龔偉（唐山三友硅業(yè)公司質(zhì)檢部）

一、概述

1.原子發(fā)射光譜法的概述

原子發(fā)射光譜法，是根據(jù)處于激發(fā)態(tài)的待測(cè)元素原子回到基態(tài)時(shí)發(fā)射的特征譜線對(duì)待測(cè)元素進(jìn)行分析的方法。在正常狀態(tài)下，元素處于基態(tài)，元素在受到熱（火焰）或電（電火花）激發(fā)時(shí)，由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，返回到基態(tài)時(shí)，發(fā)射出特征光譜（線狀光譜）。原子發(fā)射光譜法包括了三個(gè)主要的過(guò)程，即：

（1）原子發(fā)射光譜主要由光源提供能量給樣品，從而使樣品蒸發(fā)、形成氣態(tài)原子以及進(jìn)一步使氣態(tài)原子激發(fā)得到光輻射的過(guò)程；（2）其將復(fù)合光經(jīng)單色器分解成按順序排列的譜線，從而形成光譜；（3）使用檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)光譜中的譜線的波長(zhǎng)以及譜線的強(qiáng)度。

“原子發(fā)射光譜分析”是《分析試驗(yàn)室》期刊兩年一次的綜述。自1991年起,至今已有4篇綜述發(fā)表,這些綜述推動(dòng)了我國(guó)原子發(fā)射光譜分析的發(fā)展，具有好的參考價(jià)值。在有關(guān)原子光譜分析的技術(shù)中,原子發(fā)射光譜法的特點(diǎn)是擁有檢測(cè)線性范圍寬以及多元素可以同時(shí)測(cè)定的能力,原子發(fā)射光譜法被視為一種標(biāo)準(zhǔn)的分析方法,現(xiàn)今，原子發(fā)射光譜法廣泛應(yīng)用于痕量元素的分析測(cè)定。分析測(cè)定主要的基本原理是使物質(zhì)處于熱激發(fā)或電激發(fā),其由元素的離子或原子發(fā)射出特征光譜,根據(jù)發(fā)射出來(lái)的特征光譜的強(qiáng)弱，從而可對(duì)元素進(jìn)行定性與定量分析的過(guò)程。原子發(fā)射光譜儀器主要由波長(zhǎng)選擇系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)以及激發(fā)光源組成。

2.原子發(fā)射光譜的分析方法

（1）定性分析

每一種元素的原子都有它的特征光譜，根據(jù)原子光譜中的元素特征譜線就可以確定試樣中是否存在被檢元素。通常將元素特征光譜中強(qiáng)度較大的譜線稱為元素的靈敏線。只要在試樣光譜中檢出了某元素的靈敏線，就可以確證試樣中存在該元素。反之，若在試樣中未檢出某元素的靈敏線，就說(shuō)明試樣中不存在被檢元素，或者該元素的含量在檢測(cè)靈敏度以下。 光譜定性分析常采用攝譜法，通過(guò)比較試樣光譜與純物質(zhì)光譜或鐵光譜來(lái)確定元素的存在。

（2）半定量分析

攝譜法是目前光譜半定量分析最重要的手段，它可以迅速地給出試樣中待測(cè)元素的大致含量，常用的方法有譜線黑度比較法和顯現(xiàn)法等。

（3）定量分析

由于發(fā)射光譜分析受實(shí)驗(yàn)條件波動(dòng)的影響，使譜線強(qiáng)度測(cè)量誤差較大，為了補(bǔ)償這種因波動(dòng)而引起的誤差，通常采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量分析。內(nèi)標(biāo)法是利用分析線和比較線強(qiáng)度比對(duì)元素含量的關(guān)系來(lái)進(jìn)行光譜定量分析的方法。所選用的比較線稱為內(nèi)標(biāo)線，提供內(nèi)標(biāo)線的元素稱為內(nèi)標(biāo)元素。

二、原子發(fā)射光譜法的優(yōu)缺點(diǎn)

原子發(fā)射光譜法主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)多元素同時(shí)檢測(cè)能力 每一個(gè)樣品一經(jīng)激發(fā)后，不同元素都可以發(fā)射特征光譜，因此在環(huán)境監(jiān)測(cè)中可以同時(shí)對(duì)多種元素進(jìn)行測(cè)定。(2)該方法的分析速度比較快，針對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)如果利用光電直讀光譜儀，可以在幾分鐘內(nèi)一并定量分析幾十種元素。該分析的試樣不需要經(jīng)化學(xué)進(jìn)行處理，對(duì)于固體、液體等樣品都可以直接測(cè)定。(3)其具有選擇性好特點(diǎn)，由于每一種元素的原子結(jié)構(gòu)具有差異，因此會(huì)發(fā)射不同的特征光譜。對(duì)化學(xué)元素進(jìn)行分析時(shí)，由于性質(zhì)上的差異，針對(duì)那些化學(xué)性質(zhì)及其相似的元素具有很重要的特殊意義。(4)檢出的限制比較低，對(duì)于一般的光源可以達(dá)到0．1～10ug／g，絕對(duì)值可以達(dá)0.01～1ug。(5)具有較高的準(zhǔn)確度，針對(duì)一般光源的相對(duì)誤差大致為5%～10%，ICP相對(duì)誤差甚至可以達(dá)到1%以下。(6)試樣消耗少

原子發(fā)射光譜法的缺點(diǎn)是：一些常見(jiàn)的非金屬處于遠(yuǎn)紫外區(qū)，例如氧、硫、氮、鹵素等譜線，針對(duì)這些譜線使用一般的光譜儀尚無(wú)法檢測(cè)；還有針對(duì)一些非金屬元素，由于其激發(fā)電位高，具有較低的檢測(cè)靈敏度，例如P、Se、Te非金屬元素。

三、原子發(fā)射光譜測(cè)定分析

1.光譜分析儀器

目前，管普遍使用的光譜儀器為光電倍增，其型號(hào)主要有檢測(cè)器的多通道型、單道掃描型及兩者結(jié)合的組合型。全譜直讀等離子體光譜儀是近幾年剛出來(lái)的新檢測(cè)器，其性能優(yōu)良主要以作電荷轉(zhuǎn)移器件為主的檢測(cè)器，該新器具具有噪音低、光譜響應(yīng)范圍比較寬、量子效率比較高及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。全譜直讀等離子體光譜儀是光譜分析儀器的巨大改進(jìn)與革新。很多人認(rèn)為，現(xiàn)代光譜儀器的發(fā)展趨勢(shì)是小型化、成本低分析、智能化和實(shí)用化，然而用于現(xiàn)場(chǎng)分析的小型攜帶式全譜直讀光譜儀主要應(yīng)用為發(fā)射光譜儀器的研制打開(kāi)了嶄新的發(fā)展前景。金欽漢先生對(duì)匹茲堡會(huì)議中分析儀器的發(fā)展動(dòng)向作了評(píng)價(jià),并且指出現(xiàn)代分析儀器主要呈現(xiàn)的特點(diǎn):(1)儀器的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸向生命科學(xué)轉(zhuǎn)移；(2)可以作為與各種犯罪活動(dòng)斗爭(zhēng)的武器;(3)體積呈現(xiàn)微型化以及專用化。齊文啟先生對(duì)等離子體發(fā)射光譜儀的發(fā)展現(xiàn)況，并對(duì)其所在的使用環(huán)境進(jìn)行分析并作了評(píng)述。

2.光譜質(zhì)譜干擾和基體效應(yīng)

等離子體質(zhì)譜分析以及原子光譜分析的主要研究?jī)?nèi)容是基體效應(yīng)和光譜質(zhì)譜干擾。他的作用主要是用來(lái)預(yù)報(bào)以及可以判斷光譜干擾的存在，也具有校正的作用，他的這些應(yīng)用使得人們對(duì)此很感興趣。孫振華利用高分辨率ICP光譜儀來(lái)檢測(cè)稀土元素間的譜線之間的干擾作用并對(duì)此進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究，主要考察了稀土基體對(duì)稀土雜質(zhì)的譜線干擾情況，其結(jié)果被視為譜線信息的的最佳結(jié)果。劉思東主要利用因子分析的方法對(duì)ICP2A ES分析以及對(duì)Tm2O 3中的光譜重疊所產(chǎn)生的干擾進(jìn)行了系統(tǒng)的校正。李芳利用多元光譜擬合(M SF)的校正技術(shù)用來(lái)分析土壤沉積物的結(jié)果。馬曉國(guó)將小波變換法應(yīng)用于噪音濾除和譜峰分離中。最近幾年，中國(guó)很多學(xué)者對(duì)等離子體質(zhì)譜的研究及其應(yīng)用比較活躍，這種現(xiàn)象是由于我國(guó)的儀器占有量以及實(shí)際需求呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)有關(guān)。曹淑琴對(duì)ICP2M S中的基體效應(yīng)做了詳細(xì)的研究，并得出有指導(dǎo)意義的規(guī)律；與此同時(shí)，他們的科研團(tuán)隊(duì)還對(duì)常規(guī)ICP2M S中有機(jī)試劑的主要作用做了研究，并且發(fā)現(xiàn)三乙醇胺或乙二胺對(duì)Hg信號(hào)具有增強(qiáng)作用，并且該作用明顯大于丙醇、乙醇和丙三醇等試劑，在此基礎(chǔ)上還探討了有機(jī)試劑的增強(qiáng)機(jī)理,并且還找到了了ICP2M S測(cè)定生物試樣中Hg的有效方法。

展望

自從進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),隨著計(jì)算機(jī)、生物醫(yī)學(xué)、電子以及新型材料領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展,全球進(jìn)入了電子經(jīng)濟(jì)時(shí)代。我國(guó)對(duì)現(xiàn)代儀器分析系統(tǒng)的發(fā)展得到很多領(lǐng)域大量的科技成果的支持。由于我國(guó)各個(gè)領(lǐng)域在發(fā)展中所遇到的實(shí)際問(wèn)題，呈現(xiàn)出現(xiàn)代儀器分析跟不上人們的步伐，因此對(duì)儀器提出了更高的要求。因此，我國(guó)在今后更長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi),針對(duì)形態(tài)分析、聯(lián)用技術(shù)以及固體材料的分析等領(lǐng)域中的研究進(jìn)一步急需加強(qiáng)；使得等離子體質(zhì)譜在超痕量分析和形態(tài)的分析中更具有重要的作用。

[1]工叢顯,王建華*.介質(zhì)阻擋放電在微型化光譜和質(zhì)譜分析中的研究進(jìn)展.科學(xué)通報(bào),2009,54:673.

[2]玉迅顯,鄒愛(ài)美,王洋,王建華*,方肇倫.復(fù)雜樣品預(yù)處理新方法及原子光譜聯(lián)用系統(tǒng).南昌大學(xué)學(xué)報(bào)(理科版),2006,30:10一n

[3]金澤祥.光譜學(xué)與光譜分析,1985,(3):1～11