一、什么是光譜分析法？
凡是根據物質(zhì)與輻射能的相互作用所建立起來(lái)的定性、定量和結構分析的方法，均可稱(chēng)為光學(xué)分析法。光學(xué)分析法是基于物質(zhì)發(fā)射的電磁輻射(electromagnetic radiation)或物質(zhì)與輻射相互作用產(chǎn)生的輻射信號或發(fā)生的信號變化來(lái)測定物質(zhì)的性質(zhì)、含量和結構的儀器分析方法。
電磁輻射是一種以電磁波的形式在空間高速傳播的粒子流，具有波動(dòng)性和微粒性。
二、光譜分析法有哪些類(lèi)型?
1.線(xiàn)光譜
當輻射物質(zhì)是單個(gè)的氣態(tài)原子時(shí)，產(chǎn)生紫外、可見(jiàn)光區的線(xiàn)光譜。
通過(guò)內層電子的躍遷可以產(chǎn)生X射線(xiàn)線(xiàn)光譜。
2.帶光譜
帶光譜是由許多量子化的振動(dòng)能級疊加在分子的基態(tài)電子能級上而形成的。
3.連續光譜
固體加熱至熾熱會(huì )發(fā)射連續光譜，這類(lèi)熱輻射稱(chēng)為黑體輻射。通過(guò)熱能激發(fā)凝聚體中無(wú)數原子和分之振蕩產(chǎn)生黑體輻射。
被加熱的固體發(fā)射連續光譜，它們是紅外、可見(jiàn)及長(cháng)波側紫外光區分析儀器的重要光源。
根據發(fā)射光譜所在的光譜區和激發(fā)方法不同，發(fā)射光譜法分為：
1. g射線(xiàn)光譜法
天然或人工放射性物質(zhì)的原子核在衰變的過(guò)程中發(fā)射a和b粒子后，往往使自身的核激發(fā)，然后該核通過(guò)發(fā)射g射線(xiàn)回到基態(tài)。測量這種特征g射線(xiàn)的能量（或波長(cháng)），可以進(jìn)行定性分析，測量g射線(xiàn)的強度，可以進(jìn)行定量分析。
2. X射線(xiàn)熒光分析法
原子受高能輻射激發(fā)，其內層電子能級躍遷，即發(fā)射出特征X射線(xiàn)，稱(chēng)為X射線(xiàn)熒光。用X射線(xiàn)管發(fā)生的一次X射線(xiàn)來(lái)激發(fā)X射線(xiàn)熒光是最常用的方法。測量X射線(xiàn)的能量（或波長(cháng)）可以進(jìn)行定性分析，測量其強度可以進(jìn)行定量分析。
3. 原子發(fā)射光譜分析法
用火焰、電弧、等離子炬等作為激發(fā)源，使氣態(tài)原子或離子的外層電子 受激發(fā)發(fā)射特征光學(xué)光譜，利用這種光譜進(jìn)行分析的方法叫做原子發(fā)射光譜分析法。波長(cháng)范圍在190 - 900nm，可用于定性和定量分析。
4. 原子熒光分析法
氣態(tài)自由原子吸收特征波長(cháng)的輻射后，原子的外層電子從基態(tài)或低能態(tài)躍遷到較高能態(tài)，約經(jīng)10-8 s，又躍遷至基態(tài)或低能態(tài)，同時(shí)發(fā)射出與原激發(fā)波長(cháng)相同（共振熒光）或不同的輻射（非共振熒光），稱(chēng)為原子熒光。
發(fā)射的波長(cháng)在紫外和可見(jiàn)光區。在與激發(fā)光源成一定角度（通常為90°）的方向測量熒光的強度，可以進(jìn)行定量分析。
5. 分子熒光分析法
某些物質(zhì)被紫外光照射后，物質(zhì)分子吸收了輻射而成為激發(fā)態(tài)分子，然后回到基態(tài)的過(guò)程中發(fā)射出比入射波長(cháng)更長(cháng)的熒光。測量熒光的強度進(jìn)行分析的方法稱(chēng)為熒光分析法。波長(cháng)在光學(xué)光譜區。
6. 分子磷光分析法
物質(zhì)吸收光能后，基態(tài)分子中的一個(gè)電子被激發(fā)躍遷至第一激發(fā)單重態(tài)軌道，由第一激發(fā)單重態(tài)的最低能級，經(jīng)系統間交叉躍遷至第一激發(fā)三重態(tài)（系間竄躍），并經(jīng)過(guò)振動(dòng)弛豫至最低振動(dòng)能級，因此，由此激發(fā)態(tài)躍遷回至基態(tài)時(shí)，便發(fā)射磷光。
根據磷光強度進(jìn)行分析的方法成為磷光分析法。它主要用于環(huán)境分析、藥物研究等方面的有機化合物的測定。
7. 化學(xué)發(fā)光分析法
由化學(xué)反應提供足夠的能量，使其中一種反應的分子的電子被激發(fā)，形成激發(fā)態(tài)分子。激發(fā)態(tài)分子躍回基態(tài)時(shí)，就發(fā)出一定波長(cháng)的光。其發(fā)光強度隨時(shí)間變化，并可得到較強的發(fā)光（峰值）。
在合適的條件下，峰值與被分析物濃度成線(xiàn)性關(guān)系，可用于定量分析。
由于化學(xué)發(fā)光反應類(lèi)型不同，發(fā)射光譜范圍為400 - 1400nm。
三、紅外光譜分析的原理
將一束不同波長(cháng)的紅外射線(xiàn)照射到物質(zhì)的分子上，某些特定波長(cháng)的紅外射線(xiàn)被吸收，形成這一分子的紅外吸收光譜。每種分子都有由其組成和結構決定的獨有的紅外吸收光譜，據此可以對分子進(jìn)行結構分析和鑒定。
四、原子吸收光譜分析法基本原理
1 、原子吸收光譜的產(chǎn)生
基態(tài)原子吸收其共振輻射，外層電子由基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)而產(chǎn)生原子吸收光譜。原子吸收光譜位于光譜的紫外區和可見(jiàn)區。
2 、原子吸收光譜的譜線(xiàn)輪廓
原子吸收光譜線(xiàn)并不是嚴格地幾何意義上的線(xiàn)（幾何線(xiàn)無(wú)寬度），而是有相當窄的頻率或波長(cháng)范圍，即有一定的寬度。一束不同頻率強度為I0的平行光通過(guò)厚度為l的原子蒸氣，一部分光被吸收，透過(guò)光的強度Iv服從吸收定律
Iv = I0·exp(-kvl)
式中kv是基態(tài)原子對頻率為v的光的吸收系數。不同元素原子吸收不同頻率的光，透過(guò)光強度對吸收光頻率作圖。
3 、原子吸收光譜的測量
?。?） 積分吸收
在吸收線(xiàn)輪廓內，吸收系數的積分稱(chēng)為積分吸收系數，簡(jiǎn)稱(chēng)為積分吸收，它表示吸收的全部能量。從理論上可以得出，積分吸收與原子蒸氣中吸收輻射的原子數成正比。
?。?） 峰值吸收
1955年Walsh A提出，在溫度不太高的穩定火焰條件下，峰值吸收系數與火焰中被測元素的原子濃度也成正比。吸收線(xiàn)中心波長(cháng)處的吸收系數K0為峰值吸收系數，簡(jiǎn)稱(chēng)峰值吸收。前面指出，在通常原子吸收測定條件下，原子吸收線(xiàn)輪廓取決于Doppler寬度峰值吸收系數與原子濃度成正比。
?。?）銳線(xiàn)光源
峰值吸收的測定是至關(guān)重要的，在分子光譜中光源都是使用連續光譜，連續光譜的光源很難測準峰值吸收，Walsh還提出用銳線(xiàn)光源測量峰值吸收，從而解決了原子吸收的實(shí)用測量問(wèn)題。
銳線(xiàn)光源是發(fā)射線(xiàn)半寬度遠小于吸收線(xiàn)半寬度的光源，如空心陰極燈。在使用銳線(xiàn)光源時(shí)，光源發(fā)射線(xiàn)半寬度很小，并且發(fā)射線(xiàn)與吸收線(xiàn)的中心頻率一致。這時(shí)發(fā)射線(xiàn)的輪廓可看作一個(gè)很窄的矩形，即峰值吸收系數Kv在此輪廓內不隨頻率而改變，吸收只限于發(fā)射線(xiàn)輪廓內。這樣，一定的K0即可測出一定的原子濃度。
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