2.2　原子發(fā)射光譜法概述

2.2.1　原子發(fā)射光譜法的發(fā)展

原子發(fā)射光譜分析（atomic emission spectrometry，AES）是根據(jù)處于激發(fā)態(tài)的待測元素原子回到基態(tài)時發(fā)射的特征譜線對待測元素進行分析的方法。

原子發(fā)射光譜法是光學(xué)分析法中產(chǎn)生與發(fā)展最早的一種方法。早在19世紀初，Brewster等就從酒精燈的火焰中觀察到了原子發(fā)射光譜現(xiàn)象，并認識到原子發(fā)射光譜可以替代“煩瑣的化學(xué)分析方法”。1859年，德國學(xué)者G.R.Kirchhoff（基爾霍夫）和R.W.Bunsen（本生）合作，制造了第一臺用于光譜分析的分光鏡，從而使光譜檢測法得以實現(xiàn)。1877年，Gouy證實了原子發(fā)射強度正比于樣品量。1928年，Lundegardh應(yīng)用氣動噴霧器和空氣-乙炔火焰建立了定量分析的線性關(guān)系，出現(xiàn)了火焰光度分析法。20世紀40年代以電火花和電弧為光源的光電直讀發(fā)射光譜儀的出現(xiàn)，克服了火焰發(fā)射光譜法只能用于少數(shù)幾種元素溶液分析的局限性，使發(fā)射光譜法可用于周期表中大多數(shù)元素的固體樣品分析。隨著20世紀60年代原子吸收光譜法的建立，發(fā)射光譜法在分析化學(xué)中的作用下降。20世紀70年代采用等離子體光源的發(fā)射光譜儀的出現(xiàn)使原子發(fā)射光譜法不但具有多元素同時分析的能力，也適用于液體樣品分析，性能也大大提高，使其應(yīng)用范圍迅速擴大。

原子發(fā)射光譜法對科學(xué)的發(fā)展起過重要的作用。在建立原子結(jié)構(gòu)理論的過程中，提供了大量最直接的實驗數(shù)據(jù)。科學(xué)家們通過觀察和分析物質(zhì)的發(fā)射光譜，逐漸認識了組成物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)。在元素周期表中，有不少元素是利用發(fā)射光譜發(fā)現(xiàn)或通過光譜法鑒定而被確認的。例如，堿金屬中的銣、銫，稀散元素中的鎵、銦、鉈，惰性氣體中的氦、氖、氬、氪、氙，以及一部分稀土元素等。

在近代各種材料的定性、定量分析中，原子發(fā)射光譜法發(fā)揮了重要作用，成為儀器分析中重要的方法之一。

2.2.2　原子發(fā)射光譜法的特點

原子發(fā)射光譜分析的優(yōu)點如下。

①多元素同時檢測能力。可同時測定一個樣品中多種元素的特征光譜，這樣就可同時測定多種元素。

②分析速度快。若利用光電直讀光譜儀，可在幾分鐘內(nèi)同時對幾十種元素進行定量分析。分析試樣不經(jīng)化學(xué)處理，固體、液體樣品都可直接測定。

③選擇性好。每種元素因原子結(jié)構(gòu)不同，發(fā)射各自不同的特征光譜，對于一些化學(xué)性質(zhì)極相似的元素具有特別重要的意義。例如，鈮和鉭、鋯和鉿、十幾種稀土元素用其他方法分析都很困難，而發(fā)射光譜分析可以毫無困難地將它們區(qū)分開來，并分別加以測定。

④檢出限低。一般光源可達0.1～10μg·g^-1（或μg·mL^-1），電感耦合等離子體（ICP）光源可達ng·mL^-1級。

⑤準確度較高。一般光源相對誤差為5%～10%，ICP光源相對誤差可達1%以下。

⑥試樣消耗少。

⑦經(jīng)典光源的校準曲線線性范圍只有1～2個數(shù)量級，而ICP光源可達4～6個數(shù)量級，可測定元素各種不同含量（高含量、中含量、微含量）。一個試樣同時進行多元素分析，又可測定各種不同含量。目前ICP-AES已廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域之中。

原子發(fā)射光譜分析的缺點是：常見的非金屬元素（如氧、硫、氮、鹵素等）譜線在遠紫外區(qū)，目前一般的光譜儀尚不好檢測；還有一些非金屬元素，如磷、硒、碲等，由于其激發(fā)電位高，靈敏度較低。