原子光譜法

原子譜是通過電磁譜或質譜確定元素組成的。對元素電磁波譜的研究稱為原子光譜學。

電子存在于原子內的能級中。這些能級具有明確定義的能量，在它們之間移動的電子，必須吸收或發(fā)射等于它們之間差值的能量。

在它們之間移動的電子必須吸收或發(fā)射與它們之間的差相等的能量。在光譜學中，將電子移動到較高能級所吸收的能量和/或電子移動到較低能級所發(fā)射的能量以光子的形式存在。所發(fā)射的波長與所發(fā)生的電子躍遷有直接關系。由于每種元素都有的電子結構，因此發(fā)出的光的波長是每種元素的屬性。由于大原子的軌道構型可能是復雜的，因此會發(fā)生許多電子躍遷，每個躍遷都會產生一個特征波長的光，如下圖所示。

能源轉型

原子光譜學產生了三種用于分析的技術：原子吸收、原子發(fā)射、原子熒光。激發(fā)和衰變?yōu)榛鶓B(tài)的過程涉及原子光譜學的所有三個領域。測量激發(fā)過程中吸收的能量或衰變過程中發(fā)射的能量，并將其用于分析目的。

這三種技術是如何實現(xiàn)的

如果恰到好處波長的光撞擊到自由的基態(tài)原子上，該原子可能會在進入激發(fā)態(tài)時吸收光，這個過程稱為原子吸收。此過程如上所示。原子吸收率測量的是共振波長的光在穿過原子云時被吸收的量。隨著光路中原子數(shù)量的增加，吸收的光量以可預測的方式增加。通過測量光的吸收量，可以對存在的分析物元素的量進行定量測定。使用特殊光源和仔細選擇波長，可以在其他元素存在的情況下對單個元素進行特定的定量測定。

原子吸收測量所需的原子云是通過向樣品提供足夠的熱能以將化合物解離成自由原子而產生的。將樣品溶液吸入對準光束的火焰中即可達到此目的。在適當?shù)幕鹧鏃l件下，大多數(shù)原子將保持基態(tài)形式，并且能夠吸收來自光源燈的分析波長的光。原子吸收法簡便、快速，可以進行精確、準確的測定，這使原子吸收法成為測定金屬的方法之一。

原子吸收過程

在原子發(fā)射中，樣品受到高能熱環(huán)境的影響，以產生能夠發(fā)光的激發(fā)態(tài)原子。能量源可以是電弧、火焰或最近的等離子體。

暴露于這種能量源的元素的發(fā)射光譜由一組允許的發(fā)射波長組成，通常稱為發(fā)射線，因為發(fā)射波長的離散性。該發(fā)射光譜可用作定性識別元素的特性。使用電弧的原子發(fā)射已廣泛用于定性分析。發(fā)射技術還可用于確定樣品中存在多少元素。對于“定量”分析，測量在待確定元素波長處發(fā)射的光的強度。隨著分析物元素的原子數(shù)的增加，該波長的發(fā)射強度將更大。火焰光度法技術是原子發(fā)射用于定量分析的一種應用。

與原子光譜相關的 ICCD 量子效率

原子光譜學的第三個領域是原子熒光。該技術結合了原子吸收和原子發(fā)射的各個方面。與原子吸收一樣，在火焰中產生的基態(tài)原子是通過將光束聚焦到原子蒸氣中而被激發(fā)的。然而，它不是查看過程中吸收的光量，而是測量由光源激發(fā)的原子衰變產生的發(fā)射。這種“熒光”的強度隨著原子濃度的增加而增加，為定量測定提供了基礎。用于原子熒光的光源與光學系統(tǒng)的其余部分成一定角度安裝，因此光檢測器只能看到火焰中的熒光，而看不到燈本身的光。燈強度是有利的，因為靈敏度與激發(fā)原子的數(shù)量直接相關，而激發(fā)原子的數(shù)量又是激發(fā)輻射強度的函數(shù)。

雖然原子吸收是這三種技術中應用泛的，并且通常比其他兩種技術具有多種優(yōu)勢，但在特殊分析情況下，發(fā)射或熒光可能會獲得特殊優(yōu)勢。

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