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第二章原子发射光谱分析法

    第三节仪    器
    原子发射光谱法仪器分为三部分，光源、分光仪和检测器。
    一、光源
    光源的作用是提供足够的能量使试样蒸发、原子化、激发、产生光谱。光源的特性在很大程度上影响着光谱分析的准确度、精密度和检出限。
    发射光谱分析光源种类很多，目前常用的有直流电弧、交流电弧、电火花及电感耦合高频等离子体(ICP)。
    (一) 直流电弧
    直流电弧的基本电路见图2－3。光源的弧焰温度一般可达4000-7000K，激发能力较强。由于持续放电，电极头温度高达3800K，蒸发能力强，试样进入分析间隙的量多，因此，分析的绝对灵敏度高。但是，放电的稳定性较差，定量分析的精密度不高。该激发光源适用于矿物和难挥发试样的定性、半定量及痕量元素的分析。
    （二）交流电弧光源
    交流电弧的基本电路见图2－4。由于交流电弧是间歇性脉冲放电，电流密度比直流电弧大，因此，弧焰温度可达4000-8000K，激发能力较强。但是，电极温度较低，其蒸发能力稍差。光源的稳定性较好，定量分析的精密度较高。该激发光源广泛应用于金属、合金中低含量元素的定量分析。


图2－3 直流电弧基本电路。 E－直流电源，V－直流电压表，L－电感	图2－4 交流电弧基本电路。 E－交流电源，L1,L2－电感，B1,B2－变压器，C1－振荡电容 C2－旁路电容，R1,R2－可变电阻，A－电流表，G－分析间隙，G'－放电盘

    （三）高压火花
    火花是指在至少两个电极间施加高压和相对较低的电流，并产生间歇性周期的振荡放电（图2－5）。其中一个电极由待测样品组成，另一个一般由钨制成。
    火花不同于交流电弧。典型的火花持续时间在几微秒数量级，电极间的空间为分析间隙，约为3-6mm，根据发生器原理和特性，火花有许多类型，按照使用电压的高低可分为：高压火花(10-20 kV)，中压火花(500-1500 V)和低压火花(300-500 V)。高压火花能自身点火，而中、低压火花则通过与火花频率同步的外部高压脉冲点火。当增加电压时精度可获改善，但检出限受损，因此，低压火花似乎是一个较好的折衷。
    高压火花放电稳定性好。放电时间极短，瞬间通过分析间隙G的电流密度极大，弧焰温度可达1×10⁴K，激发能力强，激发产生的谱线主要是元素的离子线，适用于难激发元素的定量分析。由于放电间歇时间较长，电极温度较低，并且弧焰半径小，其蒸发能力差，因此，该光源适用于低熔点金属和合金的定量分析。但是，火花光源的光谱背景较大，分析的灵敏度不高，适用于高含量组分定量分析，不适于微量或痕量元素的测定。

图2－5 高压电容火花发生器
(a) 是稳定间隙控制的火花电路；(b)旋转间隙控制的火花电路