直读光谱仪工作原理

一、直读光谱的产生

原子光谱是原子内部运动的一种客观反映，原子光谱分析是利用各种元素原子结构彼此不同来确定物质的组成。直读光谱仪器是原子发射光谱仪器的一种，因此它的光谱产生原理与其它原子发射光谱没有本质的区别，都是试样中气态原子(或离子)的外层电子受激发后跃迁到较高的能级，由于外层电子处于较高能级的原子(或离子)是不稳定的，在受激发原子(或离子)跃迁回基态或较低能级时把能量以光辐射的形式发射出来，产生特征的原子光谱，与其它原子发射光谱相比，仅仅是激发的具体方法和应用对象不同而已。

二、光谱定性、半定量分析

光谱定性分析的任务主要是判断试样中含有哪些元素或是否存在指定的元素，并粗略地估计这些元素的大致含量。直读中主要根据样品中受激后发射的特征谱线来确定元素的存在，因而正确辨认元素谱线是发射光谱定性分析的关键。在进行光谱定性分析时，并不需要找出元素的所有谱线，一般只需找出一根或几根灵敏线即可。

光谱半定量分析方法介于定性分析和定量分析之间，可以给出含量近似值。半定量分析是以谱线数目或谱线强度为依据，常用的光谱半定量分析方法有谱线比较法、谱线呈现法、均称线对法和加权因子法等。

因大多数商品化直读光谱仪器是固定多道式光电直读光谱仪，直读的光谱定性或半定量应用并不广泛。

三、光谱定量分析

光谱定量分析就是根据样品中被测元素的谱线强度来准确确定该元素的含量。

1.光谱定量分析的基本关系式

元素的谱线强度与元素含量的关系是光谱定量分析的依据，可用赛伯-罗马金经验公式式表示：

I = Acb

式中 I——谱线强度；

A——发射系数；

c 元素含量；

b——自吸系数。

实际上试样在激发过程中，其单次光谱的发射是不稳定的，从检测器输出的电流强度也会波动，为了解决这方面的稳定性问题，通常采用把输出的电流信号向积分电容器充电的方法来测量谱线的平均强度，常用的有直接测量积分电容器电压法、放电持续时间测量法、分段测量法等。

2.内标法光谱定量分析的原理

在直读光谱分析过程中为了提高定量分析的准确度，通常测量谱线的相对强度。即在被分析元素中选一根谱线为分析线，在基体元素或定量加入的其它元素谱线中选一根谱线为内标线，分别测量分析线与内标线的强度，然后求出它们的比值。该比值不受实验条件变化的影响，只随试样中元素含量变化而变化。这种测量谱线相对强度的方法，称为内标法。存分析时，测得试样中线对的相对强度，即可由校准曲线查得分析元素含量。

但是并不是任何元素均可作内标，对于内标元素、内标线和分析线对的选择还必须具备一些条件，如分析线对应具有相同或相近的激发电位和电离电位，内标元素与分析元素应具有相近的熔点、沸点、化学活性及相近的原子量等。