原子發(fā)射光譜法及其應(yīng)用講課稿

1、原子發(fā)射光譜法及其應(yīng)用原子發(fā)射光譜法及其應(yīng)用摘要：本文介紹了原子發(fā)射光譜法的原理、特點(diǎn)及分析儀器。并對原子發(fā)射光 譜法尤其是電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法 在環(huán)境、冶煉、礦產(chǎn)開發(fā)、材料 等領(lǐng)域的應(yīng)用做了介紹。關(guān)鍵詞：原子發(fā)射、光譜法、應(yīng)用1原子發(fā)射光譜法概述1.1原子發(fā)射光譜法簡介原子發(fā)射光譜法(AES， atomic emission spectrometry)，是依據(jù)各種元素的原子或離子在熱激發(fā)或電激發(fā)下，發(fā)射特征的電磁輻射，而進(jìn)行兀素的定 性與定量分析的方法，是光譜學(xué)各個分支中最為古老的一種。原子發(fā)射光譜法的研究對象是被分析物質(zhì)所發(fā)出的線光譜，利用待測物質(zhì) 的原子或離子所發(fā)射的特征光譜線

2、的波長和強(qiáng)度來確定物質(zhì)的元素種類及其含原子發(fā)射光譜分析過程分為三步，即激發(fā)、發(fā)光和檢測。第一步是利用激 發(fā)光源使試樣蒸發(fā)，解離成原子，或進(jìn)一步解離成離子，最后使原子或離子得 到激發(fā)，發(fā)射輻射；第二步是利用光譜儀把光源發(fā)射的光按波長展開，獲得光 譜；第三步是利用檢測系統(tǒng)記錄光譜，測量譜線波長、強(qiáng)度，根據(jù)譜線波長進(jìn) 行定性分析，根據(jù)譜線強(qiáng)度進(jìn)行定量分析。1.2原子發(fā)射光譜法發(fā)展概況原子發(fā)射光譜法是光學(xué)分析法中產(chǎn)生和發(fā)展最早的一種。早在1860年，德 國學(xué)者霍夫(Kirchhoff )和本生(Bun sen)把分光鏡應(yīng)用于化學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)了 光譜與物質(zhì)組成之間的關(guān)系，確認(rèn)和證實(shí)各種物質(zhì)都具有其特征光譜

3、，從而奠 定了光譜定性分析的基礎(chǔ)。隨著光譜儀器和光譜理論的發(fā)展，發(fā)射光譜分析進(jìn)入了新的階段。火焰、火花和弧光光源穩(wěn)定性的提高，給定量分析的發(fā)展開辟了道路。20世紀(jì)20年代，W.Gerlach提出了內(nèi)標(biāo)原理，奠定了定量分析的基礎(chǔ)；30年代，棱鏡光譜儀形成了系列，促進(jìn)了定量分析的發(fā)展，形成了定量分析的經(jīng)驗公式；40年代，棱鏡光譜儀飛速發(fā)展，使發(fā)射光譜分析得到了廣泛的應(yīng)用；50年代，光柵光譜儀基本上形成系列；60年代，電感耦合等離子體(ICP)光源的引入，大 大推動了發(fā)射光譜分析的發(fā)展。近幾十年來，中階梯光柵光譜儀、干涉光譜儀等儀器的出現(xiàn)，加之電子計算機(jī)的應(yīng)用，使發(fā)射光譜分析進(jìn)入了自動化階段。原子發(fā)

4、射光譜法不僅過去曾在原子結(jié)構(gòu)理論的建立及元素周期表中某些元 素的發(fā)現(xiàn)過程中對科學(xué)的發(fā)展起到重要推動作用，而且已經(jīng)并將繼續(xù)在各種材 料的定性定量分析中占有重要地位。1.3原子發(fā)射光譜法的特點(diǎn)與其他分析方法相比，原子發(fā)射光譜法具有如下特點(diǎn)。(1) 靈敏度高。一般光源靈敏度可達(dá)0.110舊g-1(或pg ml-1)，ICP 光源可達(dá) 10-410-3 p ml-1。(2) 選擇性好。每種元素的原子被激發(fā)后，都產(chǎn)生一組特征光譜，根據(jù)這些特征光譜，便可以準(zhǔn)確無誤地確定該元素的存在，所以發(fā)射光譜分析至今仍是元素定性分析的最好方法。（3） 準(zhǔn)確度較高。發(fā)射光譜分析的相對誤差一般為5%10%,使用ICP光 源

5、，相對誤差可達(dá)1%以下。（4）能同時測定多種元素，分析速度快。（5）試樣消耗少。利用幾毫克至幾十毫克的試樣便可完成光譜全分析。 原子發(fā)射光譜法的不足之處是：（1）應(yīng)用只限于多數(shù)金屬和少數(shù)非金屬元素，對大多數(shù)非金屬和少數(shù)金屬 不適用；（2）一般只能用于元素分析，而不能確定元素在樣品中存在的化合物狀 態(tài)；（3）基體效應(yīng)較大，必須采用組成與分析樣品相匹配的參比試樣；（4）儀器昂貴，難以普及。2原子發(fā)射光譜法介紹2.1原子發(fā)射光譜法的基本理論2.1.1原子發(fā)射光譜的產(chǎn)生物質(zhì)是由各種元素的原子組成的，原子有結(jié)構(gòu)緊密的原子核，核外圍繞 著不斷運(yùn)動的電子，電子處在一定的能級上，具有一定的能量。從整個原子來

6、看，在一定的運(yùn)動狀態(tài)下，它也是處在一定的能級上，具有一定的能量。在一 般情況下，大多數(shù)原子處在最低的能級狀態(tài)，即基態(tài)?；鶓B(tài)原子在激發(fā)光源（即外界能量）的作用下，獲得足夠的能量，外層電子躍遷到較高能級狀態(tài)的 激發(fā)態(tài)，這個過程叫激發(fā)。處在激發(fā)態(tài)的原子是很不穩(wěn)定的，在極短的時間內(nèi)（10一 8s）外層電子便躍遷回基態(tài)或其它較低的能態(tài)而釋放出多余的能量。釋放能量的方式可以是通過與其它粒子的碰撞，進(jìn)行能量的傳遞，這是無輻射躍 遷，也可以以一定波長的電磁波形式輻射出去，其釋放的能量及輻射線的波長（頻率）要符合波爾的能量定律：Aj? = E$ = hv = = hvc式中，E2及Ei分別是高能態(tài)與低能態(tài)的能量

7、，Ep為輻射光子的能量，、兒、分別為輔射的頻率、波長、波數(shù)，c為光速，h為普朗克常數(shù)。2.2原子發(fā)射光譜分析儀器在進(jìn)行發(fā)射光譜分析時，待測樣品要經(jīng)過蒸發(fā)、離解、激發(fā)等過程而發(fā)射 出特征光譜，再經(jīng)過分光、檢測而進(jìn)行定性、定量分析。發(fā)射光譜儀器主要由 激發(fā)光源、分光系統(tǒng)及檢測系統(tǒng)三部分組成。2.2.1激發(fā)光源光源的作用是提供足夠的能量，使試樣蒸發(fā)、解離并激發(fā)，產(chǎn)生光譜。光 源的特性在很大程度上影響分析方法的靈敏度、準(zhǔn)確度及精密度。理想的光源 應(yīng)滿足高靈敏度、高穩(wěn)定性、背景小、線性范圍寬、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、使 用安全等要求。目前可用的激發(fā)光源有火焰、電弧、火花、等離子體、輝光、 激光光源等。2.2

8、.1.1經(jīng)典光源1直流電弧直流電弧是光譜分析中常用的光源。直流電弧通常用石墨或金作為電極材 料。當(dāng)采用電弧或火花光源時，需要將試樣處理后裝在電極上進(jìn)行攝譜。當(dāng)試 樣為導(dǎo)電良好的固體金屬或合金時可將樣品表面進(jìn)行處理，出去表面的氧化物 或污物，加工成電極，與輔助電極配合，進(jìn)行攝譜。這種用分析樣品自身做成 的電極稱為自電極，而輔助電極則是配合自電極或支持電極產(chǎn)生放電效果的電 極，通常用石墨作為電極材料，制成外徑為 6mm的柱體。如果固體試樣少或不 導(dǎo)電時，可將其粉碎后裝在支持電極上，與輔助電極配合攝譜。支持電極的材 料為石墨，在電極頭上鉆有小孔，以盛放試樣。對于液體試樣，可將其滴于平頭電極上蒸干后攝

9、譜；當(dāng)試樣為有機(jī)物時， 先將其炭化、灰化，然后將灰化產(chǎn)物置于支持電極中進(jìn)行攝譜。這些電極也可 用于交流電弧和火花光源。直流電弧的點(diǎn)燃可用帶有絕緣把的石墨棒等把上下電極短路再拉開而引燃，稱為點(diǎn)弧和拉弧，也可以用高頻引燃裝置來引燃。直流電弧工作時，陰極釋放的電子不斷轟擊陽極，使陽極表面出現(xiàn)陽極 斑，陽極斑溫度可達(dá) 3800K,而陰極溫度一般在 3000K，因此通常將樣品放在 陽極，以利于試樣蒸發(fā)。在電弧燃燒過程中，電弧溫度可達(dá)40007000K, 般產(chǎn)生原子線。直流電弧設(shè)備簡單，電極溫度較高，蒸發(fā)能力強(qiáng)，靈敏度高，檢出限低， 但電弧溫度較低，激發(fā)能力差，因此適用于易激發(fā)、熔點(diǎn)較高的元素的定性分 析

10、。由于其產(chǎn)生的譜線容易發(fā)生自吸和自蝕，故不適于高含量元素的分析。而 且直流電弧的穩(wěn)定性較差，不適于定量分析。2.交流電弧在光譜分析中，常使用低壓交流電弧。低壓交流電弧由于交流電壓和極性隨時間而發(fā)生周期性變化，不能像直流電 弧那樣點(diǎn)燃后可持續(xù)放電，需要利用高頻引燃裝置，借助高頻高壓電流，不斷 擊穿電極間的氣體，造成電離，引燃電弧，低壓電路便產(chǎn)生電弧放電，當(dāng)電壓 降至不能維持放電時，下半周高頻引燃又起作用，使電弧重新被點(diǎn)燃，如此反 復(fù)，維持放電。交流電弧電流具有脈沖性，其電流密度比直流電弧大，弧溫較高，激發(fā)能 力較強(qiáng)，甚至可產(chǎn)生一些離子線。但交流電弧放電的間歇性使電極溫度比直流 電弧略低，因而蒸發(fā)

11、能力較差，適用于金屬和合金中低含量元素的分析。由于 交流電弧的電極上無高溫斑點(diǎn)，溫度分布較均勻，蒸發(fā)和激發(fā)的穩(wěn)定性比直流 電弧好，分析的精密度較高，有利于定量分析。3.火花當(dāng)施加于兩個電極間的電壓達(dá)到擊穿電壓時，在兩級間斷迅速放電產(chǎn)生電 火花，電火花可分為高壓火花和低壓火花。高壓火花電路與低壓交流電弧的引 燃電路相似，但高壓火花電路放電功率較大。由于瞬間通過分析間隙的電流密度很大，因此火花瞬間穩(wěn)定很高，可達(dá) 10000K以上，激發(fā)能力很強(qiáng)，可產(chǎn)生離子線。但由于放電時間短，停熄時間 長，所以電極溫度低，蒸發(fā)能力差，因此火花適于測定激發(fā)電位較高、熔點(diǎn) 低、易揮發(fā)的高含量樣品?；鸹ü庠吹姆€(wěn)定性要比電

12、弧好得多，故分析結(jié)果的 再現(xiàn)性較好，可用于定量分析。221.2等離子體光源1電感耦合等離子體電感耦合高頻等離子體（ICP）是二十世紀(jì)60年代提出，70年代獲得迅速 發(fā)展的一種新型的激發(fā)光源。等離子體在總體上是一種呈中性的氣體，由離 子、電子、中性原子和分子所組成，其正負(fù)電荷密度幾乎相等。通常，它是由 高頻發(fā)生器、等離子炬管和霧化器等三部分組成。高頻發(fā)生器的作用是產(chǎn)生高頻磁場，供給等離子體能量。它的頻率一般為 30-40MHz最大輸出功率2- 4kW。等離子矩管由三層同心石英玻璃管組成， 三層石英管均通以氬氣，外層以切線方向通入冷卻用氬氣，用于穩(wěn)定等離子體 矩且冷卻管壁以防燒毀，第二層矩管內(nèi)通入

13、工作氬氣，用以點(diǎn)燃等離子體，內(nèi) 層以氬氣作為載氣，將試樣氣溶膠引入等離子體中。將高頻發(fā)生器與石英管外層的高頻線圈接通后，在石英管內(nèi)產(chǎn)生一個軸向 高頻磁場。如果利用電火花引燃第二層矩管中的氣體，則會產(chǎn)生氣體電離，當(dāng) 電離產(chǎn)生的電子和離子足夠多時，會產(chǎn)生一股垂直于管軸方向的環(huán)形渦電流， 使氣體溫度高達(dá)iooook在管口形成火炬狀的等離子矩焰，試樣氣溶膠在此獲 得足夠能量，產(chǎn)生特征光譜。使用ICP光源時，通常需要制成溶液后進(jìn)樣?？梢酝ㄟ^氣動霧化、超聲霧 化和電熱蒸發(fā)的方式將試樣引入ICP光源。ICP 光源具有很高的溫度，因而激發(fā)和電離能力強(qiáng)，能激發(fā)很難激發(fā) 的元素，可產(chǎn)生離子線，靈敏度高、檢出限低，

14、適于微量及痕量分析。由于高 頻電流的趨膚效應(yīng)（指高頻電流在導(dǎo)體表面的集聚現(xiàn)象），使等離子體矩形成 一個環(huán)狀的中心通道，因而氣溶膠能順利地進(jìn)入到等離子體內(nèi)，保證等離子體 具有較高的穩(wěn)定性，使分析的精密度和準(zhǔn)確度都很高。ICP光源的背景發(fā)射和自吸效應(yīng)小，可用于高含量元素的分析，定量分析的線性范圍在46個數(shù)量級。此外，ICP光源不用電極，避免了由電極污染帶來的干擾；但設(shè)備較復(fù)雜，氬氣消耗量大，維持費(fèi)用較高。2.直流等離子體噴焰直流等離子體噴焰（direct current plasma jet DCP）實(shí)際上是一種被氣體壓縮了的大電流直流電弧，其形狀類似火焰。早期的直流等離子體噴焰由一個環(huán)形碳電極邙

15、陽極）和上電極（陰極）構(gòu)成。電弧由上電極中間的噴口噴出來，得到等離子體噴焰，從切線方向通入氬氣或氦氣，將電弧壓縮，以獲得高電流密度。試樣溶液經(jīng)霧化器后由環(huán)形碳電極進(jìn)入等離子體。這種光源的激發(fā)溫度可達(dá)6000K基體效應(yīng)和共存元素影響較小，穩(wěn)定性 較高，有適當(dāng)?shù)撵`敏度，但背景較大。20世紀(jì)70年代以后推出三電極系統(tǒng)。 三電極DCP的主要優(yōu)點(diǎn)是具有良好的穩(wěn)定性以及承受有機(jī)物和水溶液的能力； 設(shè)備費(fèi)用和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用比ICP低，氬氣消耗量約為ICP的三分之一。現(xiàn)在可用 DCP測定的元素已超過54種，是難熔難揮發(fā)元素、特別是鉑族和稀土元素等最 有效的分析方法之一。但從測定元素的數(shù)目及應(yīng)用范圍來看，目前DCP仍

16、不如ICP廣泛。2.2.2分光系統(tǒng)分光系統(tǒng)的作用是將由激發(fā)光源發(fā)出的含有不同波長的復(fù)合光分解成按波 序排列的單色光。222.1光路系統(tǒng)光路系統(tǒng)由照明、準(zhǔn)光、色散及投影四部分組成。（1）照明系統(tǒng)：其作用是使入射狹縫獲均勻、明亮的照射，以獲得清晰、 均勻、強(qiáng)度足夠及背景低的譜線。通常采用三透鏡照明系統(tǒng)。（2）準(zhǔn)光系統(tǒng)：把進(jìn)入狹縫的入射光轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫泄?。由進(jìn)光狹縫、反射鏡 及透鏡（或凹面鏡）組成。要求色差小，光能損失少。(3) 色散系統(tǒng)：把不同波長的光分解，即分光、色散。色散系統(tǒng)的主要元 件是棱鏡或光柵，按其不同把光譜儀分為棱鏡光譜儀和光柵光譜儀兩種。要求 色散系統(tǒng)的色散率高、分辨率好及光能損失少。(

17、4) 投影系統(tǒng)：把色散元件分解的各種不同波長的平行光進(jìn)行聚焦，形成 按波長順序排列的光譜，聚焦在焦面上。要求色差小、能量損失少、分辨 率好。222.2色散元件1. 棱鏡棱鏡對光的色散基于光的折射現(xiàn)象，構(gòu)成棱鏡的光學(xué)材料對不同波長的光 具有不同的折射率，波長短的光折射率大，波長長的光折射率小。因此平行光 經(jīng)過棱鏡色散后，按波長順序被分解成不同波長的光。棱鏡的性能指標(biāo)可用色散率和分辨率來表征。色散率是指將不同波長的光分開的能力，可用角色散率、線色散率及倒線 色散率表示。要增大色散能力，可通過增加棱鏡數(shù)目、增大棱鏡的頂角、改變 棱鏡材料及投影物鏡焦距等手段來實(shí)現(xiàn)，但同時要考慮成本增加以及光強(qiáng)度減 小

18、等因素，一般棱鏡數(shù)目不超過三個，棱鏡頂角采用 60°分辨率是指能正確分辨出緊鄰兩條譜線的能力，可用能被正確分辨的兩條 譜線波長的平均值與其波長之差之比來表示。2. 光柵光柵分為透射光柵和反射光柵，用得較多的是反射光柵。反射光柵又可分 為平面反射光柵(或稱閃耀光柵)及凹面反射光柵。光柵是一種多狹縫元件， 光柵光譜的產(chǎn)生是單狹縫衍射和多狹縫干涉兩者聯(lián)合作用的結(jié)果。單狹縫衍射 決定譜線的強(qiáng)度分布，多狹縫干涉決定譜線出現(xiàn)的位置。光柵的光學(xué)指標(biāo)也可以用色散率和分辨率來表征。223光譜記錄及檢測系統(tǒng)光譜記錄及檢測系統(tǒng)的作用是接受、記錄并測定光譜。常用的記錄及檢測 方法有攝譜法和光電直讀法。2.2

19、.3.1攝譜法攝譜法用感光板記錄光譜。將感光板置于攝譜儀焦面上，再將從光學(xué)系統(tǒng) 輸出的不同波長的輻射能在感光板上轉(zhuǎn)化為黑的影像，然后通過映譜儀和測微 光度計來進(jìn)行定性、定量分析，是早期常用的記錄和顯示光譜的方法。用于記 錄并顯示光譜的感光板主要由片基和感光層組成。感光物質(zhì)鹵化銀、支持劑明 膠和增感劑構(gòu)成了感光層，均勻涂布在片基上，片基的材料通常為玻璃或醋酸 纖維。改變增感劑，則可制得不同感色范圍及靈敏度的各種型號的感光板。攝譜時，鹵化銀在不同波長光的作用下形成潛影中心。在顯影劑的作用 下，包含有潛影中心的鹵化銀晶體迅速還原成金屬銀，形成明晰的影，再利用 定影劑除去未還原的鹵化銀，即可得到具有一

20、定波長和黑度的光譜儀。利用映 譜儀將底片放大20倍，可進(jìn)行定性分析，用測微光度計測定譜線黑度，可進(jìn)行 定量分析。攝譜儀就是利用攝譜法來進(jìn)行分析的光譜儀。223.2光電直讀法光電直讀法是利用光電測量的方法測定譜線波長和強(qiáng)度。目前常用的光電轉(zhuǎn)換元件包括光電倍增管和固體成像器件。光電倍增管是利用次級電子發(fā)射原理放大光電流的光電管，由光電陰極、 陽極及若干個打拿極組成。使用光電倍增管的光電直讀攝譜儀具有分析速度快、準(zhǔn)確度高、適用于較 寬的波長范圍、可用同一分析條件對樣品中多種含量范圍差別很大的元素同時 進(jìn)行測定、線性范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，但靈活性較差，而且實(shí)驗條件要求嚴(yán)格、儀器 昂貴，限制了其普及使用。2.3

21、原子發(fā)射光譜的定性、半定量及定量分析2.3.1光譜定性分析對于不同元素的原子，由于它們的結(jié)構(gòu)不同，其能級的能量也不同，因此 發(fā)射譜線的波長也不同，可根據(jù)元素原子所發(fā)出的特征譜線的波長來確認(rèn)某一 元素的存在，這就是光譜定性分析。2.3.1.1元素的靈敏線、共振線、分析線、最后線（1）靈敏線。元素的一條或幾條信號很強(qiáng)的譜線。（2）共振線。電子由激發(fā)態(tài)躍遷至基態(tài)所發(fā)射的譜線。（3）第一共振線。電子從第一激發(fā)態(tài)躍遷至基態(tài)發(fā)出的譜線。通常也是最 靈敏線、最后線。（4）分析線。用來判斷某種元素是否存在及其含量的譜線。常采用靈敏線 作為分析線。（5）最后線。當(dāng)被測元素濃度逐漸降低時，其譜線強(qiáng)度逐漸減小，最后

22、仍 然存在譜線稱為最后線。最后線一般也是靈敏線。2.3.1.2定性分析方法定性分析的方法主要有標(biāo)準(zhǔn)試樣比較法和鐵光譜比較法。標(biāo)準(zhǔn)試樣比較法將欲檢出元素的物質(zhì)或純化合物與未知試樣在相同條件下并列攝譜于同一塊感光板上。顯影、定影后在映譜儀上對照檢查兩列光譜，以確定未知樣中某元素是否存在。此法多應(yīng)用于不經(jīng)常遇到的元素分析。鐵光譜比較法此法是以鐵的光譜為參比，通過比較光譜的方法檢測試樣的譜線。由于鐵元素的光譜非常豐富，在 210 nm-660nm范圍內(nèi)有幾千條譜線，譜線間相距 都很近，分布均勻，并且鐵元素的譜線波長均已準(zhǔn)確測定，在各個波段都有一 些易于記憶的特征譜線，所以是很好的標(biāo)準(zhǔn)波長標(biāo)尺。在一張張

23、比實(shí)際攝得的光譜圖放大20倍以后的不同波段的鐵光譜圖上方，準(zhǔn)確標(biāo)繪上68種元素的主要光譜線，構(gòu)成了 "標(biāo)準(zhǔn)光譜圖"。在實(shí)際分析時，將試樣與純鐵在完全相同條 件下并列緊挨著攝譜。攝得的譜片置于映譜儀上，譜片也放大了20倍，再與標(biāo)準(zhǔn)光譜圖比較。當(dāng)兩個譜圖上的鐵光譜完全對準(zhǔn)重疊后，檢查元素譜線，如果 試樣中的某譜線也與標(biāo)準(zhǔn)譜圖中標(biāo)繪的某元素譜線對準(zhǔn)重疊，即為該元素的譜 線。鐵光譜比較法可同時進(jìn)行多元素定性鑒定。2.3.2半定量分析方法光譜半定量分析方法可用于初略估計試樣中元素大概含量，其誤差范圍可 允許在30%200%之間。常用的半定量方法有譜線強(qiáng)度比較法，譜線呈現(xiàn)法和 均稱線對

24、法等。（1）譜線強(qiáng)度比較法待測元素的含量很高，則譜線的黑度越強(qiáng)。采用譜線強(qiáng)度比較法進(jìn)行半定 量分析時，將待測試樣與被測元素的標(biāo)準(zhǔn)系列在相同條件下并列攝譜，在映譜 儀上用目視法比較待測試樣與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的分析線的黑度，黑度相同時含量也相 等，據(jù)此可估測待測物質(zhì)的含量。該方法只有在標(biāo)準(zhǔn)樣品與試樣組成相似時， 才能獲得較準(zhǔn)確的結(jié)果。（2）譜線呈現(xiàn)法當(dāng)試樣中某種元素的含量逐漸增加時，譜線強(qiáng)度也隨之增加，當(dāng)含量增加 到一定程度時，一些弱線也相繼出現(xiàn)。因此，可以將一系列已知含量的標(biāo)準(zhǔn)樣 品攝譜，確定某些譜線剛出現(xiàn)時對應(yīng)的濃度，制成譜線呈現(xiàn)表，據(jù)此來測定待 測試樣中元素的含量。該方法不需要采用標(biāo)準(zhǔn)樣品，測定速度

25、快，但方法受試 樣組成變化影響較大。233定量分析方法光譜定量分析就是根據(jù)樣品中被測元素的譜線強(qiáng)度來確定該元素的準(zhǔn)確 含量。元素的譜線強(qiáng)度與元素含量的關(guān)系是光譜定量分析的依據(jù)。各種元素的特 征譜線與其濃度之間，在一定條件下都存在確定關(guān)系，這種關(guān)系可用賽伯-羅馬金公式來表示。"紂 或g/=lg +blgC式中，I為譜線強(qiáng)度；c為被測元素濃度。a和b為常數(shù)。常用的光譜定量分析方法有標(biāo)準(zhǔn)曲線法和標(biāo)準(zhǔn)加入法。1.標(biāo)準(zhǔn)曲線法又稱三標(biāo)準(zhǔn)試樣法。是指在分析時，配制一系列被測元素的標(biāo)準(zhǔn)樣品（不 少于三個），將標(biāo)準(zhǔn)樣品和試樣在相同的實(shí)驗條件下，在同一感光板上攝譜，感光板經(jīng)處理后，測量標(biāo)準(zhǔn)樣品的分析線對

26、的黑度值差 5,將 S與其含量的對數(shù)值lg C繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。再由試樣的分析線對的黑度值差，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上 查出試樣中被測元素的含量。2.標(biāo)準(zhǔn)加入法又稱增量法。在測定微量元素時，若不易找到不含被分析元素的物質(zhì) 作為配制標(biāo)準(zhǔn)樣品的基體時，可以在試樣中加入不同已知量的被分析元素來測 定試樣中的未知元素的含量，這種方法稱為標(biāo)準(zhǔn)加入法。3原子發(fā)射光譜法的應(yīng)用原子發(fā)射光譜法具有不經(jīng)分離即可同時進(jìn)行多種元素快速定性定量分析的 特點(diǎn)，是分析化學(xué)中重要的元素成分分析手段之一，在環(huán)境、鋼鐵冶金、礦產(chǎn) 開發(fā)，材料分析等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。3.1原子發(fā)射光譜法在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-AES在

27、水環(huán)境分析中主要用于天然水 體、飲用水、工業(yè)廢水和城市廢水中金屬及非金屬元素的測定。陳金忠等人采 用ICP-AES法測定自來水中痕量銅、汞和鉛。通過加入調(diào)節(jié)液，加入有機(jī)添加 劑等措施提高被測元素的譜線強(qiáng)度及增大光譜的信背比。優(yōu)化試驗條件下， 銅、汞和鉛的方法檢出限（3s）依次為2.32,8.34,5.16卩g L-1。為研究自來 水中重金屬污染提供了一定的理論及實(shí)驗依據(jù)。【11徐紅波等人應(yīng)用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）同時測定廢水中的Zn,Cr,Pb,Cd,Cu和As 6種元素。對波長、入射功率、霧化壓力、提升量 等分析條件進(jìn)行優(yōu)化。樣品中的干擾因子通過譜線的背景校正方法予

28、以消除。 測定各元素的線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)均在 0.9994以上，各元素的檢出限在0.000 7-0.008 5卩g/mL之間，樣品分析結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于 5.46%,加標(biāo) 回收率在94.0%-105.0%?！?13.2原子發(fā)射光譜法在冶煉過程的應(yīng)用在鋼鐵冶煉，特別是特種鋼的冶煉過程中，控制鋼材中添加元素的含量, 是控制鋼材質(zhì)量的一個重要方法，用火花原子發(fā)射光譜法可以很好地完成任 務(wù)。曹吉祥等人用火花源原子發(fā)射光譜法測定鐵素體不銹鋼中低含量碳。采用 試驗優(yōu)化的方法，并且為適應(yīng)低含量碳的測定，制備了一套專用的光譜標(biāo)樣, 汞制作工作曲線用。所得碳的測定值與用高頻燃燒紅外吸收法的測定結(jié)果相符

29、，測定值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（n=11）均小于8%?！?】陸軍等人采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定鑄鐵中鑭和鈰。樣品 用硝酸和高氯酸溶解,蒸發(fā)冒煙至近干,鹽酸溶解后,在379.478 nm或408.672 nm波長下,用ICP-AES測定鑭,檢出限為0.022卩g/mL或0.012卩g/mL,測定下限 為0.22 gg/mL或0.12卩g/mL;在413.380 nm波長下測定鈰,檢出限和測定下限 分別為0.010卩g/mL和0.10卩g/mL。測定中的基體效應(yīng)用基體匹配方法消除， 共存元素的干擾應(yīng)用儀器軟件中譜線干擾校正程序克服。方法已成功地應(yīng)用于 球墨鑄鐵標(biāo)準(zhǔn)樣品中鑭和鈰的測定，結(jié)果與認(rèn)定

30、值相吻合。3.3原子發(fā)射光譜法在礦產(chǎn)開發(fā)中的應(yīng)用礦物中各種元素的分析是原子發(fā)射光譜法應(yīng)用中的一個主要領(lǐng)域，全世界每年分析的地球化學(xué)樣品超過一千萬件。靳芳等人采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定光鹵石礦中鉀、鈉、鈣、鎂和硫酸根。選擇波長為766.5,330.2,317.9,279.8,181.9nm 5條譜線依次作為測定鉀、鈉、鈣、鎂和硫的分析線。鉀、鈉、鈣、鎂和硫的方法檢出限（3s）依次為0.8,1.6,0.8,0.8,2.4mg L-1。應(yīng)用此法測定了光鹵石樣品中5種元素 的含量，回收率在97.2%102.1%之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（n=10）小于3.5%馬生鳳等人采用四酸溶樣-電感耦合等離子

31、體原子發(fā)射光譜法測定鐵、銅、 鋅、鉛等硫化物礦石中22個元素，應(yīng)用四酸（硝酸,鹽酸,氫氟酸,高氯酸）混合 溶礦，電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）同時測定了鐵礦石、銅礦石、鉛礦石、鋅礦石及多金屬礦石樣品中Al、Fe、Cu、Pb Zn、Ca、Mg K、Na Sb Mn Ti、Li、Be、Cd Ag Co Ni、Sr、V、Mo和 S 22 個元素量。實(shí) 驗確定了方法的分解條件以及測定元素的檢出限及干擾條件。用國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07162多金屬貧礦石)和GBW07163多金屬礦石)進(jìn)行精密度實(shí)驗,統(tǒng)計 數(shù)據(jù)顯示,結(jié)果精密度(RSD)和準(zhǔn)確度(RE)都小于10%而且大多數(shù)元素的精密度

32、 和準(zhǔn)確度在5%范圍內(nèi)。通過標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行方法驗證，非單礦物或精礦的一般硫 化物礦石的檢測結(jié)果基本都在標(biāo)準(zhǔn)值的范圍內(nèi)，符合地質(zhì)礦產(chǎn)開發(fā)的要求。本方 法具有同時測定元素多、線性范圍寬、檢出限低等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)際使用性強(qiáng)，結(jié)果滿【6】意、。3.4原子發(fā)射光譜法在材料分析中的應(yīng)用隨著經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展，對材料分析的要求亦提出了越來越高的要求，由于 原子發(fā)射光譜能夠進(jìn)行多元素同時測定，而且靈敏度也比較高，因此被廣泛地 應(yīng)用于各種材料中多種雜質(zhì)成分的測定。余莉莉的ICP-AES測定金屬材料中元素的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展 的論文根據(jù)ICP- AES 分析金屬材料的不同,分別綜述了 ICP-AES在新型金屬材料釹鐵合金、鋁合 金、鋯合金、鋼鐵、高溫合金等材料中的元素分析應(yīng)用。此外，對ICP-AES技術(shù)在金屬元素測定中的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)和展望?！?】何志明采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定鋁質(zhì)耐火材料中鈣、鎂、鐵、鈦及鉀的含量。樣品用碳酸鋰-硼酸(2+1)混合熔劑熔融,鹽酸(1+1)溶液浸取，電感耦合等離子體原子發(fā)射