原子發射光譜法

火焰光度計

原子發射光譜法（英語：Atomic Emission Spectroscopy，縮寫AES），是一種利用受激發氣態原子或離子所發射的特徵光譜來測定待測物質中元素組成和含量的方法。為光學分析中較早誕生的分析方法之一，其雛形在1860年代即已形成。

原理

光譜產生

• 基態：通常情況下，原子處於穩定狀態，電子在能量最低的軌道能階上運動。
• 激發態：當原子受到外來的能量，如光、電、熱的作用時，原子中最外層電子被激發，從基態躍遷到較高能階。
• 原子發射：處於激發態的原子、離子是很不穩定的，在極短的時間，電子就要從激發態遷回基態、能階較低的激發態；這時電子以電磁輻射的形式將多餘的能量釋放出來。
• 特徵光譜：由於每一種元素都有其特有的電子構型（特定的能階層次）， 所以元素的原子只能發射本身特有的波長的光，經過分光系統得到各元素髮射的互不相同的光譜。

光譜線

• 原子線：原子最外層電子的能階躍遷產生的譜線；如Ca(I)422.67mm為鈣的原子線。
• 發射線：在原子發射的所有譜線中，由高能態遷回基態時所發射的譜線；如萊曼線系是氫原子的發射線。
• 離子線：離子的外層電子受激發，產生的譜線；如Ca(Ⅱ)396.9mm、Ca(Ⅲ)376.2mm分別為鈣的一級、二級電離線。

光譜儀

光譜儀用光敏元件來接受分析譜線，將強度信號轉化為電信號，從而讀出譜線強度、分析結果；主要有激發源、分光系統、檢測系統組成。

• 激發源：是為試樣蒸發、原子化提供能量，從而發射光譜；通常要求激發源靈敏度高、穩定性強、再現性強。目前，常用的激發源為直流電弧、低壓交流電弧、高壓火花、電感耦合電漿、微波電漿等。
• 分光系統：是將樣品中的待測元素的激發態原子發射的特徵光，進行分光，得到按波長順序排列的光譜；常用由稜鏡、光柵兩種分光系統。
• 檢測系統：是將原子發射的光譜記錄、檢測出來，以進行分析。

火焰光度計

這種儀器的結構簡單，常用於鹼金屬、鈣等幾種簡單的元素測定，特別用於鈉、鉀的測定。

試液經過霧化後，噴入燃燒的火焰中，溶劑在火焰中蒸發，鹽粒熔融轉化為蒸氣，由火焰高溫激發發光，光經切光器調製，由單色器色散，或者由濾光片分離出特徵譜線，經光電轉換、電信號放大後測定其強度。

定性分析

• 靈敏線：每種元素的原子光譜線中，具有一定強度、能標記某元素存在的特徵譜線；通常都是一些容易激發（激發電位低）的譜線。
• 最後線：如果把含有某種元素的溶液不斷稀釋，光譜線不斷減少，當元素含量減少到最低點，仍能出現的譜線。

鐵光譜比較法

鐵的譜線較多，而且分布在較廣的波長範圍內（210～660nm內有幾千條譜線），相距近，每條譜線的波長已測定。

以鐵的光譜線作為波長的標尺，將各個元素的最後線標在鐵光譜相應的位置上，製成元素光譜圖。在分析時，將待測樣品與純鐵同時並列攝譜於同一感光板，在映譜儀上用元素光譜圖與樣品光譜對照，如譜線重合，則可認為存在該元素。

定量分析

• 基體效應：試樣基體的物理、化學變化，常會強烈影響待測元素的譜線，給分析帶來干擾。

三標準試樣法

又稱工作曲線法，將三個含有不同濃度的待測元素的樣品、待測試樣，在相同條件下激發光譜，以分析線的強度、內標法分析線對強度比的對數值，對濃度的對數值，作工作曲線分析。

參見

• 原子吸收光譜法

參考資料

• 華中師範大學、陝西師範大學、東北師範大學 編．《分析化學》下冊 第三版．北京：高等教育出版社，2001年．ISBN 978-7-04-009291-2．