原子光谱分析是分析化学的重要分支学科，是航空工业进行产品成分分析的主要检测手段。航空材料和产品种类繁多，成分分析技术难度很大。而且，航空产品许多是在高温、高压、高速环境下使用，对质量的要求很高。因此，光谱分析人员技术水平的高低直接关系到航空产品和武器装备的可靠性。根据航空工业对光谱分析检测人员的要求，本书是“分析化学检测人员培训教材”之一，对原子发射光谱分析、原子吸收光谱分析、原子荧光光谱分析和X射线荧光光谱分析等原子光谱分析技术所用的仪器、基本原理、基本方法，以及测量数据常用统计分析和测量结果不确定度评定方法做了系统、简明的介绍。并在每一分析技术中，给出了航空材料和产品成分检测工作中具有代表性的示例。

本书是为中航工业光谱分析Ⅱ级检测人员技术培训、考核和资格鉴定工作而编著的，也可供其它行业的分析化学工作者参考。

本书是航空分析化学检测人员资格鉴定培训教材中的一本。全书针对航空材料的行业应用，重点介绍了原子光谱基础知识、光谱仪器、原子发射光谱分析、原子吸收光谱分析、原子荧光光谱分析、X射线荧光光谱分析、测量数据统计处理和测量不确定度评定等方面内容。

本书既可作为航空分析化学检测人员资格鉴定培训的教材，还可作为从事材料分析检测的专业人员和科研人员的专业参考书，也可作为大专院校分析专业师生的教学参考书。

第1章 原子光谱分析基础知识1

 1.1 原子结构与原子光谱1

1.1.1 原子结构与能态1

1.1.2 激发与自发跃迁2

 1.2 原子光谱的激发3

1.2.1 激发方法3

1.2.2 激发机构3

1.2.3 热激发5

 1.3 谱线的特性6

1.3.1 谱线强度6

1.3.2 谱线宽度9

1.3.3 谱线的自吸与自蚀11

 1.4 原子光谱分析13

1.4.1 原子光谱分析定义13

1.4.2 原子光谱分析基本原理13

 1.5 原子光谱分析在工厂中的应用17

1.5.1 原子光谱分析技术的应用17

1.5.2 原子光谱分析技术的分类17

 参考文献17

第2章 光谱仪 19

 2.1 概述19

2.1.1 光谱仪一般结构原理19

2.1.2 光谱仪的分类19

2.1.3 光谱仪主要性能指标20

 2.2 棱镜光谱仪21

2.2.1 棱镜21

2.2.2 棱镜色散作用原理22

2.2.3 棱镜光谱仪的线色散率及分辨率23

2.2.4 棱镜光谱仪谱线弯曲24

2.2.5 几种常见棱镜光谱仪25

 2.3 光栅光谱仪26

2.3.1 衍射光栅、光强度分布及光栅方程式26

2.3.2 平面光栅及其闪耀作用27

2.3.3 凹面光栅28

2.3.4 光栅色散作用29

2.3.5 中阶梯光栅33

2.3.6 光栅光谱仪34

 2.4 狭缝及其照明38

2.4.1 狭缝38

2.4.2 狭缝照明39

2.4.3 狭缝宽度与光谱仪的光强42

 2.5 摄谱分析的辅助设备43

2.5.1 光谱投影仪43

2.5.2 测微密度计44

 参考文献45

第3章 原子发射光谱分析激发光源 46

 3.1 激发光源概述46

3.1.1 激发光源的作用46

3.1.2 对光源的要求46

3.1.3 光源的类型47

 3.2 电激发光源48

3.2.1 交流电弧48

3.2.2 低压火花50

3.2.3 高压火花54

3.2.4 光电光谱分析用光源简介56

 3.3 低气压放电光源58

3.3.1 低气压放电基本原理58

3.3.2 辉光放电装置61

3.3.3 应用65

 3.4 电感耦合等离子体光源67

3.4.1 ICP炬的形成67

3.4.2 ICP炬的物理特性71

3.4.3 ICP光源的光谱75

3.4.4 ICP光源的光谱分析特点77

3.4.5 进样系统79

3.4.6 高频（RF）发生器82

 参考文献83

第4章 原子发射光谱分析84

 4.1 原子发射光谱分析的基本原理84

4.1.1 定性分析基本原理84

4.1.2 定量分析基本原理84

4.1.3 定量分析的检出限、灵敏度和分析动态范围86

 4.2 摄谱分析88

4.2.1 光谱的记录及观测88

4.2.2 摄谱定性分析97

4.2.3 摄谱定量分析103

4.2.4 合金基体波动对光谱分析的影响111

4.2.5 光谱背景的影响114

4.2.6 摄谱分析方法的编制116

 4.3 光电光谱分析123

4.3.1 检测器——光电转换器件123

4.3.2 光电光谱仪的类型128

4.3.3 光电直读光谱分析129

4.3.4 辉光放电原子发射光谱分析（GDAES）137

4.3.5 电感耦合等离子体原子发射光谱分析（ICPAES）142

 参考文献159

第5章 原子吸收光谱分析160

 5.1 概述160

5.1.1 原子吸收光谱分析的分类160

5.1.2 原子吸收光谱分析的特点161

 5.2 原子吸收光谱分析基础知识161

5.2.1 原子吸收光谱分析的分析过程161

5.2.2 基态原子及原子吸收光谱的产生161

5.2.3 基态原子与激发态原子的分配162

5.2.4 原子吸收光谱163

5.2.5 原子吸收光谱分析的基本关系式164

5.2.6 原子吸收光谱分析的实用关系式165

 5.3 原子吸收光谱仪166

5.3.1 原子吸收光谱仪的基本结构及工作原理166

5.3.2 光源167

5.3.3 原子化系统168

5.3.4 分光系统170

5.3.5 检测和显示系统171

 5.4 原子吸收光谱分析技术171

5.4.1 溶液制备171

5.4.2 干扰及其校正172

5.4.3 背景校正方法174

5.4.4 原子吸收光谱分析的测量方法176

 5.5 火焰原子吸收光谱分析177

5.5.1 火焰原子化177

5.5.2 分析测量条件的选择与优化181

 5.6 火焰原子吸收光谱仪性能判断及运用实例185

5.6.1 火焰原子吸收光谱仪性能的判断标准185

5.6.2 火焰原子吸收法运用实例185

 5.7 无火焰原子吸收光谱分析188

5.7.1 石墨炉原子吸收特性188

5.7.2 测量条件的选择和优化188

5.7.3 恒温平台炉（STPF）技术191

5.7.4 石墨炉改进技术191

 5.8 无火焰原子吸收法适用实例192

5.8.1 无火焰原子吸收测定高纯铅中杂质元素192

5.8.2 GFAAS测定新型高温合金中痕量铅、锑、铋、锡、铊和碲193

 参考文献195

第6章 原子荧光光谱分析196

 6.1 概述196

 6.2 原子荧光光谱分析基本原理197

6.2.1 原子荧光光谱的产生197

6.2.2 原子荧光的类型197

6.2.3 荧光猝灭198

6.2.4 原子荧光光谱分析的定量关系式199

 6.3 原子荧光光谱仪器装置199

 6.4 氢化物发生原子荧光光谱分析200

6.4.1 氢化物发生法概述200

6.4.2 氢化物的物理化学性质201

6.4.3 氢化物的发生方法202

6.4.4 氢化物发生的实现方法203

6.4.5 氢化物发生法中的干扰204

 6.5 原子荧光光谱分析的应用206

6.5.1 样品前处理方法概述206

6.5.2 应用示例207

 参考文献208

第7章 X射线荧光光谱分析209

 7.1 概述209

7.1.1 X射线荧光光谱分析发展简史209

7.1.2 X射线荧光光谱分析的特点209

 7.2 X射线荧光光谱分析的物理基础210

7.2.1 X射线光谱210

7.2.2 X射线的散射、衍射与吸收212

 7.3 X射线荧光光谱仪214

7.3.1 X射线荧光光谱仪的分类214

7.3.2 X射线荧光光谱仪的结构与原理214

 7.4 X射线荧光光谱分析的原理和方法220

7.4.1 X射线荧光光谱分析的原理220

7.4.2 X射线荧光光谱分析方法221

 7.5 样品的制备228

7.5.1 金属样品的制备228

7.5.2 粉末样品的制备229

7.5.3 液体样品的制备229

7.5.4 其他样品的制备229

 参考文献230

第8章 测量数据统计处理和测量不确定度评定231

 8.1 测量数据处理231

8.1.1 测量数据的有效数字231

8.1.2 有效数字的位数232

8.1.3 测量值的有效数字取舍法则232

8.1.4 计算值的数值修约规则232

8.1.5 极限数值的修约233

8.1.6 有效数字的四则运算234

8.1.7 测量结果的数据修约处理234

 8.2 统计分析235

8.2.1 基本概念及术语235

8.2.2 测量值的数字特征238

8.2.3 测量误差241

8.2.4 准确度和精密度242

8.2.5 测量结果的重复性限r242

8.2.6 测量结果的再现性限R243

8.2.7 系统误差的检查和提高测量准确度的方法243

8.2.8 线性相关及相关系数的计算244

 8.3 假设检验（显著性检验）246

8.3.1 基本术语及概念246

8.3.2 几种常用的假设检验247

8.3.3 异常值检验255

 8.4 不确定度的评定和表示258

8.4.1 测量不确定度的基本概念259

8.4.2 测量不确定度与测量误差的区别与联系260

8.4.3 不确定度的各种来源261

8.4.4 不确定度的评定步骤262

8.4.5 不确定度评定应用实例264

 参考文献268

附录A 相关数据表269

附录B 符号及缩略语277