基本介紹
- 中文名：原子光譜學
- 外文名：Atomic spectroscopy
- 領域：光學，物理
簡介,光譜學,質譜,離子和原子源,參見,
簡介
原子光譜學（英語：Atomic spectroscopy）是研究原子吸收和發射的電磁輻射的學科。由於每一種元素都具有獨特（鮮明特徵的）的光譜，所以套用原子光譜，特別是電磁光譜或質譜來測定物質的元素組成。它可以通過霧化源或所使用的光譜類型進行區分。在後一種情況下，主要是根據光譜和質譜進行區分。質譜法通常顯示出更好的分析性能，但也顯得更複雜。這種複雜性意味著更高的購買成本，更高的運營成本，更多的運營商培訓以及可能缺乏更多的組件。因為光譜法通常比較便宜，並且具有適用於許多任務的優良性能，所以在通常情況下，原子吸收光譜儀是最常銷售和使用的分析裝置之一。
光譜學
原子內的電子存在於一個能級和一個原子軌道上。原子軌道是量子化的，意味著它們只能是特定的值而不是連續的。電子可以在不同的軌道之間移動，但是在這樣做時，它們必須吸收或發射等於其原子的特定的量子化軌道能級之間的能量差的能量，這些能量的大小只能是一些固定的值而並非連續的。而在光譜學中，電子移動到更高的能級（更高的軌道）所吸收的能量，和隨著電子移動到較低的能級（更低的軌道）所發射的能量，都以光子的形式存在。因為每個元素具有固定數量的電子數和電子層數，所以原子只能以其元素的種類（例如Ca，Na等）以特有的模式吸收/釋放某些特定大小的能量，因此以相應的模式吸收/發射有著特定能量的光子，而光子的能量與其頻率成正比，於是每一種原子所能吸收和發射的電磁波頻率必然只能是某些固定值。存在於樣品中的原子類型或存在於樣品中的各種原子的量可以通過測量這些光的波長和各頻率段光的強度推導出來。
光譜進一步分為原子吸收光譜和原子發射光譜。在原子吸收光譜中，預定波長的光通過原子的集合。如果該束光的波長具有對應於原子中的兩個能級之間的能量差的能量，則一部分光將被吸收。從光源（例如燈）發射的光的強度與由檢測器收集到的光的強度之間的差別計算出吸光度值，然後可以使用該吸光度值來確定樣品中給定元素（或原子）的濃度。原子濃度之間的關係，光線通過原子的集合的距離以及吸收的光的一部分可以由朗伯比爾定律計算出。在原子發射光譜法中，發射的光的強度與原子濃度成正比。
質譜
主條目：質譜
原子質譜法與其他類型的由離子源、質量分析儀和檢測器組成的質譜法相似。原子的種類由其離子的質荷比來（通過質量分析儀）確定，其濃度由檢測到的離子數確定。雖然對原子離子源的質譜儀進行了大量的研究，但離子源質譜法與其他形式的質譜法差異最大。這些離子源還必須霧化樣品，或者在電離之前必須進行霧化步驟。原子離子源通常是對原子光譜原子源的修飾。
離子和原子源
離子和原子源可以通過許多方式進行調整，但是下面的列表給出了許多離子和原子源的一般用途。其中火焰是最常見的，因為它們的成本低廉、簡單。雖然電感耦合電漿明顯較少，特別是當與質譜儀一起使用時，但其突出的分析性能及其多功能性得到了認可。
對於所有的原子光譜分析法，樣品必須被蒸發並霧化。對於原子質譜法，樣品也必須被電離。蒸發，霧化和電離常常但並不總是用單一來源完成。或者，可以使用一個離子和原子源來蒸一個樣品，而另一個離子和原子源用於霧化（並且可能電離）。其實例是雷射燒蝕電感耦合電漿原子發射光譜法，其中使用雷射來蒸發固體樣品，並且使用電感耦合電漿來霧化蒸氣。
除了最常用於原子吸收光譜的火焰和石墨爐外，大多數離子和原子源用於原子發射光譜法。
液體取樣源包括火焰和火花（原子源）、電感耦合電漿（原子和離子源）、石墨爐（原子源）、微波電漿（原子和離子源）和直流電漿（原子和離子源）。固體採樣源包括雷射（原子和蒸汽源）、輝光放電（原子和離子源）、電弧（原子和離子源）、火花（原子和離子源）和石墨爐（原子和蒸氣源）。氣體採樣源包括火焰（原子源）、電感耦合電漿（原子和離子源）、微波電漿（原子和離子源）、直流電漿（原子和離子源）和輝光放電（原子和離子源）。
參見
- 冷蒸汽原子螢光光譜法
