直讀光譜儀的原理

1、光譜分類(lèi)及原子光譜分析方法有哪些？

  光譜按強度隨波長(cháng)或頻率的分布輪廓，可分為線(xiàn)狀光譜、帶狀光譜和連續光譜；按能量傳遞方式可分為吸收光譜、發(fā)射光譜、熒光光譜和拉曼光譜；按電磁輻射的本質(zhì)，光譜可分為：原子光譜、分子光譜、X射線(xiàn)能譜、γ射線(xiàn)能譜等。電磁波譜根據能量的高低排列由短波段的γ射線(xiàn)、X射線(xiàn)到紫外光、可見(jiàn)光、紅外光再到長(cháng)波段的微波和射頻波，如表1所示的光譜類(lèi)型。

電磁波譜與相關(guān)的光譜類(lèi)型

波長(cháng)范圍電磁波區域光譜分析類(lèi)型

＜0.005nmγ射線(xiàn)區（穆斯堡爾譜）

0.005~10nmX射線(xiàn)區（X射線(xiàn)熒光光譜）

10~200nm真空紫外區原子光譜

200~400nm近紫外區

400~800nm可見(jiàn)光區

0.8~2.5μm近紅外光區分子光譜

2.5~50μm中紅外光區

50~1000μm遠紅外光區

1~300mm微波區

＞300mm射頻區（核磁共振波譜）

　　原子是由原子核和核外電子組成的，核外電子處在不同的軌道上即不同的能級上，能量變化是量子化的。當外層電子產(chǎn)生躍遷時(shí)，所發(fā)射或吸收的光譜即為原子光譜，原子光譜屬于線(xiàn)狀光譜，是元素的固有特征。

　　原子光譜的分析技術(shù)包括原子發(fā)射光譜（AES）、原子吸收光譜（AAS）和原子熒光光譜（AFS）及X射線(xiàn)熒光光譜（XRF）分析方法。

2、什么是AES？常見(jiàn)的AES儀器有哪些？

　　AES的全稱(chēng)是“Atomic Emission Spectrometry"，即原子發(fā)射光譜，其產(chǎn)生的原理是由原子中核外電子受到外來(lái)能量的激發(fā)，躍遷到激發(fā)態(tài)，再由高能態(tài)回到較低的能態(tài)或基態(tài)時(shí)，以輻射形式釋放能量而產(chǎn)生的光譜。

　　基于A(yíng)ES技術(shù)的儀器有：火花/電弧源原子發(fā)射光譜儀（AES）、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（ICP-AES或ICP-OES）、輝光放電原子發(fā)射光譜儀（GD-OES）等。通常AES指火花源原子發(fā)射光譜儀，也叫直讀光譜儀。

3、光譜儀定性和定量計算原理是什么？

　　光譜儀是指能夠將光源發(fā)射出來(lái)的具有各種波長(cháng)的復色光按照波長(cháng)順序展開(kāi)，并通過(guò)檢測器測量不同波長(cháng)光譜強度的儀器。利用光譜儀獲得的元素特征波長(cháng)信息可以定性判斷樣品中是否含有該元素；通過(guò)元素特征譜線(xiàn)的強度可以定量計算該元素含量，即利用一系列標樣制定工作曲線(xiàn)，對比待測試樣和工作曲線(xiàn)坐標上的強度，得到待測試樣精確的含量。

4、直讀光譜儀器的誤差來(lái)源有哪些？

　　1)系統誤差也叫可測誤差，一般包括儀器的本身波動(dòng)；樣品的給定值和實(shí)際值存在一定的偏差（標準樣品的元素定值方法可能和實(shí)際檢測方法不一致，這樣檢測結果會(huì )有方法上的差異；同一種方法的檢測結果也存在一定的波動(dòng)）；待測樣品和系列標樣之間存在成分的差異，可能導致在蒸發(fā)、解離過(guò)程中的誤差，如背景強度的差別和基體蒸發(fā)的差異等。 

　　2)偶然誤差是一種無(wú)規律性的誤差，如試樣不均勻；檢測時(shí)周?chē)臏貪穸?、電源電壓等的變化；樣品本身的成分差異等?/span>

　　3)過(guò)失誤差是指分析人員工作中的操作失誤所得到的結果，可以避免。如制樣不精確，樣品前處理不符合要求，控樣和待測試樣存在制樣偏差，選擇了錯誤的分析程序等。

5、直讀光譜儀有哪些種類(lèi)？

　　直讀光譜儀可以有不同的劃分方法。

　　根據光柵所處的環(huán)境不同，可分為真空型和非真空型直讀光譜儀，其中非真空型直讀光譜儀又可分為空氣型直讀光譜儀（無(wú)法測定真空紫外波段的C、P、S、As等元素含量）和充惰性氣體型直讀光譜儀（可以測定真空紫外元素）；

根據儀器的結構不同，又可分為多道直讀光譜儀和全譜直讀光譜儀，其中前者多采用光電倍增管作為檢測器，后者多采用陣列檢測器（如CCD）。

隨著(zhù)CCD技術(shù)的不斷發(fā)展，直讀光譜儀開(kāi)始朝小型化、全譜型方向發(fā)展。小型化儀器功耗小，占用空間小且易于維護；全譜直讀光譜儀能夠獲得全波段范圍內的光譜，滿(mǎn)足多基體分析要求，譜線(xiàn)選擇靈活，可以有效扣除光譜干擾，分析更準確，而多道直讀光譜儀只能檢測有限數量的光譜，很難做到這一點(diǎn)。