光譜分析儀

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。在正常的情況下，原子處於穩定狀態，它的能量是最低的，這種狀態稱為基態。但當原子受到能量(如熱能、電能等)的作用時，原子由於與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。電子從基態躍遷至激發態所需的能量稱為激發電位，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，使原子成為離子，這種過程稱為電離。原子失去一個電子成為離子時所需要的能量稱為一級電離電位。離子中的外層電子也能被激發，其所需的能量即為相應離子的激發電位。處於激發態的原子是十分不穩定的，在極短的時間內便躍遷至基態或其它較低的能級上。當原子從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，取決於躍遷前後兩個能級之差。由於原子的能級很多，原子在被激發后，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生一系列不同波長的特徵光譜線，這些譜線按一定的順序排列，並保持一定的強度比例。光譜分析就是從識別這些元素的特徵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試樣中該元素的含量有關，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)。

光學多道OMA(Optical Multi-channel Analyzer)是近十幾年出現的採用光子探測器(CCD)和計算機控制的新型光譜分析儀器，它集信息採集，處理，存儲諸功能於一體。由於OMA不再使用感光乳膠，避免和省去了暗室處理以及之後的一系列繁瑣處理，測量工作，使傳統的光譜技術發生了根本的改變，大大改善了工作條件，提高了工作效率：使用OMA分析光譜，測盆準確迅速，方便，且靈敏度高，響應時間快，光譜解析度高，測量結果可立即從顯示屏上讀出或由印表機，繪圖儀輸出。它己被廣泛使用於幾乎所有的光譜測量，分析及研究工作中，特別適應於對微弱信號，瞬變信號的檢測。

不同物質由不同元素的原子所組成，而原子都包含著一個結構緊密的原子核，核外圍繞著不斷運動的電子。每個電子處於一定的能級上，具有一定的能量。

其輻射的能量可用下式表示：(1)E2、E1分別為高能級、低能級的能量，h為普朗克(Planck)常數；v及λ分別為所發射電磁波的頻率及波長，c為光在真空中的速度。

光譜分析儀的分析原理是將光源輻射出的待測元素的特徵光譜通過樣品的蒸汽中待測元素的基態原子所吸收，由發射光譜被減弱的程度，進而求得樣品中待測元素的含量。它符合郎珀-比爾定律A=-lg I/I o= -LgT=KCL式中I為透射光強度，I0為發射光強度，T為透射比，L為光通過原子化器光程由於L是不變值所以A=KC。物理原理任何元素的原子都是由原子核和繞核運動的電子組成的，原子核外電子按其能量的高低分層分佈而形成不同的能級，因此，一個原子核可以具有多種能級狀態。能量最低的能級狀態稱為基態能級（E0=0），其餘能級稱為激發態能級，而能最低的激發態則稱為第一激發態。正常情況下，原子處於基態，核外電子在各自能量最低的軌道上運動。如果將一定外界能量如光能提供給該基態原子，當外界光能量E恰好等於該基態原子中基態和某一較高能級之間的能級差E時，該原子將吸收這一特徵波長的光，外層電子由基態躍遷到相應的激發態，而產生原子吸收光譜。電子躍遷到較高能級以後處於激發態，但激發態電子是不穩定的，大約經過10^-8秒以後，激發態電子將返回基態或其它較低能級，並將電子躍遷時所吸收的能量以光的形式釋放出去，這個過程稱原子發射光譜。可見原子吸收光譜過程吸收輻射能量，而原子發射光譜過程則釋放輻射能量。

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。當從較高的能級躍遷到較低的能級時，原子將釋放出多餘的能量而發射出特徵譜線。這一過程稱為蒸發、原子化和激發，需藉助於激發光源來實現。

2．把原子所產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。系藉助於攝譜儀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。由於不同元素的原子結構不同，當被激發后發射光譜線的波長不盡相同，即每種元素都有其特徵的波長，故根據這些元素的特徵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與試樣中該元素的含量有關，因此還可利用這些譜線的強度來測定元素的含量(定量分析)。