原子发射光谱：基本原理、仪器结构与应用领域深入解析

# 原子发射光谱
- 基本原理
  - 定义
    - 原子受激
    - 电子跃迁
    - 发射特征光谱
  - 三过程
    - 原子化
      - 从样品转为气态原子
    - 激发
      - 基态变为激发态
      - 能源来源：热能/电能
    - 辐射
      - 激发态返回基态
      - 发射光量子 hν
  - 特征谱线
    - 定性依据
      - 元素"指纹"
    - 定量依据
      - 赛伯-罗马金公式 I = a·cᵇ
- 仪器结构
  - 激发光源
    - 火焰光源
      - 优点：温度低（~3000K）
    - 电弧
      - 适用于固体样品
    - ICP光源
      - 高温（10000K）
      - 应用最广泛
  - 分光系统
    - 棱镜分光
      - 材料：玻璃/石英
    - 光栅分光
      - 类型：平面/凹面光栅
    - 中阶梯光栅
      - 优点：高分辨率
  - 检测系统
    - 光电倍增管（PMT）
    - CCD检测器
      - 特点：全谱直读
    - CID检测器
      - 优势：抗晕染
- 分析方法
  - 定性分析
    - 标准光谱图比对法
    - 波长测定法
  - 定量分析
    - 标准曲线法
    - 内标法
      - 优势：消除波动影响
      - 选择原则：激发性质相似
    - 标准加入法
  - 半定量分析
    - 谱线黑度比较法
- 干扰与校正
  - 光谱干扰
    - 谱线重叠
      - 解决：选择替代谱线
    - 背景干扰
      - 解决：背景校正技术
  - 非光谱干扰
    - 电离干扰
      - 解决：加入消电离剂（Cs盐）
    - 基体效应
      - 解决：基体匹配/分离
  - 物理干扰
    - 溶液粘度
    - 表面张力
      - 影响：雾化效率
- 性能参数
  - 检出限（LOD）
    - 定义：3倍背景噪声
    - ICP-AES：ppb级
  - 精密度
    - RSD ≤ 2%（ICP）
  - 线性范围
    - 4~6数量级
    - 优于AAS
- 应用领域
  - 金属分析
    - 钢铁
      - 分析元素：C, Si, Mn, P, S
    - 有色金属
      - 分析元素：Cu, Zn, Pb
  - 环境监测
    - 水质分析
      - 重点：As, Hg, Cd
    - 土壤重金属分析
  - 地质矿产
    - 矿石成分分析
    - 稀土元素测定
  - 生物医药
    - 血样中微量元素检测
- 技术优势
  - 多元素同时分析
  - 线性范围宽
  - 样品消耗少
  - 可测非金属元素
    - 例如：P, S, B
- 局限性
  - 仪器昂贵
  - 光谱干扰复杂
  - 对非金属灵敏度较低
- 发展前沿
  - ICP-MS联用
    - 超痕量分析（ppt级）
  - 激光诱导击穿光谱（LIBS）
    - 固体直接分析
  - 微流控芯片-AES
    - 微量样品分析