一、什么是光譜分析法？

凡是根據物質與輻射能的相互作用所建立起來的定性、定量和結構分析的方法，均可稱為光學分析法。光學分析法是基于物質發射的電磁輻射(electromagnetic radiation)或物質與輻射相互作用產生的輻射信號或發生的信號變化來測定物質的性質、含量和結構的儀器分析方法。

電磁輻射是一種以電磁波的形式在空間高速傳播的粒子流，具有波動性和微粒性。

二、光譜分析法有哪些類型?

1.線光譜

當輻射物質是單個的氣態原子時，產生紫外、可見光區的線光譜。

通過內層電子的躍遷可以產生X射線線光譜。

2.帶光譜

帶光譜是由許多量子化的振動能級疊加在分子的基態電子能級上而形成的。

3.連續光譜

固體加熱至熾熱會發射連續光譜，這類熱輻射稱為黑體輻射。通過熱能激發凝聚體中無數原子和分之振蕩產生黑體輻射。

被加熱的固體發射連續光譜，它們是紅外、可見及長波側紫外光區分析儀器的重要光源。

根據發射光譜所在的光譜區和激發方法不同，發射光譜法分為：

1. g射線光譜法

天然或人工放射性物質的原子核在衰變的過程中發射a和b粒子后，往往使自身的核激發，然后該核通過發射g射線回到基態。測量這種特征g射線的能量（或波長），可以進行定性分析，測量g射線的強度，可以進行定量分析。

2. X射線熒光分析法

原子受高能輻射激發，其內層電子能級躍遷，即發射出特征X射線，稱為X射線熒光。用X射線管發生的一次X射線來激發X射線熒光是*常用的方法。測量X射線的能量（或波長）可以進行定性分析，測量其強度可以進行定量分析。

3. 原子發射光譜分析法

用火焰、電弧、等離子炬等作為激發源，使氣態原子或離子的外層電子 受激發發射特征光學光譜，利用這種光譜進行分析的方法叫做原子發射光譜分析法。波長范圍在190 900nm，可用于定性和定量分析。

4. 原子熒光分析法

氣態自由原子吸收特征波長的輻射后，原子的外層電子從基態或低能態躍遷到較高能態，約經10-8 s，又躍遷至基態或低能態，同時發射出與原激發波長相同（共振熒光）或不同的輻射（非共振熒光），稱為原子熒光。

發射的波長在紫外和可見光區。在與激發光源成一定角度（通常為90°）的方向測量熒光的強度，可以進行定量分析。

5. 分子熒光分析法

某些物質被紫外光照射后，物質分子吸收了輻射而成為激發態分子，然后回到基態的過程中發射出比入射波長更長的熒光。測量熒光的強度進行分析的方法稱為熒光分析法。波長在光學光譜區。

6. 分子磷光分析法

物質吸收光能后，基態分子中的一個電子被激發躍遷至**激發單重態軌道，由**激發單重態的*低能級，經系統間交叉躍遷至**激發三重態（系間竄躍），并經過振動弛豫至*低振動能級，因此，由此激發態躍遷回至基態時，便發射磷光。

根據磷光強度進行分析的方法成為磷光分析法。它主要用于環境分析、藥物研究等方面的有機化合物的測定。

7. 化學發光分析法

由化學反應提供足夠的能量，使其中一種反應的分子的電子被激發，形成激發態分子。激發態分子躍回基態時，就發出一定波長的光。其發光強度隨時間變化，并可得到較強的發光（峰值）。

在合適的條件下，峰值與被分析物濃度成線性關系，可用于定量分析。

由于化學發光反應類型不同，發射光譜范圍為400 1400nm。

三、紅外光譜分析的原理

將一束不同波長的紅外射線照射到物質的分子上，某些特定波長的紅外射線被吸收，形成這一分子的紅外吸收光譜。每種分子都有由其組成和結構決定的獨有的紅外吸收光譜，據此可以對分子進行結構分析和鑒定。

四、原子吸收光譜分析法基本原理

1 、原子吸收光譜的產生

　　 基態原子吸收其共振輻射，外層電子由基態躍遷至激發態而產生原子吸收光譜。原子吸收光譜位于光譜的紫外區和可見區。

2 、原子吸收光譜的譜線輪廓

　　原子吸收光譜線并不是嚴格地幾何意義上的線（幾何線無寬度），而是有相當窄的頻率或波長范圍，即有一定的寬度。一束不同頻率強度為I0的平行光通過厚度為l的原子蒸氣，一部分光被吸收，透過光的強度Iv服從吸收定律

　　 Iv = I0·exp(-kvl)

　　式中kv是基態原子對頻率為v的光的吸收系數。不同元素原子吸收不同頻率的光，透過光強度對吸收光頻率作圖。

3 、原子吸收光譜的測量

　　（1） 積分吸收

　　在吸收線輪廓內，吸收系數的積分稱為積分吸收系數，簡稱為積分吸收，它表示吸收的全部能量。從理論上可以得出，積分吸收與原子蒸氣中吸收輻射的原子數成正比。

　　（2） 峰值吸收

　　1955年Walsh A提出，在溫度不太高的穩定火焰條件下，峰值吸收系數與火焰中被測元素的原子濃度也成正比。吸收線中心波長處的吸收系數K0為峰值吸收系數，簡稱峰值吸收。前面指出，在通常原子吸收測定條件下，原子吸收線輪廓取決于Doppler寬度峰值吸收系數與原子濃度成正比。

　　（3）銳線光源

　　峰值吸收的測定是至關重要的，在分子光譜中光源都是使用連續光譜，連續光譜的光源很難測準峰值吸收，Walsh還提出用銳線光源測量峰值吸收，從而解決了原子吸收的實用測量問題。

　　銳線光源是發射線半寬度遠小于吸收線半寬度的光源，如空心陰*燈。在使用銳線光源時，光源發射線半寬度很小，并且發射線與吸收線的中心頻率一致。這時發射線的輪廓可看作一個很窄的矩形，即峰值吸收系數Kv在此輪廓內不隨頻率而改變，吸收只限于發射線輪廓內。這樣，一定的K0即可測出一定的原子濃度。

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