光源主要有以下三種形式：

(1)直流等離子體(ti) 噴焰（DCP） 弧焰溫度高 8000-10000K，穩定性好， 精密度接近ICP，裝置簡單，運行成本低。

 (2)電感耦合等離子體(ti) （ICP） ICP的性能優(you) 越，已成為(wei) 最主要的應用 方式。

(3) 微波感生等離子體(ti) （MIP） 溫度5000-6000K，激發能量高，可激 發許多很難激發的非金屬元素：C、N、F、Br、Cl、C、H、O 等，可用於(yu) 有機物成分分析，測定金屬元素的靈敏度不如DCP和ICP。

ICP火焰溫度分布 

焰心區呈白色，不透明，是高 頻電流形成的渦流區，等離子體(ti) 主要通過這一區域與(yu) 高頻感應線圈耦合而獲得能量。該區溫度高達10000K。 

內(nei) 焰區位於(yu) 焰心區上方，一般 在感應圈以上10-20mm左右， 略帶淡藍色，呈半透明狀態。溫度約為(wei) 6000-8000K，是分析物原子化、激發、電離 與(yu) 輻射的主要區域。 

尾焰區在內(nei) 焰區上方，無色透 明，溫度較低，在6000K以 下，隻能激發低能級的譜線。

 

ICP的特點

(1) 溫度高，惰性氣氛，原子化條件好，有利於(yu) 難熔化合物的分解和元素 激發，有很高的靈敏度和穩定性；(2)“趨膚效應”，由於(yu) 渦電流在外表麵處密度大，使表麵溫度高，軸心溫 度低，中心通道進樣對等離子的穩定性影響小。也有效消除自吸現象，線性 範圍寬（4～5個(ge) 數量級）。

(3) ICP中電子密度大，堿金屬電離造成的影響小。

(4) Ar氣體(ti) 產(chan) 生的背景幹擾小。

(5) 無電極放電，無電極汙染，ICP焰炬外型像火焰，但不是化學燃燒火焰 ，氣體(ti) 放電。 

缺點： 對非金屬測定的靈敏度低， 儀(yi) 器昂貴，操作費用高。

對比

四、光譜儀(yi)

光譜儀(yi) 可將光源發射的不同波長的光色散成為(wei) 光譜或單色光，並進行記錄。主要由照明係統、準光係統、色散係統和記錄測量係統組成。 

光譜儀(yi) 的種類有多種，按接受光譜方式分：看譜法、攝譜法、光電法。目前主要有攝譜儀(yi) 、光電直讀光譜儀(yi) 和全譜直讀光譜儀(yi) 。

 

一、攝譜儀(yi)  

按儀(yi) 器分光係統分：棱鏡攝譜儀(yi) 、光柵攝譜儀(yi) 。 

光柵攝譜儀(yi) 比棱鏡攝譜儀(yi) 有更大的分辨率。 

攝譜儀(yi) 曾經在鋼鐵工業(ye) 應用廣泛。 

性能指標：色散率、分辨率、集光能力。

攝譜儀(yi) 光路圖

由光源發射的光經三透鏡照明係統後到狹縫上，再經平麵反射鏡折向凹麵 反射鏡下方的準直鏡上，經反射以平行光束照射到光柵上，經光柵色散後，按 波長順序分開。不同波長的光由凹麵反射鏡上方的物鏡聚焦於(yu) 感光板上，得到按波長順序展開的光譜。旋轉光柵轉台，可同時改變光柵的入射角和衍射角， 便可獲得所需的波長範圍和改變光譜級數。

 

感光板：主要由玻璃基片、感光層（乳劑）及防暈層構成。其中感光層主要為(wei) 鹵化銀、明膠和增感劑等組成。 

攝譜：元素發出的光譜使感光板感光，然後在暗室顯影、定影，感光 層中金屬銀析出，形成黑色的光譜線。 

黑度：以常用對數表示底片的入射光通量與(yu) 透射光通量的比值。

黑度：

 

 

攝譜儀(yi) 的觀察裝置 

 

（1）光譜投影儀(yi) （映譜儀(yi) ），光譜定性分析時將光譜圖放大，放大20倍。 

（2）測微光度計（黑度計）；定量分析時，測定接受到的光譜線強度；光線越強，感光板上譜線越黑。

 

二、光電直讀光譜儀(yi)

光電直讀是利用光電測量法直接獲得光譜線的強度。

兩(liang) 種類型：多道固定狹縫式和單道掃描式。

 一個(ge) 出射狹縫和一個(ge) 光電倍增管，可接受一條譜線，構成一個(ge) 測量通道。

單道掃描式是轉動光柵進行掃描，在不同時間檢測不同譜線； 

多道固定狹縫式則是安裝多個(ge) （多達70個(ge) ），同時測定多個(ge) 元素的譜線。

 

凹麵光柵與(yu) 羅蘭(lan) 圓 

多道型光電直讀光度儀(yi) 多采用凹麵光柵；凹麵光柵既具有色散作用也起聚焦作用（凹麵反射鏡將色散後的光 聚焦）。 

 

羅蘭(lan) 圓：Rowland(羅蘭(lan) )發現在曲率半 徑為(wei) R 的凹麵反射光柵上存在著一個(ge) 直徑為(wei) R的圓，不同波長的光都成像在 圓上，即在圓上形成一個(ge) 光譜帶。

 

特點 ：

(1) 多達70個(ge) 通道可選擇設置，同時進行多元素分析，這是其他金屬分析方法所不具備的。

(2) 分析速度快，準確度高。 

(3) 線性範圍寬， 4～5個(ge) 數量級，高、中、低濃度都可分析。

缺點：出射狹縫固定，各通道檢測的元素譜線一定； 

改進型： n+1型ICP光譜儀(yi)  

在多道儀(yi) 器的基礎上，設置一個(ge) 掃描單色器，增加一個(ge) 可變通道。

三、全譜直讀光譜儀(yi)  

采用電荷注入式（CID）陣列檢測器， 可同時檢測165～800nm波長範圍內(nei) 出現的全部譜線。

CID：電荷注入式檢測器 (charge injection detector, CID), 28×28mm半導 體(ti) 芯片上，26萬(wan) 個(ge) 感光點點陣( 每個(ge) 相當 於(yu) 一個(ge) 光電倍增管)。

中階梯光柵分光係統，儀(yi) 器結構緊湊， 體(ti) 積大大縮小。

兼具多道型和掃描型特點； 

可獲取樣品的全譜“指紋”信息； 

非破壞性讀取方式。

 

特點：

(1) 測定每個(ge) 元素可同時選用多條譜線；

(2) 可在一分鍾內(nei) 完成70個(ge) 元素的定量測定；

(3) 可在一分鍾內(nei) 完成對未知樣品中多達70多元素的定性；

(4) 1mL的樣品可檢測所有可分析元素；

(5) 扣除基體(ti) 光譜幹擾； 

(6) 全自動操作； 

(7) 分析精度高：相對標準偏差CV 0.5%。

五、ICP-AES

采用ICP作為(wei) 光源是ICP-AES與(yu) 其他光譜儀(yi) 的主要不同之處

一、結構流程

主要部分： 

（1） 高頻發生器

          自激式高頻發生器，用於(yu) 中、低檔儀(yi) 器。 

         晶體(ti) 控製高頻發生器，輸出功率和頻率穩 定性高，可利用同軸電纜遠距離傳(chuan) 送。 

（2） 等離子體(ti) 炬管

         三層同心石英玻璃管 。

（3） 試樣霧化器 

（4） 光譜係統

 

 

二、 ICP-AES的原理 

（1） 晶體(ti) 控製高頻發生器

石英晶體(ti) 作為(wei) 振源，經電壓和功率放大，產(chan) 生具有一定頻率和功率的高頻信號，用來產(chan) 生和維持等離子體(ti) 放電。石英晶體(ti) 固有振蕩頻率：6.78 M H z ，二次倍頻後為(wei) 27.120MHz,電壓和功率放大後， 功率為(wei) 1-2kW。

 

（2） 炬管與(yu) 霧化器

三層同心石英玻璃炬管置於(yu) 高頻感應線圈中，等離子體(ti) 工作氣體(ti) 從(cong) 管內(nei) 通過，試樣在霧化器中霧化後，由中心管進入火焰；外層Ar從(cong) 切線方向進入，保護石英管不被燒熔，中層Ar用來點燃等離子體(ti) ；

 

（3） 原理 

當高頻發生器接通電源後，高頻電流I 通過感應線圈產(chan) 生交變磁場(綠色)。開始時，管內(nei) 為(wei) Ar氣，不導電，需要用高壓電火花觸發，使氣體(ti) 電離後，在高頻交流電場的作用下，帶電粒子高速運動， 碰撞，形成“雪崩”式放電，產(chan) 生等離子體(ti) 氣流。在垂直於(yu) 磁場方向將產(chan) 生感應電流（渦電流，粉色），其電阻很小，電流很大(數百安)，產(chan) 生高溫。又將氣體(ti) 加熱、 電離，在管口形成穩定的等離子體(ti) 焰炬（ 10,000k ）。

六、光譜定性分析

定性依據：元素不同→電子結構不同→光譜不同→特征光譜 

1.元素的分析線、最後線、靈敏線

分析線：複雜元素的譜線可能多至數千條，隻選擇其中幾條特征譜線 檢驗，稱其為(wei) 分析線。

最後線：濃度逐漸減小，譜線強度減小，最後消失的譜線。

靈敏線：最易激發的能級所產(chan) 生的譜線，每種元素都有一條或幾條譜線 最強的線，即靈敏線。最後線也是最靈敏線。

共振線：由第一激發態回到基態所產(chan) 生的譜線；通常也是最靈敏線、 最後線。

2. 定性方法 

（1）標準試樣光譜比較法：將要檢出元素的純物質和純化合物與(yu) 試樣並列攝譜於(yu) 同一感光板上，在映譜儀(yi) 上檢查試樣光譜與(yu) 純物質光譜。若兩(liang) 者譜線出現在同一波長位置上，即可說明某一元素的某條譜線存在。

例如，欲檢查某TiO2試樣中是否含有Pb，隻需將TiO2試樣和已知含Pb的TiO2標準試樣並列攝於(yu) 同一感光板上，比較並檢查試樣光譜中是否含有Pb的譜線存在，便可確定試樣中是否含有Pb。

這種方法隻適應試樣中指定元素的定性。不適應光譜全分析。

（2）元素標準光譜圖比較法（鐵光譜比較法）：最常用的方法，以鐵譜作為(wei) 標準(波長標尺)。

 

標準譜圖：將其他元素的分析線標記在鐵譜上，鐵譜起到標尺的作用。 

譜線檢查：將試樣與(yu) 純鐵在完全相同條件下攝譜，將兩(liang) 譜片在映譜器(放大器)上對齊、放大20倍，檢查待測元素的分析線是否存在，並與(yu) 標準譜圖對比確定。可同時進行多元素測定。

為(wei) 什麽(me) 選鐵譜？ 

（1）譜線多：在210～660nm範圍內(nei) 有數千條譜線。 

（2）譜線間距離分配均勻：容易對比，適用麵廣。 

（3）定位準確：已準確測量了鐵譜每一條譜線的波長。

 

3. 定性分析實驗操作技術 

(1) 試樣處理

a. 金屬或合金可以試樣本身作為(wei) 電極，當試樣量很少時，將試樣粉碎後放在電極的試樣槽內(nei) 。

b. 固體(ti) 試樣研磨成均勻的粉末後放在電極的試樣槽內(nei) 。

c. 糊狀試樣先蒸幹，殘渣研磨成均勻的粉末後放在電極的試樣槽內(nei) 。液體(ti) 試樣可采用ICP-AES直接進行分析。

(2) 實驗條件選擇

 a. 光譜儀(yi)

在定性分析中通常選擇靈敏度高的直流電弧；狹縫寬度5～ 7μm；分析稀土元素時，由於(yu) 其譜線複雜，要選擇色散率較高的大型攝譜儀(yi) 。

b. 電極 

電極材料：采用光譜純的碳或石墨，常常將其 加工成各種形狀。石墨具有導電性能良好，沸點高（可達4000K），有利於(yu) 試樣蒸發，譜線簡單，容易製純及容易加工成型等優(you) 點。特殊情況采用銅電極。

電極尺寸：直徑約6mm，長3～4 mm。

試樣槽尺寸：直徑約3～4 mm，深3～6 mm。 

試樣量：10 ～20mg。

放電時，碳與(yu) 空氣中的氮結合產(chan) 生氰 (CN)，氰分子在358.4～ 421.6 nm產(chan) 生分子吸收（帶狀光譜），幹擾其他元素出現在該區域的光譜線，需要該區域時，可采用銅電極，但靈敏度低。

 

（3）攝譜過程

攝譜順序：碳電極(空白)、鐵譜、試樣。

在進行光譜全分析時，對於(yu) 複雜式樣，可采用分段曝光法，先在小電流(5A)激發，攝取易揮發元素光譜調節光闌，改變曝光位置後，加大電流(10A)，再次曝光攝取難揮發元素光譜；為(wei) 了能將試樣和鐵譜能並列攝於(yu) 同一感光板上，攝譜時要使用哈特曼光闌。采用哈特曼光闌，可多次曝光而不影響譜線相對位置，便於(yu) 對比。

七、光譜定量分析

1.光譜半定量分析

與(yu) 目視比色法相似；測量試樣中元素的大致濃度範圍； 

應用：用於(yu) 鋼材、合金等的分類、礦石品位分級等大批量試樣的快速測定。 

譜線強度比較法：測定一係列不同含量的待測元素標準 光譜係列，在完全相同條件下(同時攝譜)，測定試樣中待測 元素光譜，選擇靈敏線，比較標準譜圖與(yu) 試樣譜圖中靈敏線 的黑度，確定含量範圍。

2. 光譜定量分析

 (1) 發射光譜定量分析的基本關(guan) 係式

在條件一定時，譜線強度I 與(yu) 待測元素含量c關(guan) 係為(wei) ：

 

a為(wei) 常數(與(yu) 蒸發、激發過程等有關(guan) )，考慮到發射光譜中 存在著自吸現象，需要引入自吸常數 b ，則：

 

發射光譜分析的基本關(guan) 係式，稱為(wei) 塞伯-羅馬金公式（經驗式）

自吸常數 b 隨濃度c增加而 減小，當濃度很小，自吸 消失時，b=1。

(2) 內(nei) 標法基本關(guan) 係式

影響譜線強度因素較多，直接測定譜線絕對強度計算難以獲得準確結果，實際工作多采用內(nei) 標法（相對強度法）。 

在被測元素的光譜中選擇一條作為(wei) 分析線(強度I)，再選擇內(nei) 標物的一條譜線(強度 )，組成分析線對。則：

 

相對強度R：

 

A為(wei) 其他三項合並後的常數項， 內(nei) 標法定量的基本關(guan) 係式。

內(nei) 標元素與(yu) 分析線對的選擇：

a. 內(nei) 標元素可以選擇基體(ti) 元素，或另外加入，含量固定。 

b. 內(nei) 標元素與(yu) 待測元素具有相近的蒸發特性。 

c. 分析線對應匹配，同為(wei) 原子線或離子線，且激發電位相近( 譜線靠近)，“勻稱線對”。

d. 強度相差不大，無相鄰譜線幹擾，無自吸或自吸小。

(3) 定量分析方法 

a. 內(nei) 標標準曲線法 

由 lgR = blgc +lgA 

以lgR 對應lgc 作圖，繪製標準曲線，在相同條件下，測定試樣中待測元素的lgR，在標準曲線上求得未知試樣lgc。

b. 攝譜法中的標準曲線法

 

在完全相同的條件下，將標準樣品與(yu) 試樣在同一感光板 上攝譜，由標準試樣分析線對的信號差(ΔS )對lgc作標準曲線(三個(ge) 點以上，每個(ge) 點取三次平均值)，再由試樣分析線對的黑度差，在標準曲線上求得未知試樣lgc 。該法即三標準試樣法。

c.標準加入法 

無合適內(nei) 標物時，采用該法。

取若幹份體(ti) 積相同的試液（Cx），依次按比例加入不同量的待測物的標準溶液（Co），濃度依次為(wei) ：

 

在相同條件下測定：RX，R1，R2，R3，R4……。

以R對濃度c做圖得一直線，圖中Cx點即待測溶液濃度。

八、應用

原子發射光譜分析在鑒定金屬元素方麵（定性分析）具有較大的優(you) 越性，不需分離、多元素同時測定、靈敏、快捷，可鑒定周期表中 約70多種元素，長期在鋼鐵工業(ye) （爐前快速分析）、地礦等方麵發揮重要作用；在定量分析方麵，原子吸收分析有著優(you) 越性。

舉(ju) 例：人頭發中常見的10種微量元素的測定 

可供選用的方法： 

1、電感耦合等離子體(ti) 發射光譜法（ICP-AES） 

2、原子吸收分光光譜法(AAS) 

3、電感耦合等離子質譜法(ICP-MS) 

4、中子活化法

選用儀(yi) 器：ICP-AES

組成： 

1、高頻發生器 

2、等離子炬管 

3、霧化器

 

ICP-AES能分析的元素

 

測定波長的選擇

選擇相互無幹擾或幹擾最小、靈敏度最高的波長為(wei) 測定波長, 其中Li 、Zn、Cr、Fe、Mn、Ni、V、Co、Mo 、Cu 元素的檢測波長分別為(wei) : 670.784、213.857、267.716、259.939、257. 610、 231.604、292.464、238.892、202.031、327.393 nm。

標準曲線的獲取 

參照人頭發中10 種微量元素的預測值及文獻報道, 用逐級稀釋法製成係列標準溶液, 溶液介質為(wei) 2%硝酸。以發射強度( Y) 對濃度(X) 進行回歸, 得各元素的標準曲線。

樣品製備

· 將人的頭發用不鏽鋼剪刀剪成3~5 mm長, 用中性洗滌劑浸洗30 min, 反複用三重蒸餾水衝(chong) 洗至無泡沫, 放入烘箱中幹燥過夜( 控溫80 ℃左右) , 置幹燥器中保存。 

· 取健康人頭發約1 g , 精密稱定, 置於(yu) 50 ml 廣口錐形瓶中, 加入  ( 3 ：1：1) 15 ml，搖勻, 浸泡過夜。 

· 次日, 將錐形瓶置於(yu) 電熱板上110℃恒溫2 h 後升溫至250℃繼續加熱至近幹。 

· 冷卻後加入5 ml三重蒸餾水,繼續加熱至近幹, 重複3 次。取下, 放冷, 定量轉移至10 ml量瓶中，用1%硝酸稀釋至刻度, 搖勻, 待測。 

· 同法做空白對照液，操作均在通風櫃中進行。

樣品測定 

測定所配製的待測樣品在不同波長的發射強度， 對照10種元素各自的分析線，分析線的強度在標準曲線中所對應的濃度即為(wei) 待測樣品的濃度。