2.2　原子发射光谱法概述

2.2.1　原子发射光谱法的发展

原子发射光谱分析（atomic emission spectrometry，AES）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。

原子发射光谱法是光学分析法中产生与发展最早的一种方法。早在19世纪初，Brewster等就从酒精灯的火焰中观察到了原子发射光谱现象，并认识到原子发射光谱可以替代“烦琐的化学分析方法”。1859年，德国学者G.R.Kirchhoff（基尔霍夫）和R.W.Bunsen（本生）合作，制造了第一台用于光谱分析的分光镜，从而使光谱检测法得以实现。1877年，Gouy证实了原子发射强度正比于样品量。1928年，Lundegardh应用气动喷雾器和空气-乙炔火焰建立了定量分析的线性关系，出现了火焰光度分析法。20世纪40年代以电火花和电弧为光源的光电直读发射光谱仪的出现，克服了火焰发射光谱法只能用于少数几种元素溶液分析的局限性，使发射光谱法可用于周期表中大多数元素的固体样品分析。随着20世纪60年代原子吸收光谱法的建立，发射光谱法在分析化学中的作用下降。20世纪70年代采用等离子体光源的发射光谱仪的出现使原子发射光谱法不但具有多元素同时分析的能力，也适用于液体样品分析，性能也大大提高，使其应用范围迅速扩大。

原子发射光谱法对科学的发展起过重要的作用。在建立原子结构理论的过程中，提供了大量最直接的实验数据。科学家们通过观察和分析物质的发射光谱，逐渐认识了组成物质的原子结构。在元素周期表中，有不少元素是利用发射光谱发现或通过光谱法鉴定而被确认的。例如，碱金属中的铷、铯，稀散元素中的镓、铟、铊，惰性气体中的氦、氖、氩、氪、氙，以及一部分稀土元素等。

在近代各种材料的定性、定量分析中，原子发射光谱法发挥了重要作用，成为仪器分析中重要的方法之一。

2.2.2　原子发射光谱法的特点

原子发射光谱分析的优点如下。

①多元素同时检测能力。可同时测定一个样品中多种元素的特征光谱，这样就可同时测定多种元素。

②分析速度快。若利用光电直读光谱仪，可在几分钟内同时对几十种元素进行定量分析。分析试样不经化学处理，固体、液体样品都可直接测定。

③选择性好。每种元素因原子结构不同，发射各自不同的特征光谱，对于一些化学性质极相似的元素具有特别重要的意义。例如，铌和钽、锆和铪、十几种稀土元素用其他方法分析都很困难，而发射光谱分析可以毫无困难地将它们区分开来，并分别加以测定。

④检出限低。一般光源可达0.1～10μg·g^-1（或μg·mL^-1），电感耦合等离子体（ICP）光源可达ng·mL^-1级。

⑤准确度较高。一般光源相对误差为5%～10%，ICP光源相对误差可达1%以下。

⑥试样消耗少。

⑦经典光源的校准曲线线性范围只有1～2个数量级，而ICP光源可达4～6个数量级，可测定元素各种不同含量（高含量、中含量、微含量）。一个试样同时进行多元素分析，又可测定各种不同含量。目前ICP-AES已广泛地应用于各个领域之中。

原子发射光谱分析的缺点是：常见的非金属元素（如氧、硫、氮、卤素等）谱线在远紫外区，目前一般的光谱仪尚不好检测；还有一些非金属元素，如磷、硒、碲等，由于其激发电位高，灵敏度较低。