第九章原子發(fā)射光譜

第九章原子發(fā)射光譜第一頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五原子發(fā)射光譜分析基本原理

原子發(fā)射光譜分析法（atomicemissionspectroscopy,AES）元素在受到熱或電激發(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，依據(jù)特征光譜進(jìn)行定性、定量的分析方法。1859年，基爾霍夫(KirchhoffGR)、本生(BunsenRW)研制第一臺(tái)用于光譜分析的分光鏡，實(shí)現(xiàn)了光譜檢驗(yàn)；1930年以后，建立了光譜定量分析方法；原子光譜＜＞原子結(jié)構(gòu)＜＞原子結(jié)構(gòu)理論＜＞新元素2第二頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五一.原子發(fā)射光譜分析的特點(diǎn)1.

多元素同時(shí)檢測(cè)能力。可同時(shí)測(cè)定一個(gè)樣品中的多種元素。每一個(gè)樣品一經(jīng)激發(fā)后，不同元素都發(fā)射特征光譜，這樣就可同時(shí)測(cè)定多種元素。2.

分析速度快。若利用光電直讀光譜儀，可在幾分鐘內(nèi)同時(shí)對(duì)幾十種元素進(jìn)行定量分析。分析試樣不經(jīng)化學(xué)處理，固體、液體樣品都可直接測(cè)定。3.選擇性好。每種元素因原子結(jié)構(gòu)不同，發(fā)射各自不同的特征光譜。在分析化學(xué)上，這種性質(zhì)上的差異，對(duì)于一些化學(xué)性質(zhì)極相似的元素具有特別重要的意義。例如，鈮和鉭、鋯和鉿、幾十個(gè)稀土元素用其他方法分析都很困難，而發(fā)射光譜分析可以毫無困難地將它們區(qū)分開來，并分別加以測(cè)定。3第三頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五4.檢出限低。一般光源可達(dá)10～0.1μg﹒g-1（或μg﹒cm-3），絕對(duì)值可達(dá)1～0.01μg。電感耦合高頻等離子體（ICP）檢出限可達(dá)ng﹒g-1級(jí)。5.準(zhǔn)確度較高。一般光源相對(duì)誤差約為5％～10％，ICP相對(duì)誤差可達(dá)1％以下。6.試樣消耗少。7.ICP光源校準(zhǔn)曲線線性范圍寬可達(dá)4～6個(gè)數(shù)量級(jí)。這樣可測(cè)定元素各種不同含量（高、中、微含量）。一個(gè)試樣同時(shí)進(jìn)行多元素分析，又可測(cè)定各種不同含量。目前ICP-AES已廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域之中。8.常見的非金屬元素如氧、硫、氮、鹵素等譜線在遠(yuǎn)紫外區(qū)，目前一般的光譜儀尚無法檢測(cè)；還有一些非金屬元素，如P、Se、Te等，由于其激發(fā)電位高，靈敏度較低。一.原子發(fā)射光譜分析的特點(diǎn)4第四頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五一.原子發(fā)射光譜分析法的特點(diǎn):

(1)可多元素同時(shí)檢測(cè)各元素同時(shí)發(fā)射各自的特征光譜；

(2)分析速度快試樣不需處理，同時(shí)對(duì)幾十種元素進(jìn)行定量分析(光電直讀儀)；

(3)選擇性高各元素具有不同的特征光譜；

(4)檢出限較低

10～0.1gg-1(一般光源)；ngg-1(ICP）

(5)準(zhǔn)確度較高5%～10%(一般光源）；<1%(ICP)；

(6)ICP-AES性能優(yōu)越線性范圍4～6數(shù)量級(jí)，可測(cè)高、中、低不同含量試樣；

缺點(diǎn)：非金屬元素不能檢測(cè)或靈敏度低。5第五頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五二.原子光譜1.原子外層電子能級(jí)的躍遷光譜項(xiàng)光譜項(xiàng):光譜支項(xiàng):四個(gè)量子數(shù):

n主量子數(shù)；

L角量子數(shù),0/1/2…S/P/D…；

S總自旋量子數(shù)，,,…,或0J內(nèi)量子數(shù),2S+1(L>S)個(gè)或2L+1(L<S)個(gè),J＝1/2/3稱單/雙/三重態(tài)6第六頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五三.原子發(fā)射光譜分析基本原理

1.原子能級(jí)與能級(jí)圖7第七頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五原子的共振線與離子的電離線

原子由第一激發(fā)態(tài)到基態(tài)的躍遷：

第一共振線，最易發(fā)生，能量最?。辉荧@得足夠的能量(電離能)產(chǎn)生電離,失去一個(gè)電子，一次電離。離子由第一激發(fā)態(tài)到基態(tài)的躍遷(離子發(fā)射的譜線)：

電離線，其與電離能大小無關(guān)，離子的特征共振線。

原子譜線表：I表示原子發(fā)射的譜線

II表示一次電離離子發(fā)射的譜線

III表示二次電離離子發(fā)射的譜線

Mg：I285.21nm；II280.27nm；三.原子發(fā)射光譜分析基本原理

8第八頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五

Na能級(jí)圖

由各種高能級(jí)躍遷到同一低能級(jí)時(shí)發(fā)射的一系列光譜線；9第九頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五

K元素的能級(jí)圖

10第十頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五

Mg元素的能級(jí)圖11第十一頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五2.原子發(fā)射光譜的產(chǎn)生在正常狀態(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）。特征輻射基態(tài)元素M激發(fā)態(tài)M*熱能、電能E三.原子發(fā)射光譜分析基本原理

12第十二頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五2.原子發(fā)射光譜的產(chǎn)生

原子的外層電子由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，多余能量以電磁輻射的形式發(fā)射出去，這樣就得到了發(fā)射光譜。原子發(fā)射光譜是線狀光譜。

原子處于基態(tài)，在激發(fā)光源作用下，原子獲得足夠的能量，外層電子由基態(tài)躍遷到較高的能量狀態(tài)即激發(fā)態(tài)。處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，其壽命小于10－8s，外層電子就從高能級(jí)向較低能級(jí)或基態(tài)躍遷。多余能量的發(fā)射就得到了一條光譜線。譜線波長與能量的關(guān)系為三.原子發(fā)射光譜分析基本原理

（1）

13第十三頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五3.譜線強(qiáng)度

（1）

當(dāng)體系在一定溫度下達(dá)到熱平衡時(shí)，原子在不同狀態(tài)的分布也達(dá)到平衡.玻爾茲曼（Boltzman）用統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)方法證明，體系處在熱力學(xué)平衡狀態(tài)，單位體積內(nèi)處于激發(fā)態(tài)的原子數(shù)目Ni和處于基態(tài)的原子數(shù)目N0應(yīng)遵守如下分布：Ni=N0(gi/go).e－Ei/kT式中：

gi，go為激發(fā)態(tài)和基態(tài)的統(tǒng)計(jì)權(quán)重；Ei為譜線的激發(fā)電位；k為玻爾茲曼常數(shù)(1.38×10-23J/K)；T為激發(fā)的絕對(duì)溫度（K）。三.原子發(fā)射光譜分析基本原理

（2）

14第十四頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五（2）原子外層電子在i,j兩個(gè)能級(jí)躍遷所產(chǎn)生的譜線強(qiáng)度以Iij表示，它正比于處在激發(fā)態(tài)的原子數(shù)目Ni，即

Iij=Ni·Aij·hvij

式中：Aij為兩個(gè)能級(jí)之間躍遷的概率；h為普朗克常數(shù)；vij為躍遷產(chǎn)生譜線的頻率.將式代入得：

三.原子發(fā)射光譜分析基本原理

3.譜線強(qiáng)度

（3）

（4）

15第十五頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五4.影響譜線強(qiáng)度：

（1）統(tǒng)計(jì)權(quán)重，譜線強(qiáng)度與統(tǒng)計(jì)權(quán)重成正比；（2）激發(fā)電位，譜線強(qiáng)度與激發(fā)電位是負(fù)指數(shù)關(guān)系，激發(fā)電位愈高，譜線強(qiáng)度愈小，因?yàn)榧ぐl(fā)電位愈高，處在相應(yīng)激發(fā)態(tài)的原子數(shù)目愈少。（3）躍遷概率，電子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，在符合選擇定則的情況下，可向不同的低能級(jí)躍遷而發(fā)射出不同頻率的譜線；兩能級(jí)之間的躍遷概率愈大，該頻率譜線強(qiáng)度愈大。所以，譜線強(qiáng)度與躍遷概率成正比。三.原子發(fā)射光譜分析基本原理

16第十六頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五（4）激發(fā)溫度，由式（4）可以看出，溫度升高，一方面可以增加譜線的強(qiáng)度，另一方面使單位體積內(nèi)處于基態(tài)的原子數(shù)目減少。原子電離是減少基態(tài)原子數(shù)的重要因素。（5）基態(tài)原子數(shù)，單位體積內(nèi)基態(tài)原子的數(shù)目和試樣中的元素濃度有關(guān)。在一定的試驗(yàn)條件下，譜線強(qiáng)度與被測(cè)元素濃度成正比，這是發(fā)射光譜定量分析的依據(jù)。

三.原子發(fā)射光譜分析基本原理

4.影響譜線強(qiáng)度：

17第十七頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五5.譜線的自吸與自蝕

前提：樣品中的元素產(chǎn)生發(fā)射譜線，首先必須讓試樣蒸發(fā)為氣體。在高溫激發(fā)源的激發(fā)下，氣體處在高度電離狀態(tài)，所形成的空間電荷密度大體相等，使得整個(gè)氣體呈現(xiàn)電中性，這種氣體在物理學(xué)中稱為等離子體。在光譜學(xué)中，等離子體是指包含有分子、原子、離子、電子等各種粒子電中性的集合體。

定義：等離子體有一定的體積，溫度分布是不均勻的。中心部位溫度高；邊緣部位溫度低。中心區(qū)域激發(fā)態(tài)原子多；邊緣區(qū)域基態(tài)原子、低能態(tài)原子比較多。這樣，元素原子從中心發(fā)射一定波長的電磁輻射時(shí)，必須通過有一定厚度的原子蒸氣，在邊緣區(qū)域，同元素的基態(tài)原子或低能態(tài)原子將會(huì)對(duì)此輻射產(chǎn)生吸收，此過程稱為元素的自吸過程。三.原子發(fā)射光譜分析基本原理

18第十八頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五5.譜線的自吸與自蝕等離子體：以氣態(tài)形式存在的包含分子、離子、電子等粒子的整體電中性集合體。等離子體內(nèi)溫度和原子濃度的分布不均勻，中間的溫度、激發(fā)態(tài)原子濃度高，邊緣反之。自吸：中心發(fā)射的輻射被邊緣的同種基態(tài)原子吸收，使輻射強(qiáng)度降低的現(xiàn)象。元素濃度低時(shí)，不出現(xiàn)自吸。隨濃度增加，自吸越嚴(yán)重，當(dāng)達(dá)到一定值時(shí)，譜線中心完全吸收，如同出現(xiàn)兩條線，這種現(xiàn)象稱為自蝕。譜線表，r：自吸；R：自蝕。三.原子發(fā)射光譜分析基本原理

19第十九頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五譜線自吸現(xiàn)象示意圖1．無自吸；2．有自吸；3．自蝕；4．嚴(yán)重自蝕三.原子發(fā)射光譜分析基本原理

5.譜線的自吸與自蝕

在光譜定量分析中，譜線強(qiáng)度與被測(cè)元素濃度成正比，而自吸嚴(yán)重影響譜線強(qiáng)度。所以，在定量分析時(shí)必須注意自吸現(xiàn)象。20第二十頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五6.在一定的實(shí)驗(yàn)條件下，單位體積內(nèi)的基態(tài)原子數(shù)目No和元素濃度C的關(guān)系為

No=aτCbq

式中，b為自吸系數(shù)，當(dāng)濃度很低時(shí)，原子蒸氣的厚度很??；b=1，即沒有自吸。a與q是與試樣蒸發(fā)過程有關(guān)的參數(shù)；不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，q=1，a又稱為有效蒸發(fā)系數(shù)

三.原子發(fā)射光譜分析基本原理

（5）

21第二十一頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五

7.

將式（5）代入式（4），化簡得賽伯-羅馬金（Scheibe-Lomakin）公式：

I=ACb

（6）

式中，A為與測(cè)定條件有關(guān)的系數(shù)。式（6）為原子發(fā)射光譜定量分析的基本公式。三.原子發(fā)射光譜分析基本原理

22第二十二頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五四．原子發(fā)射光譜分析1.原子發(fā)射光譜分析的過程試樣蒸發(fā)、激發(fā)產(chǎn)生特征輻射：在激發(fā)光源中，使試樣形成氣態(tài)原子，而產(chǎn)生光輻射；色散分光形成光譜：將復(fù)合光經(jīng)光柵或棱鏡分光獲得可觀察和測(cè)量、按波長順序排列的譜線(即光譜)；檢測(cè)譜線的波長和強(qiáng)度：用檢測(cè)器檢測(cè)。

定性分析：待測(cè)元素原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)不同發(fā)射譜線的波長不同；

定量分析：待測(cè)元素原子的濃度不同發(fā)射譜線的強(qiáng)度不同。23第二十三頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五2.幾個(gè)概念：基態(tài)：在一般情況下，原子處于穩(wěn)定狀態(tài)，它的能量是最低的，這種狀態(tài)稱為基態(tài)。激發(fā)態(tài)：當(dāng)原子受到外界能量(如熱能、電能等)的作用時(shí)，原子由于與高速運(yùn)動(dòng)的氣態(tài)粒子和電子的相互碰撞而獲得能量，使外層電子從基態(tài)躍遷到更高的能級(jí)上，處于這種狀態(tài)的原子稱為激發(fā)態(tài)。通常以電子伏特(eV)為單位表示。電離：當(dāng)外加的能量足夠大時(shí)，可以把原子中的外層電子激發(fā)至無窮遠(yuǎn)處，也即脫離原子核的束縛而逸出，使原子成為帶正電荷的離子，這種過程稱為電離。當(dāng)失去一個(gè)外層電子，稱為“一次電離”；當(dāng)相繼再失去一個(gè)外層電子，稱為“二次電離”，依次類推。電離電位：使原子電離所需要的最小能量(U)，也用(eV)為單位表示。24第二十四頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五3.測(cè)量基本原理：原子處于氣態(tài)是得到線狀發(fā)射光譜的首要條件。因?yàn)橹挥性跉鈶B(tài)時(shí)，原子之間的相互作用才可忽略，這時(shí)原子能量變化的不連續(xù)性才得到充分的反映，受激原子才可能發(fā)射出特征的原子線光譜。其次，原子被激發(fā)。處于激發(fā)態(tài)的原子是十分不穩(wěn)定的，大約經(jīng)過10-8～10-9s，使躍遷回到基態(tài)或其他較低的能級(jí)。在這個(gè)過程中將以輻射的形式釋放出多余的能量而產(chǎn)生發(fā)射光譜。譜線的頻率或波長與兩能級(jí)差的關(guān)系服從普朗克公式：25第二十五頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五從上式可見：每一條所發(fā)射的譜線都是原子在不同能級(jí)間躍遷的結(jié)果，并都可以用兩個(gè)能級(jí)之差來表示。E2

、E1的數(shù)值與原子結(jié)構(gòu)有關(guān)：定性分析的基礎(chǔ)：不同元素的原子，結(jié)構(gòu)不同，發(fā)射譜線的波長不同；定量分析的基礎(chǔ)：物質(zhì)含量愈多，原子數(shù)愈多，則譜線強(qiáng)度愈強(qiáng)。3.測(cè)量基本原理：26第二十六頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五即使同一種元素的原子，由于原子的能級(jí)很多，原子被激發(fā)后，其外層電子可有不同方式的躍遷，因此特定的原子可產(chǎn)生一系列不同波長的特征光譜或譜線組。這些譜線按一定的順序排列，并保持一定的強(qiáng)度比例。原子的各個(gè)能級(jí)是不連續(xù)的（量子化的），電子的躍遷也是不連續(xù)的，即原子光譜是線狀光譜的根本原因。3.測(cè)量基本原理：27第二十七頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五

原子發(fā)射光譜分析儀器的類型有多種，如：火焰發(fā)射光譜、微波等離子體光譜儀、感耦等離子體光譜儀、光電光譜儀、攝譜儀等；

原子發(fā)射光譜儀通常由三部分構(gòu)成：

光源、分光、檢測(cè)原子發(fā)射光譜儀28第二十八頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五主要部件的性能與作用：一.激發(fā)光源：光源的作用是將試樣蒸發(fā)生成基態(tài)的原子蒸氣，再吸收能量躍遷至激發(fā)態(tài)。

常用的光源有：適宜液體試樣分析的光源：早期的火焰光源和目前應(yīng)用最廣泛的等離子體光源；適宜固體樣品直接分析的光源：電弧和普遍使用的電火花光源。原子發(fā)射光譜儀29第二十九頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五

光源的作用：為試樣的氣化原子化和激發(fā)提供能源；1.直流電弧

直流電作為激發(fā)能源，電壓150～380V，電流5～30A；兩支石墨電極，試樣放置在一支電極(下電極)的凹槽內(nèi)；使分析間隙的兩電極接觸或用導(dǎo)體接觸兩電極，通電，電極尖端被燒熱，點(diǎn)燃電弧，再使電極相距4～6mm；一.激發(fā)光源：原子發(fā)射光譜儀30第三十頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五

發(fā)射光譜的產(chǎn)生

電弧點(diǎn)燃后，熱電子流高速通過分析間隔沖擊陽極，產(chǎn)生高熱，試樣蒸發(fā)并原子化，電子與原子碰撞電離出正離子沖向陰極。電子、原子、離子間的相互碰撞，使原子躍遷到激發(fā)態(tài)，返回基態(tài)時(shí)發(fā)射出該原子的光譜。

弧焰溫度：4000～7000K可使約70多種元素激發(fā)；

特點(diǎn)：絕對(duì)靈敏度高，背景小，適合定性分析；

缺點(diǎn)：弧光不穩(wěn)，再現(xiàn)性差；不適合定量分析。1.直流電弧31第三十一頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五

2.低壓交流電弧

工作電壓：110～220V。采用高頻引燃裝置點(diǎn)燃電弧，在每一交流半周時(shí)引燃一次，保持電弧不滅；32第三十二頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五低壓交流電弧工作原理（1）接通電源，由變壓器B1升壓至2.5～3kV，電容器C1充電；達(dá)到一定值時(shí)，放電盤G1擊穿；G1-C1-L1構(gòu)成振蕩回路，產(chǎn)生高頻振蕩；（2）振蕩電壓經(jīng)B2的次級(jí)線圈升壓到10kV，通過電容器C2將電極間隙G的空氣擊穿，產(chǎn)生高頻振蕩放電；（3）當(dāng)G被擊穿時(shí)，電源的低壓部分沿著已造成的電離氣體通道，通過G進(jìn)行電弧放電；（4）在放電的短暫瞬間，電壓降低直至電弧熄滅，在下半周高頻再次點(diǎn)燃，重復(fù)進(jìn)行；33第三十三頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五特點(diǎn)：

（1）電弧溫度高，激發(fā)能力強(qiáng)；（2）電極溫度稍低，蒸發(fā)能力稍低；（3）電弧穩(wěn)定性好，使分析重現(xiàn)性好，適用于定量分析。

2.低壓交流電弧34第三十四頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五3.高壓火花（1）交流電壓經(jīng)變壓器T后，產(chǎn)生10～25kV的高壓，然后通過扼流圈D向電容器C充電，達(dá)到G的擊穿電壓時(shí)，通過電感L向G放電，產(chǎn)生振蕩性的火花放電；（2）轉(zhuǎn)動(dòng)續(xù)斷器M，2,3為鎢電極，每轉(zhuǎn)動(dòng)180度，對(duì)接一次，轉(zhuǎn)動(dòng)頻率(50轉(zhuǎn)/s)，接通100次/s，保證每半周電流最大值瞬間放電一次；35第三十五頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五高壓火花的特點(diǎn)：

（1）放電瞬間能量很大，產(chǎn)生的溫度高，激發(fā)能力強(qiáng)，某些難激發(fā)元素可被激發(fā)，且多為離子線；（2）放電間隔長，使得電極溫度低，蒸發(fā)能力稍低，適于低熔點(diǎn)金屬與合金的分析；（3）穩(wěn)定性好，重現(xiàn)性好，適用定量分析；缺點(diǎn)：

（1）靈敏度較差，但可做較高含量的分析；（2）噪音較大；36第三十六頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五

4.電感耦合高頻等離子體

(inductivecoupledhighfrequencyplasma,ICP)

等離子體：指電離了的但在宏觀上呈電中性的物質(zhì)。高溫下部分電離的氣體由于含有自由電子、離子、中性原子和分子，而總體上仍呈電中性，所以也是一種等離子體。

等離子體的特點(diǎn)：力學(xué)性質(zhì)(可壓縮性，氣體分壓正比絕對(duì)溫度等)與普通氣體相同；電磁學(xué)性質(zhì)與普通氣體大不相同。37第三十七頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五

1960年，工程熱物理學(xué)家Reed設(shè)計(jì)了環(huán)形放電感耦等離子體炬；指出可用于原子發(fā)射光譜分析中的激發(fā)光源；光譜學(xué)家法塞爾和格倫菲爾德用于發(fā)射光譜分析，建立了電感耦合等離子體光譜儀(ICP-AES);70年代獲ICP-AES應(yīng)用廣泛。4.電感耦合高頻等離子體38第三十八頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五（1）等離子體光源的形成類型

等離子體噴焰作為發(fā)射光譜的光源主要有以下三種形式：①直流等離子體噴焰(directcurrutplasmajet，DCP)

弧焰溫度高8000-10000K，穩(wěn)定性好，精密度接近ICP，裝置簡單，運(yùn)行成本低；②電感耦合等離子體(inductivelycoupledplasma，ICP)ICP的性能優(yōu)越，已成為最主要的應(yīng)用方式；③微波感生等離子體(microwaveinducedplasma,MIP)

溫度5000-6000K，激發(fā)能量高，可激發(fā)許多很難激發(fā)的非金屬元素：C、N、F、Br、Cl、C、H、O等，可用于有機(jī)物成分分析，測(cè)定金屬元素的靈敏度不如DCP和ICP。4.電感耦合高頻等離子體39第三十九頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五（2）

ICP-AES的結(jié)構(gòu)流程采用ICP作為光源是ICP-AES與其他光譜儀的主要不同之處。主要部分：1.高頻發(fā)生器自激式高頻發(fā)生器，用于中、低檔儀器；晶體控制高頻發(fā)生器，輸出功率和頻率穩(wěn)定性高，可利用同軸電纜遠(yuǎn)距離傳送。2.等離子體炬管三層同心石英玻璃管3.試樣霧化器4.光譜系統(tǒng)4.電感耦合高頻等離子體40第四十頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五

ICP-AES41第四十一頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五（3）ICP的主要儀器構(gòu)造及功能：

高頻發(fā)生器：產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)，通過高頻加熱效應(yīng)供給等離子工作氣體能量；工作氣體：一般為氬氣。

氬氣發(fā)射的是一個(gè)簡單光譜，而火焰產(chǎn)生的是分子光譜；

氬氣具有能激發(fā)和離子化周期中大部分元素的能力；氬氣和分析物間不形成穩(wěn)定的化合物。等離子體炬管：為3層同心石英管，等離子體工作氣體Ar從管內(nèi)通過，試樣在霧化器中霧化后，由中心管進(jìn)入火焰，外層Ar氣從切線方向進(jìn)入，保護(hù)石英管不被燒熔，中層Ar氣用來點(diǎn)燃等離子體。4.電感耦合高頻等離子體42第四十二頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五

（4）ICP-AES的原理

ICP是由高頻發(fā)生器和等離子體炬管組成。①晶體控制高頻發(fā)生器石英晶體作為振源，經(jīng)電壓和功率放大，產(chǎn)生具有一定頻率和功率的高頻信號(hào)，用來產(chǎn)生和維持等離子體放電。石英晶體固有振蕩頻率：6.78MHz，二次倍頻后為27.120MHz,電壓和功率放大后，功率為1-2kW；4.電感耦合高頻等離子體43第四十三頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五

②炬管與霧化器

三層同心石英玻璃炬管置于高頻感應(yīng)線圈中，等離子體工作氣體從管內(nèi)通過，試樣在霧化器中霧化后，由中心管進(jìn)入火焰；外層Ar從切線方向進(jìn)入，保護(hù)石英管不被燒熔，中層Ar用來點(diǎn)燃等離子體；

（4）ICP-AES的原理44第四十四頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五

③產(chǎn)生等離子體

當(dāng)高頻發(fā)生器接通電源后，高頻電流I通過感應(yīng)線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)(綠色)。開始時(shí)，管內(nèi)為Ar氣，不導(dǎo)電，需要用高壓電火花觸發(fā)，使氣體電離后，在高頻交流電場(chǎng)的作用下，帶電粒子高速運(yùn)動(dòng)，碰撞，形成“雪崩”式放電，產(chǎn)生等離子體氣流。在垂直于磁場(chǎng)方向?qū)a(chǎn)生感應(yīng)電流（渦電流，粉色），其電阻很小，電流很大(數(shù)百安)，產(chǎn)生高溫。又將氣體加熱、電離，在管口形成穩(wěn)定的等離子體焰炬。

（4）ICP-AES的原理45第四十五頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五ICP焰可分為焰心，內(nèi)焰和尾焰三個(gè)區(qū)域

焰心區(qū)：白色不透明，溫度高達(dá)10000K，用來將試樣預(yù)熱、揮發(fā)溶劑和蒸發(fā)溶質(zhì)，故稱預(yù)熱區(qū)；內(nèi)焰區(qū)：位于焰心區(qū)上方，略帶淡藍(lán)色，呈半透明狀，溫度為6000～8000K，是被測(cè)物原子化、激發(fā)、電離與輻射的主要區(qū)域，故稱測(cè)光區(qū)；尾焰區(qū)：在內(nèi)焰區(qū)上方，無色透明，溫度在6000K以下，只能激發(fā)低能級(jí)的譜線。46第四十六頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五（5）ICP-AES特點(diǎn)

(1)溫度高，惰性氣氛，原子化條件好，有利于難熔化合物的分解和元素激發(fā)，有很高的靈敏度和穩(wěn)定性；

(2)“趨膚效應(yīng)”，渦電流在外表面處密度大，使表面溫度高，軸心溫度低，中心通道進(jìn)樣對(duì)等離子的穩(wěn)定性影響小。也有效消除自吸現(xiàn)象，線性范圍寬（4～5個(gè)數(shù)量級(jí)）；

(3)

ICP中電子密度大，堿金屬電離造成的影響?。?/p>

(4)Ar氣體產(chǎn)生的背景干擾?。?/p>

(5)無電極放電，無電極污染；

ICP焰炬外型像火焰，但不是化學(xué)燃燒火焰，氣體放電；缺點(diǎn)：對(duì)非金屬測(cè)定的靈敏度低，儀器昂貴，操作費(fèi)用高。47第四十七頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五48第四十八頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五光源蒸發(fā)溫度/K激發(fā)溫度/K放電穩(wěn)定性用途直流電弧800～38004000～7000較差難揮發(fā)元素的定性，半微量及低含量雜質(zhì)的定量分析交流電弧比直流電弧低比直流電弧略高較好礦物，低含量金屬的定性定量分析火花比交流電弧低10000好高含量金屬，難激發(fā)元素的定量分析ICP很高6000～8000很好溶液，合金的定量分析幾種常見光源的性質(zhì)和應(yīng)用49第四十九頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五光路圖50第五十頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五檢測(cè)器51第五十一頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五二.攝譜儀

定義：通過照相方式將譜線記錄在感光板上的光譜儀稱為攝譜儀。組成：照明系統(tǒng)、準(zhǔn)光系統(tǒng)、色散系統(tǒng)及投影系統(tǒng)，核心為分光系統(tǒng)。依分光系統(tǒng)的不同分為:棱鏡攝譜儀和光柵攝譜儀依色散能力的不同分為：大、中、小三種規(guī)格。用途：光譜的定性和定量分析。原子發(fā)射光譜儀52第五十二頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五

將原子發(fā)射出的輻射分光后觀察其光譜的儀器。按接受光譜方式分：看譜法、攝譜法、光電法；按儀器分光系統(tǒng)分：棱鏡攝譜儀、光柵攝譜儀；

光柵攝譜儀比棱鏡攝譜儀有更大的分辨率。攝譜儀在鋼鐵工業(yè)應(yīng)用廣泛。性能指標(biāo)：色散率、分辨率、集光能力。二.攝譜儀原子發(fā)射光譜儀53第五十三頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五1.攝譜儀光路圖7-3原子發(fā)射光譜儀二.攝譜儀54第五十四頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五2.攝譜儀的觀察裝置（1）光譜投影儀（映譜儀），光譜定性分析時(shí)將光譜圖放大，放大20倍。（2）測(cè)微光度計(jì)（黑度計(jì)）；定量分析時(shí)，測(cè)定接受到的光譜線強(qiáng)度；光線越強(qiáng)，感光板上譜線越黑。S=lg(1/T)=lg(I0/I)55第五十五頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五

（1）光譜投影儀（映譜儀）用于光譜定性分析及觀察譜片。（2）測(cè)微光度計(jì)（黑度計(jì)）主要用于光譜定量分析時(shí)測(cè)量感光板上所記錄的譜線黑度。*測(cè)微光度計(jì)的三種讀數(shù)標(biāo)尺：●直線標(biāo)尺→D標(biāo)尺（刻度為0～1000）●黑度標(biāo)尺→S標(biāo)尺（刻度為～0）●W標(biāo)尺（刻度為～-）原子發(fā)射光譜儀2.攝譜儀的觀察裝置56第五十六頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五（1）棱鏡攝譜儀：色散率：把不同波長的光分散開的能力。通常用倒線色散率來表征光譜儀的分光能力，即譜片上單位長度所對(duì)應(yīng)的波長范圍。(單位為nm／mm)線色散率是指波長相差dλ的兩條譜線在焦面上被分開的距離dl。分辨率：指攝譜儀的光學(xué)系統(tǒng)能夠正確分辨出相鄰兩條譜線的能力。R=λ/Δλ

理論分辨率：R0=mtdn/dλ集光本領(lǐng):表示光譜儀光學(xué)系統(tǒng)傳遞輻射的能力，可用感光板上單位面積內(nèi)所得到的輻射同量與入射于狹縫的光源兩度之比來表示，與狹縫寬度無關(guān)。原子發(fā)射光譜儀3.攝譜儀分類57第五十七頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五（2）光柵攝譜儀：定義：應(yīng)用衍射光柵作為色散元件，利用光的衍射現(xiàn)象進(jìn)行分光。色散率：在同一級(jí)光譜中，色散率基本不隨波長改變，是均勻色散；在不同級(jí)光譜中，隨光譜級(jí)次增大而增大；分辨率：R=λ/Δλ=mN,(m為光譜級(jí)次，N為光柵刻痕的總數(shù))。比較：對(duì)于一塊寬度為50mm，刻痕為1200條/nm的光柵，在一級(jí)光譜中，Ｒ=6×104；若用棱鏡，即使選色散率較大的重火石玻璃，dn/dλ=120條/mm，要達(dá)到光柵同樣的分辨率，棱鏡的底邊長竟需b=500mm。閃耀特性：與光柵的反射性質(zhì)有關(guān)的一個(gè)參數(shù)。原子發(fā)射光譜儀3.攝譜儀分類58第五十八頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五光譜定性分析

qualitativespectrometricanalysis定性依據(jù)：元素不同→電子結(jié)構(gòu)不同→光譜不同→特征光譜1.元素的分析線、最后線、靈敏線分析線：復(fù)雜元素的譜線可能多至數(shù)千條，只選擇其中幾條特征譜線檢驗(yàn)，稱其為分析線；最后線：濃度逐漸減小，譜線強(qiáng)度減小，最后消失的譜線；靈敏線：最易激發(fā)的能級(jí)所產(chǎn)生的譜線，每種元素都有一條或幾條譜線最強(qiáng)的線，即靈敏線。最后線也是最靈敏線；共振線：由第一激發(fā)態(tài)回到基態(tài)所產(chǎn)生的譜線；通常也是最靈敏線、最后線；59第五十九頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五兩個(gè)概念：自吸：在光源的弧焰中其中心的溫度最高，而邊緣的溫度較低，處于邊緣的、基態(tài)的同類氣態(tài)原子較多。當(dāng)弧焰中心的激發(fā)態(tài)原子發(fā)射的光通過弧焰邊緣時(shí)，被同類基態(tài)原子吸收，使譜線中心的輻射強(qiáng)度減弱，這種現(xiàn)象稱為自吸。自蝕：當(dāng)自吸現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，譜線中心的輻射完全被吸收的現(xiàn)象。其譜線稱為自蝕線。表現(xiàn)在譜線上是雙線。注意：

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，則說明試樣中不存在被檢元素，或者說該元素的含量在檢測(cè)靈敏度以下。60第六十頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五（一）定性分析的方法1.標(biāo)準(zhǔn)試樣光譜比較法：

將試樣與待測(cè)元素的純物質(zhì)并列攝譜于同一感光板上，對(duì)照比較試樣光譜與純物質(zhì)光譜，若試樣光譜中出現(xiàn)于純物質(zhì)相同的特征譜線，表明試樣中存在待測(cè)物質(zhì)元素。*適用對(duì)象：對(duì)指定的少數(shù)幾種元素進(jìn)行定性分析。２.元素光譜圖比較法（鐵譜法）：*

適用對(duì)象：對(duì)測(cè)定復(fù)雜組分及進(jìn)行光譜全分析。在一張放大２０倍以后的不同波段的鐵光譜圖上，將各元素的靈敏線按波長位置標(biāo)插在鐵光譜的相應(yīng)位置上，即以鐵譜線作為波長的標(biāo)尺，再逐一檢查待測(cè)元素的譜線是否在相應(yīng)的位置出現(xiàn)。61第六十一頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五

2.定性方法標(biāo)準(zhǔn)光譜比較法：

最常用的方法，以鐵譜作為標(biāo)準(zhǔn)(波長標(biāo)尺)；為什么選鐵譜？62第六十二頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五

標(biāo)準(zhǔn)光譜比較定性法

為什么選鐵譜？（1）譜線多：在210～660nm范圍內(nèi)有數(shù)千條譜線；（2）譜線間距離分配均勻：容易對(duì)比，適用面廣；（3）定位準(zhǔn)確：已準(zhǔn)確測(cè)量了鐵譜每一條譜線的波長。標(biāo)準(zhǔn)譜圖：將其他元素的分析線標(biāo)記在鐵譜上，鐵譜起到標(biāo)尺的作用。譜線檢查：將試樣與純鐵在完全相同條件下攝譜，將兩譜片在映譜器(放大器)上對(duì)齊、放大20倍，檢查待測(cè)元素的分析線是否存在，并與標(biāo)準(zhǔn)譜圖對(duì)比確定?？赏瑫r(shí)進(jìn)行多元素測(cè)定。63第六十三頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五64第六十四頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五

3.定性分析實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)(1)試樣處理

a.金屬或合金可以試樣本身作為電極，當(dāng)試樣量很少時(shí)，將試樣粉碎后放在電極的試樣槽內(nèi)；

b.固體試樣研磨成均勻的粉末后放在電極的試樣槽內(nèi)；

c.糊狀試樣先蒸干，殘?jiān)心コ删鶆虻姆勰┖蠓旁陔姌O的試樣槽內(nèi)。液體試樣可采用ICP-AES直接進(jìn)行分析。(2)實(shí)驗(yàn)條件選擇

a.光譜儀

在定性分析中通常選擇靈敏度高的直流電??；狹縫寬度5～7m；分析稀土元素時(shí)，由于其譜線復(fù)雜，要選擇色散率較高的大型攝譜儀。65第六十五頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五

b.電極電極材料：采用光譜純的碳或石墨，特殊情況采用銅電極；電極尺寸：直徑約6mm，長3～4mm；試樣槽尺寸：直徑約3～4mm，深3～6mm；

試樣量：10～20mg；放電時(shí)，碳+氮產(chǎn)生氰(CN)，氰分子在358.4～421.6nm產(chǎn)生帶狀光譜，干擾其他元素出現(xiàn)在該區(qū)域的光譜線，需要該區(qū)域時(shí)，可采用銅電極，但靈敏度低。66第六十六頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五

（3）攝譜過程

攝譜順序：碳電極(空白)、鐵譜、試樣；分段暴光法：先在小電流(5A)激發(fā)光源攝取易揮發(fā)元素光譜調(diào)節(jié)光闌，改變暴光位置后，加大電流(10A)，再次暴光攝取難揮發(fā)元素光譜；

采用哈特曼光闌，可多次暴光而不影響譜線相對(duì)位置，便于對(duì)比。

選擇原則：常見元素→中型石英攝譜儀(近紫外區(qū))

稀土元素→大型攝譜儀(譜線復(fù)雜)67第六十七頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五１．試樣的處理：

*無機(jī)物：均勻粉末（或先予分離）→電極激發(fā)

*有機(jī)物：低溫干燥→灰化→電極激發(fā)２．?dāng)z譜：

*選擇原則：常見元素→中型石英攝譜儀(近紫外區(qū))

稀土元素→大型攝譜儀(譜線復(fù)雜)（二）工作條件的選擇：３．激發(fā)光源：*直流電?。弘姌O頭溫度高，有利于試樣蒸發(fā)，絕對(duì)靈敏度高，68第六十八頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五４．電流控制：

一般先使用較小的電流(5～6A)，然后用較大的電流(6～20A)，直至試樣蒸發(fā)完畢，試樣揮發(fā)完后，電弧發(fā)出噪聲，并呈現(xiàn)紫色。５．狹縫：

為了減小譜線的重疊干擾和提高分辨率，攝譜時(shí)狹縫應(yīng)小一些，以５～７

μm為宜。６．應(yīng)用哈特曼光欄：為避免攝譜時(shí)因感光板移動(dòng)帶來的機(jī)械誤差，造成鐵譜與試樣光譜位置不一致，故使用哈特曼光欄，以便相互比較，定性查找。69第六十九頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五特點(diǎn)：與目視比色法相似；測(cè)量試樣中元素的大致濃度范圍應(yīng)用：用于鋼材、合金等的分類、礦石品位分級(jí)等大批量試樣的快速測(cè)定。譜線強(qiáng)度比較法：測(cè)定一系列不同含量的待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)光譜系列，在完全相同條件下(同時(shí)攝譜)，測(cè)定試樣中待測(cè)元素光譜，選擇靈敏線，比較標(biāo)準(zhǔn)譜圖與試樣譜圖中靈敏線的黑度，確定含量范圍。光譜半定量分析法70第七十頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五1.譜線呈現(xiàn)法：試樣中某元素含量低時(shí)，攝譜后在感光板上僅出現(xiàn)少數(shù)幾根靈敏線，隨著試樣中該元素含量的增加，一些次靈敏線與原本較弱的譜線相繼出現(xiàn)，于是可以編成一張譜線出現(xiàn)于含量的關(guān)系表，根據(jù)某一譜線是否出現(xiàn)來估計(jì)試樣中該元素的大致含量。特點(diǎn)：簡單快速；但準(zhǔn)確程度受試樣組成與分析條件的影響較大。光譜半定量分析法71第七十一頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五2.譜線強(qiáng)度比較法(黑度比較法)將試樣予以列組分含量已知的標(biāo)樣在相同條件下并列攝譜于同一感光板上，直接目視比較被測(cè)試樣與標(biāo)樣光譜中待測(cè)元素同一分析線的黑度。黑度越大，則含量越高。特點(diǎn)：該法的準(zhǔn)確度取決于被測(cè)試樣與標(biāo)樣組成的相似程度及標(biāo)樣中待測(cè)元素含量間隔的大小光譜半定量分析法72第七十二頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五3.均稱線對(duì)法利用具有相似激發(fā)電位的元素進(jìn)行比較分析的方法。具體方法如下：選擇譜線強(qiáng)度變化很小的元素作內(nèi)標(biāo)物；配制不同濃度的內(nèi)標(biāo)物，并測(cè)定它們相應(yīng)的譜線；將試樣中的譜線與內(nèi)標(biāo)物的譜線作對(duì)比，用目視觀察譜線的黑度，由此判斷試樣中某一元素的含量。光譜半定量分析法73第七十三頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五1.發(fā)射光譜定量分析的基本關(guān)系式

在條件一定時(shí)，譜線強(qiáng)度I與待測(cè)元素含量c關(guān)系為：I=ac

a為常數(shù)(與蒸發(fā)、激發(fā)過程等有關(guān))，考慮到發(fā)射光譜中存在著自吸現(xiàn)象，需要引入自吸常數(shù)b

，則：

發(fā)射光譜分析的基本關(guān)系式，稱為塞伯-羅馬金公式（(Schiebe-Lomakinequation):經(jīng)驗(yàn)式）定量分析的方法當(dāng)譜線強(qiáng)度不大時(shí)，沒有自吸，b＝１；有自吸時(shí)，b＜１，且自吸越大，b值越小；對(duì)a，b，只有在嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件、在待測(cè)元素含量的范圍內(nèi)，它們才是常數(shù)，且lgI與lgc之間才具有線形關(guān)系。

74第七十四頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五

2.內(nèi)標(biāo)法（1）內(nèi)標(biāo)法基本關(guān)系式

影響譜線強(qiáng)度因素較多，直接測(cè)定譜線絕對(duì)強(qiáng)度計(jì)算難以獲得準(zhǔn)確結(jié)果，實(shí)際工作多采用內(nèi)標(biāo)法（相對(duì)強(qiáng)度法）。在被測(cè)元素的光譜中選擇一條作為分析線(強(qiáng)度I)，再選擇內(nèi)標(biāo)物的一條譜線(強(qiáng)度I0)，組成分析線對(duì)。則：

相對(duì)強(qiáng)度R：

A為其他三項(xiàng)合并后的常數(shù)項(xiàng)，內(nèi)標(biāo)法定量的基本關(guān)系式。定量分析的方法75第七十五頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五（2）內(nèi)標(biāo)元素與分析線對(duì)的選擇：內(nèi)標(biāo)元素可以選擇基體元素，或另外加入，含量固定；內(nèi)標(biāo)元素與待測(cè)元素具有相近的蒸發(fā)特性；分析線對(duì)應(yīng)匹配，同為原子線或離子線，且激發(fā)電位相近（譜線靠近），形成“均勻線對(duì)”；兩條譜線的波長盡可能接近；強(qiáng)度相差不大，無相鄰譜線干擾，無自吸或自吸很??；分析元素與內(nèi)標(biāo)元素的揮發(fā)率相近，包括沸點(diǎn)、化學(xué)活性、相對(duì)原子質(zhì)量等。定量分析的方法

2.內(nèi)標(biāo)法76第七十六頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五（3）內(nèi)標(biāo)法的使用－乳劑特性曲線黑度：表示譜線在感光板上的變黑程度。乳劑特性曲線：譜線的黑度S與照射在感光板上的曝光量有關(guān)。用來表示這種關(guān)系的圖解曲線稱為乳劑特性曲線。圖乳劑特性曲線定量分析的方法77第七十七頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五（4）內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量分析公式的推導(dǎo)：令H=Et≈It,得S1=γ1lgI1t1-i1

S2=γ2lgI2t2-i2(1)已知：由圖：（2）ΔS=S1-S2=γlg(I1/I2)=γlgR（3）聯(lián)系式（1），得：ΔS=γlgR=γb1lgc+γlgA（4）78第七十八頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五

3.標(biāo)準(zhǔn)加入法

無合適內(nèi)標(biāo)物時(shí)，采用該法。取若干份體積相同的試液（cX），依次按比例加入不同量的待測(cè)物的標(biāo)準(zhǔn)溶液（cO），濃度依次為：

cX

，cX

+cO

，cX

+2cO

，cX

+3cO

，cX

+4cO

……

在相同條件下測(cè)定：RX，R1，R2，R3，R4……。以R對(duì)濃度c做圖得一直線，圖中cX點(diǎn)即待測(cè)溶液濃度。

R=Acbb=1時(shí)，R=A(cx+ci)R=0時(shí)，cx=–ci

定量分析的方法79第七十九頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五

S=lgR=

blgc+lgA將三個(gè)或三個(gè)以上含有不同濃度被測(cè)元素的標(biāo)樣作攝譜操作，按光譜定量分析的基本關(guān)系式，以分析線對(duì)強(qiáng)度比的對(duì)數(shù)值lgR對(duì)標(biāo)樣中被測(cè)組分濃度的對(duì)數(shù)值lgc作校正曲線。相同條件下，測(cè)量未知試樣的lgR，由校正曲線求得未知試樣中被測(cè)元素含量。4.三標(biāo)準(zhǔn)試樣法光譜定量分析

（攝譜法中的標(biāo)準(zhǔn)曲線法）：定量分析的方法80第八十頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五

光電直讀是利用光電法直接獲得光譜線的強(qiáng)度；兩種類型：多道固定狹縫式和單道掃描式；

一個(gè)出射狹縫和一個(gè)光電倍增管，可接受一條譜線，構(gòu)成一個(gè)測(cè)量通道；單道掃描式是轉(zhuǎn)動(dòng)光柵進(jìn)行掃描，在不同時(shí)間檢測(cè)不同譜線；

多道固定狹縫式則是安裝多個(gè)（多達(dá)70個(gè)），同時(shí)測(cè)定多個(gè)元素的譜線；光電直讀等離子體發(fā)射光譜儀81第八十一頁，共九十三頁，編輯于2023年，星期五凹面光柵與羅蘭圓

多道型光電直讀光度儀多采用凹面光柵；羅蘭圓：Rowland(羅蘭)發(fā)現(xiàn)在曲率半徑為R

的凹面反射光柵上存在著一個(gè)直徑為R的圓，不同波長的光都成像在圓上，