原子發射光譜儀原理

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原子發射光譜儀（Atomic Emission Spectrometer，簡稱AES）的原理是通過將樣品中的元素激發到高能態，使其原子或離子發射特征光譜線。通過分析這些光譜線的波長和強度，可以定量或定性地分析樣品中元素的組成。下面是詳細的原子發射光譜儀工作原理：
1. 激發樣品中的原子樣品通常是固體、液體或氣體，通過火焰、電感耦合等離子體（ICP）、電弧、等離子體等高能量源進行激發。在激發過程中，樣品中的原子或離子吸收能量，電子從基態躍遷到更高能級的激發態。

• 火焰激發（Flame Emission Spectroscopy，FES）：常用的能量源是火焰，通過火焰中的高溫（通常為2000°C至3000°C）將樣品氣化，并激發原子或離子。
• 電感耦合等離子體（ICP）：一種高能激發源，能提供比火焰更高的溫度（約6000°C至8000°C），適用于分析更廣泛的元素和更低濃度的樣品。
  

2. 原子發射當樣品中的原子或離子受到足夠的能量激發后，其電子從激發態躍遷回較低的能級，過程中會釋放出特定波長的光（即發射光譜）。這種光的波長和元素的種類有關，是元素的特征光譜。

• 每種元素都有一組特征的發射光譜線，這些譜線對應于電子從高能級躍遷到低能級的過程。因此，每個元素發射的光譜線具有獨特的波長。
  

3. 光譜分離發射的光譜通過光學系統（如光柵或棱鏡）分離不同波長的光。常見的光譜儀使用光柵或棱鏡將光分散成不同的波長。然后，這些光被引導到探測器中。
4. 探測和數據處理探測器（如光電倍增管、CCD相機等）將分離出的光信號轉化為電信號。電信號的強度與樣品中各元素的濃度成正比。因此，通過測量不同波長光譜線的強度，可以得出樣品中各元素的濃度。

• 光譜強度與濃度的關系：根據比爾-朗伯定律，光譜線的強度與元素的濃度是線性關系。通過與標準樣品的比較，能夠定量分析樣品中元素的濃度。
  

5. 數據分析最后，計算機系統處理探測器收集到的數據，通過譜線的波長和強度，確定樣品中各元素的種類和含量。

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