光谱分析器的组成_具体原理解析

　　原子发射光谱学是根据原子发射的光谱来确定物质的化学成分。在正常情况下，原子处于稳定状态，其能量处于最低状态，这种状态被称为基态。然而，当原子受到能量（如热、电等）的作用时，原子通过与气态粒子和高速运动的电子碰撞获得能量，使原子外层的电子从基态跃迁到更高的能级，处于这种状态的原子被称为激发态。

　　从基态跳到激发态所需的能量被称为激发势。当施加的能量足够大时，原子中的电子就会脱离原子核的束缚力，原子就会变成一个离子，这个过程称为电离。原子失去一个电子成为离子所需的能量被称为初级电离电位。离子中的外层电子也可以被激发，这所需的能量是相应离子的激发电位。

　　处于激发态的原子非常不稳定，会在很短的时间内跳到基态或其他较低的能级。当一个原子从较高的能级跳到基态或其他较低的能级时，多余的能量被释放出来，以一定波长的电磁波的形式辐射出来。每条发射光谱线的波长取决于跃迁前后两个能级之间的差异。由于原子的能级很多，原子的外层电子在被激发后可以进行不同的跃迁，但这些跃迁应遵循一定的规则（即 "光谱规律"），因此，特定元素的原子可以产生一系列不同波长的特征光谱线，它们按一定的顺序排列并保持一定的强度比。

　　光谱分析是通过识别元素的特征光谱来确定其存在（定性分析），而这些光谱线的强度与样品中元素的含量有关，因此可以通过这些光谱线的强度来确定元素的含量（定量分析）。

　　光谱分析器的组成

　　(1) 光源 提供连续光谱或线状光谱的装置，强度高，稳定性好，发光面积小。紫外分子吸收分光光度计常用的光源有氢灯和氘灯，可见分子吸收分光光度计常用的光源有钨灯和卤钨灯，红外分子吸收分光光度计常用的光源有硅碳棒、能斯特灯；原子吸收分光光度计常用的光源有空心阴极灯。

　　2）单色器 将连续的光按波长顺序分散，并分离出一定宽度的波段的装置。单色器一般由光栅或棱镜、狭缝、准直器三部分组成。

　　3）比色皿 用来储存被测样品的容器或装置。紫外分子吸收常用石英池，可见分子吸收常用玻璃池，红外分子吸收用岩盐材料制成的液体池、气体池、固体池；原子吸收为雾化器。

　　4）检测器将光信号转换成电信号的装置。紫外-可见吸收常用光电池、光管、光电倍增管、光电二极管阵列等探测器。红外线吸收常用热电偶、高勒槽和电阻式辐射量热仪。

　　5）信号处理和显示系统 信号处理包括信号的放大、数学运算和转换。显示系统包括仪表显示、数字显示、荧光屏显示、结果打印等。

　　频谱仪的原理

　　原子发射光谱学是根据原子发射的光谱来确定物质的化学成分。不同的物质是由不同元素的原子组成的，它们都包含一个紧凑的原子核，电子围绕原子核不断运动。每个电子都处于一定的能级，具有一定的能量。在正常情况下，原子处于稳定状态，其能量处于最低，这种状态被称为基态。然而，当原子受到能量（如热、电等）的作用时，原子通过与气态粒子和高速运动的电子碰撞获得能量，使原子外层的电子从基态跳到更高的能级，这种状态的原子称为激发态。从基态跳到激发态所需的能量被称为激发势。当施加的能量足够大时，原子中的电子就会脱离原子核的束缚力，原子就会变成一个离子，这个过程称为电离。原子失去一个电子成为离子所需的能量被称为初级电离电位。离子中的外层电子也可以被激发，这所需的能量是相应离子的激发电位。处于激发态的原子非常不稳定，会在很短的时间内跳到基态或其他较低的能级。

　　当一个原子从高能级跳到基态或其他低能级时，会释放出多余的能量，这些能量以一定波长的电磁波形式辐射出来，其辐射能量可以用下式表示。1）E2、E1为高、低能级的能量，h为普朗克常数；v、λ为发射的电磁波的频率和波长，c为真空中的光速。

　　每条发射光谱线的波长取决于跳跃前后两个能级之间的差异。由于原子的能级较多，原子的外层电子被激发后可以进行不同的跃迁，但这些跃迁应遵循一定的规则（即 "光谱定律"），因此特定元素的原子可以产生一系列不同波长的特征光谱线，它们按一定顺序排列并保持一定的强度比。光谱分析就是通过这些元素的特征光谱来识别这些元素的存在（定性分析），而这些光谱线的强度与样品中元素的含量有关，所以可以通过这些光谱线的强度来确定元素的含量（定量分析）。这就是发射光谱分析的基本基础。