光譜分析儀的基本原理

一、原子光譜的產(chan) 生

原子發射光譜分析是根據原子所發射的光譜來測定物質的化學組分的。不同物質由不同元素的原子所組成，而原子都包含著一個(ge) 結構緊密的原子核，核外圍繞著不斷運動的電子 。每個(ge) 電子處於(yu) 一定的能級上，具有一定的能量。在正常的情況下，原子處於(yu) 穩定狀態，它的能量是*低的，這種狀態稱為(wei) 基態。但當原子受到能量（如熱能、電能等）的作用時，原子由於(yu) 與(yu) 高速運動的氣態粒子和電子相互碰撞而獲得了能量，使原子中外層的電子從(cong) 基態躍遷到更高的能級上，處在這種狀態的原子稱激發態。電子從(cong) 基態躍遷至激發態所需的能量稱為(wei) 激發電位，當外加的能量足夠大時，原子中的電子脫離原子核的束縛力，使原子成為(wei) 離子，這種過程稱為(wei) 電離。原子失去一個(ge) 電子成為(wei) 離子時所需要的能量稱為(wei) 一級電離電位。離子中的外層電子也能被激發，其所需的能量即為(wei) 相應離子的激發電位 。處於(yu) 激發態的原子是十分不穩定的，在極短的時間內(nei) 便躍遷至基態或其它較低的能級上。

當原子從(cong) 較高能級躍遷到基態或其它較低的能級的過程中，將釋放出多餘(yu) 的能量，這種能量是以一定波長的電磁波的形式輻射出去的，每一條所發射的譜線的波長，取決(jue) 於(yu) 躍遷前後兩(liang) 個(ge) 能級之差。由於(yu) 原子的能級很多，原子在被激發後，其外層電子可有不同的躍遷，但這些躍遷應遵循一定的規則（即“光譜選律"），因此對特定元素的原子可產(chan) 生一係列不同波長的特征光譜線，這些譜線按一定的順序排列，並保持一定的強度比例。光譜分析就是從(cong) 識別這些元素的特征光譜來鑒別元素的存在（定性分析），而這些光譜線的強度又與(yu) 試樣中該元素的含量有關(guan) ，因此又可利用這些譜線的強度來測定元素的含量（定量分析）。這就是發射光譜分析的基本依據。

二、發射光譜分析的過程

1．把試樣在能量的作用下蒸發、原子化（轉變成氣態原子），並使氣態原子的外層電子激發至高能態。當從(cong) 較高的能級躍遷到較低的能級時，原子將釋放出多餘(yu) 的能量而發射出特征譜線。這一過程稱為(wei) 蒸發、原子化和激發，需借助於(yu) 激發光源來實現。

2．把原子所產(chan) 生的輻射進行色散分光，按波長順序記錄在感光板上，就可呈現出有規則的光譜線條，即光譜圖。係借助於(yu) 攝譜儀(yi) 器的分光和檢測裝置來實現。

3．根據所得光譜圖進行定性鑒定或定量分析。由於(yu) 不同元素的原子結構不同，當被激發後發射光譜線的波長不盡相同，即每種元素都有其特征的波長，故根據這些元素的特征光譜就可以準確無誤的鑒別元素的存在（定性分析），而這些光譜線的強度又與(yu) 試樣中該元素的含量有關(guan) ，因此又可利用這些譜線的強度來測定元素的含量（定量分析）。