金属材料直读光谱成分检测

实验与分析 0 2021-04-22

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使用原子发射光谱法(Atomic Emission Spectrometry，AES)进行分析的设备，又叫直读光谱仪，英文名为OES(Optical Emission Spectrometer, OES)，是利用物质在热激发或电激发下，每种元素的原子或离子发射特征光谱来判断物质的组成，而进行元素的定性与定量分析的。

原子发射光谱法可对约70种元素(金属元素及磷、硅、砷、碳、硼等非金属元素)进行分析。在一般情况下，用于1%以下含量的组份测定，检出限可达ppm，精密度为±10%左右，线性范围约2个数量级。这种方法可有效地用于测量高、中、低含量的元素。

原子发射光谱法，是指利用被激发原子发出的辐射线形成的光谱与标准光谱比较，识别物质中含有何种物质的分析方法。

用电弧、火花等为激发源，使气态原子或离子受激发后发射出紫外和可见区域的辐射。某种元素原子只能产生某些波长的谱线，根据光谱图中是否出现某些特征谱线，可判断是否存在某种元素。根据特征谱线的强度，可测定某种元素的含量。

一次检验可把被检物质中的元素全部在图谱上显现出来，再与标准图谱比较。可测量元素种类有七十多种。灵敏度髙，选择性好，分析速度快。在司法鉴定中，主要用于泥土、油漆、粉尘类物质及其他物质中微量金属元素成份的定性分析。

原子发射光谱法，是根据处于激发态的待测元素原子回到基态时发射的特征谱线对待测元素进行分析的方法。在正常状态下，原子处于基态，原子在受到热(火焰)或电(电火花)激发时，由基态跃迁到激发态，返回到基态时，发射出特征光谱(线状光谱)。原子发射光谱法包括了三个主要的过程，即：

1、由光源提供能量使样品蒸发、形成气态原子、并进一步使气态原子激发而产生光辐射;

2、将光源发出的复合光经单色器分解成按波长顺序排列的谱线，形成光谱;

3、用检测器检测光谱中谱线的波长和强度。

由于待测元素原子的能级结构不同，因此发射谱线的特征不同，据此可对样品进行定性分析;而根据待测元素原子的浓度不同，因此发射强度不同，可实现元素的定量测定。

原子发射光谱是指由于物质内部运动的原子和分子受到外界能量后发生变化而得到的。

工作原理:

原子发射光谱法(AES)，是利用原子或离子在一定条件下受激而发射的特征光谱来研究物质化学组成的分析方法。根据激发机理不同，原子发射光谱有3种类型：

①原子的核外光学电子在受热能和电能激发而发射的光谱，通常所称的原子发射光谱法是指以电弧、电火花和电火焰(如ICP等)为激发光源来得到原子光谱的分析方法。以化学火焰为激发光源来得到原子发射光谱的，专称为火焰光度法。

②原子核外光学电子受到光能激发而发射的光谱，称为原子荧光。

③原子受到X射线光子或其他微观粒子激发使内层电子电离而出现空穴，较外层的电子跃迁到空穴，同时产生次级X射线即X射线荧光。

在通常的情况下，原子处于基态。基态原子受到激发跃迁到能量较高的激发态。激发态原子是不稳定的，平均寿命为10-10～10-8秒。随后激发原子就要跃迁回到低能态或基态，同时释放出多余的能量，如果以辐射的形式释放能量，该能量就是释放光子的能量。因为原子核外电子能量是量子化的，因此伴随电子跃迁而释放的光子能量就等于电子发生跃迁的两能级的能量差。