一、什么是光譜分析法？
凡是根據(jù)物質(zhì)與輻射能的相互作用所建立起來的定性、定量和結(jié)構(gòu)分析的方法，均可稱為光學(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)生的信號變化來測定物質(zhì)的性質(zhì)、含量和結(jié)構(gòu)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，具有波動性和微粒性。
二、光譜分析法有哪些類型?
1.線光譜
當(dāng)輻射物質(zhì)是單個的氣態(tài)原子時，產(chǎn)生紫外、可見光區(qū)的線光譜。
通過內(nèi)層電子的躍遷可以產(chǎn)生X射線線光譜。
2.帶光譜
帶光譜是由許多量子化的振動能級疊加在分子的基態(tài)電子能級上而形成的。
3.連續(xù)光譜
固體加熱至熾熱會發(fā)射連續(xù)光譜，這類熱輻射稱為黑體輻射。通過熱能激發(fā)凝聚體中無數(shù)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(xù)光譜，它們是紅外、可見及長波側(cè)紫外光區(qū)分析儀器的重要光源。
根據(jù)發(fā)射光譜所在的光譜區(qū)和激發(fā)方法不同，發(fā)射光譜法分為：
1. g射線光譜法
天然或人工放射性物質(zhì)的原子核在衰變的過程中發(fā)射a和b粒子后，往往使自身的核激發(fā)，然后該核通過發(fā)射g射線回到基態(tài)。測量這種特征g射線的能量（或波長），可以進(jìn)行定性分析，測量g射線的強(qiáng)度，可以進(jìn)行定量分析。
2. X射線熒光分析法
原子受高能輻射激發(fā)，其內(nèi)層電子能級躍遷，即發(fā)射出特征X射線，稱為X射線熒光。用X射線管發(fā)生的一次X射線來激發(fā)X射線熒光是最常用的方法。測量X射線的能量（或波長）可以進(jìn)行定性分析，測量其強(qiáng)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)，同時發(fā)射出與原激發(fā)波長相同（共振熒光）或不同的輻射（非共振熒光），稱為原子熒光。
發(fā)射的波長在紫外和可見光區(qū)。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(qiáng)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)的過程中發(fā)射出比入射波長更長的熒光。測量熒光的強(qiáng)度進(jìn)行分析的方法稱為熒光分析法。波長在光學(xué)光譜區(qū)。
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(tǒng)間交叉躍遷至第一激發(fā)三重態(tài)（系間竄躍），并經(jīng)過振動弛豫至最低振動能級，因此，由此激發(fā)態(tài)躍遷回至基態(tài)時，便發(fā)射磷光。
根據(jù)磷光強(qiáng)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(jī)化合物的測定。
7. 化學(xué)發(fā)光分析法
由化學(xué)反應(yīng)提供足夠的能量，使其中一種反應(yīng)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，就發(fā)出一定波長的光。其發(fā)光強(qiáng)度隨時間變化，并可得到較強(qiáng)的發(fā)光（峰值）。
在合適的條件下，峰值與被分析物濃度成線性關(guān)系，可用于定量分析。
由于化學(xué)發(fā)光反應(yīng)類型不同，發(fā)射光譜范圍為400 - 1400nm。
三、紅外光譜分析的原理
將一束不同波長的紅外射線照射到物質(zhì)的分子上，某些特定波長的紅外射線被吸收，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(jié)構(gòu)決定的獨(dú)有的紅外吸收光譜，據(jù)此可以對分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)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(qū)和可見區(qū)。
2 、原子吸收光譜的譜線輪廓
原子吸收光譜線并不是嚴(yán)格地幾何意義上的線（幾何線無寬度），而是有相當(dāng)窄的頻率或波長范圍，即有一定的寬度。一束不同頻率強(qiáng)度為I0的平行光通過厚度為l的原子蒸氣，一部分光被吸收，透過光的強(qiáng)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(shù)。不同元素原子吸收不同頻率的光，透過光強(qiáng)度對吸收光頻率作圖。
3 、原子吸收光譜的測量
?。?） 積分吸收
在吸收線輪廓內(nèi)，吸收系數(shù)的積分稱為積分吸收系數(shù)，簡稱為積分吸收，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(shù)成正比。
?。?） 峰值吸收
1955年Walsh A提出，在溫度不太高的穩(wěn)定火焰條件下，峰值吸收系數(shù)與火焰中被測元素的原子濃度也成正比。吸收線中心波長處的吸收系數(shù)K0為峰值吸收系數(shù)，簡稱峰值吸收。前面指出，在通常原子吸收測定條件下，原子吸收線輪廓取決于Doppler寬度峰值吸收系數(shù)與原子濃度成正比。
?。?）銳線光源
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(xù)光譜，連續(xù)光譜的光源很難測準(zhǔn)峰值吸收，Walsh還提出用銳線光源測量峰值吸收，從而解決了原子吸收的實(shí)用測量問題。
銳線光源是發(fā)射線半寬度遠(yuǎn)小于吸收線半寬度的光源，如空心陰極燈。在使用銳線光源時，光源發(fā)射線半寬度很小，并且發(fā)射線與吸收線的中心頻率一致。這時發(fā)射線的輪廓可看作一個很窄的矩形，即峰值吸收系數(shù)Kv在此輪廓內(nèi)不隨頻率而改變，吸收只限于發(fā)射線輪廓內(nèi)。這樣，一定的K0即可測出一定的原子濃度。
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